風力發電機機械制動器的研制

　　摘 要：本文概述了風力發電機制動過程的各個階段以及每個制動階段的制動原理，并詳細論述了風力發電機機械制動器的結構型式和不同類型，并對各種制動器進行分析，闡述其結構特點和制動原理。另外，本文介紹了風電制動器設計輸入參數的計算方法，對風電制動器的研制具有一定指導意義。
　　鍵詞：風力發電機 機械制動系統 主動式夾鉗 被動式夾鉗

　　1 概 述
　　風電是資源潛力大、技術基本成熟的可再生能源，在減排溫室氣體、應對氣候變化的新形勢下，越來越受到世界各國的重視，并已在全球大規模開發利用。2010 年底，全球累計風電裝機容量約2 億千瓦，最近5 年年均增長率約30% 左右。2010 年新增裝機容量3900 萬千瓦，是新增裝機容量最大的可再生能源電力。十一五期間，我國風電進入快速發展階段。 2009 年以來，我國成為新增風電裝機規模最多的國家。到2010 年底，風電累計并網裝機容量3100萬千瓦。2010 年風電發電量500 億千瓦時，折合1600 萬噸標準煤。風電裝備制造能力快速提高，涌現出一批技術先進、國際競爭力強的風電裝備制造企業，如華銳風電、金風科技、湘電、中船重工等，均已具備1.5 兆瓦以上各個技術類型、多種規格機組和主要零部件的制造能力，基本滿足陸地和海上風電的開發需要。
　　“十二五”是我國全面建設小康社會的關鍵時期，是加快轉變經濟發展方式的重要階段。為實現國家經濟社會發展
　　戰略目標，加快能源結構調整，培育和發展戰略型新興產業，全面推進風能資源的合力利用，促進風電產業穩步健康發展。為此國家專門制定了《風電發展“十二五”規劃》，該發展規劃明確了“十二五”風電產業的發展目標：2015 年，投入運行的風電裝機容量將達到1 億千瓦，年發電量達1900億千瓦時，風電發電量在全部發電量中的比重將超過3%。到2015 年，基本形成完整的具有國際競爭力的風電設備制造產業體系，形成3~5 家具有國際競爭力的整機制造企業和10~15 家優質零部件供應企業。
　　2 風力發電機機械制動系統
　　風力發電機機械制動器，以下簡稱風電制動器，是風力發電機重要組成部分之一，主要用來保證風力發電機的安全停機，或在緊急情況下非正常停機。風力發電機從正常運行到停機需經歷兩個階段：氣動剎車階段和機械剎車階段。
　　氣動剎車裝置的型式根據風機型式不同而不同。對于定漿距風力發電機而言，氣動剎車是通過葉片上的葉尖擾流器來實現的。在風力發電機需要停機時，擾流器在離心力作用下釋放并形成阻尼版，由于葉尖部分處于距離軸最遠點，整個片作為一個長的杠桿，使擾流器產生的氣動阻力相當高，足以使風力發電機組在幾乎沒有任何磨損的情況下迅速減速。葉尖擾流器的結構如圖1 所示。對于變漿距風力發電機，氣動剎車是通過葉片變漿實現的，葉片變漿改變葉片功角，減小葉片升力，利用風力來降低葉片轉速。