風(fēng)機(jī)通過自動(dòng)偏航找到主風(fēng)向，在運(yùn)行過程中偏航制動(dòng)比較頻繁，如果偏航制動(dòng)盤損傷和摩擦片磨損會(huì)造成偏航過程中發(fā)生振動(dòng)異響，并引發(fā)機(jī)艙旋轉(zhuǎn)超速或偏航、液壓站故障，不但降低了機(jī)組可利用率和摩擦片的使用壽命，而且造成了偏航剎車盤結(jié)構(gòu)件疲勞從而影響了機(jī)組整體的使用壽命。因此，分析3MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航偏航制動(dòng)盤損傷和摩擦片磨損的原因并提出解決方法，是風(fēng)機(jī)運(yùn)維工作迫切需要解決的問題。
　　
　　一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)的工作原理及作用
　　
　　(一）偏航系統(tǒng)工作原理
　　
　　3MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用主動(dòng)偏航對(duì)風(fēng)方式，超聲波風(fēng)速儀的通過風(fēng)穿過腔體時(shí)所引起的信號(hào)相變來測(cè)量氣流運(yùn)動(dòng)反映出風(fēng)機(jī)與主風(fēng)向之間的偏離程度，機(jī)組在運(yùn)行時(shí)根據(jù)超聲波風(fēng)速儀檢測(cè)的風(fēng)向與機(jī)艙方向的夾角決定風(fēng)機(jī)是否偏航。當(dāng)風(fēng)速持續(xù)發(fā)生變化時(shí)，主控PLC根據(jù)超聲波風(fēng)速儀傳遞的信號(hào)控制偏航驅(qū)動(dòng)裝置使機(jī)艙旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)主風(fēng)向。
　　
　　在機(jī)組偏航時(shí)，安裝在機(jī)艙上的偏航制動(dòng)器加載有主液壓站10%的剎車載荷（25bar-15bar的冗余壓力），使得偏航過程中始終有阻尼存在，保證機(jī)艙平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。偏航制動(dòng)器采用常閉式結(jié)構(gòu)的液壓驅(qū)動(dòng)方式，即靜止時(shí)偏航制動(dòng)器將機(jī)艙制動(dòng)鎖定，在需要偏航時(shí)，偏航制動(dòng)器打開且保持一定的冗余壓力，使機(jī)艙在阻尼作用下平穩(wěn)偏航。機(jī)組根據(jù)偏航轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)載荷扭矩安裝有7臺(tái)偏航制動(dòng)器。
　　
　　(二）偏航系統(tǒng)作用
　　
　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)組偏航主要在以下幾點(diǎn)情況下出現(xiàn):
　　
　　1.風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，機(jī)組主動(dòng)尋找主風(fēng)向而自動(dòng)偏航對(duì)風(fēng)。
　　
　　2.機(jī)組朝著一個(gè)方向偏航到設(shè)定角度以后，為了使機(jī)組懸垂部分的電纜不至于過度扭絞而自動(dòng)反方向偏航解纜。
　　
　　3.強(qiáng)制偏航，當(dāng)電纜的扭絞程度威脅到機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)會(huì)觸發(fā)扭纜保護(hù)裝置，使機(jī)組停止旋轉(zhuǎn)或保持設(shè)備停車狀態(tài)，此時(shí)若恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行，必須手動(dòng)強(qiáng)制偏航使其解纜。
　　
　　二、偏航制動(dòng)盤損傷和摩擦片磨損原因分析
　　
　　風(fēng)機(jī)在偏航過程中因偏航制動(dòng)盤損傷和摩擦片磨損造成塔筒振動(dòng)峰值較高且偏航運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生噪聲，不利于風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行，結(jié)合偏航工作原理及實(shí)際工作中對(duì)故障的處理，從以下幾個(gè)方面分析。
　　
　　（一）偏航制動(dòng)器安裝問題
　　
　　液壓鉗盤式制動(dòng)器為機(jī)艙提供必要的制動(dòng)扭矩，以保障機(jī)組的安全運(yùn)行，在機(jī)組偏航時(shí)制動(dòng)器提供的阻尼力矩應(yīng)保持平穩(wěn)，,制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)盤的貼合面積應(yīng)不小于設(shè)計(jì)面積的50%，閉合時(shí)摩擦片周邊與制動(dòng)鉗體的配合間隙任一處應(yīng)不大于0.5mm。
　　
　　偏航制動(dòng)器在工作時(shí)，液壓油進(jìn)入缸體，在油壓的作用下兩個(gè)缸體內(nèi)的柱塞推動(dòng)摩擦片做相向運(yùn)動(dòng)，摩擦片在制動(dòng)力矩下卡住剎車盤，使機(jī)艙的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)停止，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)作用。
　　
　　偏航摩擦片在安裝過程中在制動(dòng)器與基座之間加裝有間隙調(diào)整裝置（調(diào)整墊片)，目的是調(diào)整摩擦片與偏航盤之間的間隙，但是當(dāng)裝配間隙發(fā)生變化后，導(dǎo)致制動(dòng)器摩擦片與制動(dòng)盤安裝不平行，或者鉗體與摩擦片貼合緊密，使得局部摩擦力增大。在更換安裝摩擦片后未進(jìn)行間隙調(diào)整，導(dǎo)致上下摩擦片卡澀或者竄動(dòng)，偏航時(shí)摩擦片對(duì)制動(dòng)盤的軸向壓力不相等。由于每臺(tái)機(jī)組上制動(dòng)器的數(shù)量有7個(gè)，如果每個(gè)摩擦片與制動(dòng)盤的間距不一致，摩擦力矩不均勻，偏航運(yùn)動(dòng)摩擦過程中制動(dòng)盤上的多個(gè)受力點(diǎn)受力情況不一致，每個(gè)接觸點(diǎn)的摩擦都是不連續(xù)的，而是點(diǎn)與點(diǎn)之間相互相互交替的過程，這種交替運(yùn)動(dòng)使摩擦過程中伴有振動(dòng)，也是造成偏航制動(dòng)盤損傷和摩擦片磨損最明顯的摩擦運(yùn)動(dòng)。
　　
　　（二）摩擦材料的性能及摩擦過程分析
　　
　　風(fēng)機(jī)偏航制動(dòng)器技術(shù)參數(shù)里規(guī)定摩擦材料的摩擦系數(shù)為0.4，如果摩擦系數(shù)大于0.4，對(duì)制動(dòng)盤的磨損量會(huì)增大，進(jìn)而導(dǎo)致偏航過程中熱量增大，熱量將導(dǎo)致摩擦材料表面燒結(jié)，表面材質(zhì)變硬，摩擦系數(shù)降低。如果摩擦系數(shù)小于0.4，偏航時(shí)阻尼力矩與制動(dòng)力矩減小，將影響機(jī)組偏航過程中的準(zhǔn)確定位。那么在多次摩擦后的壓力和溫度雙重作用下，制動(dòng)盤和摩擦片比壓較高的接觸面出現(xiàn)硬化、碳化等異化現(xiàn)象，摩擦系數(shù)下降過快，但是此時(shí)偏航制動(dòng)器因液壓系統(tǒng)壓力未明顯變化，偏航時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)打滑引起偏航摩擦片磨損，加之制動(dòng)盤接觸面受壓不同產(chǎn)生共振，共振產(chǎn)生的作用力加劇偏航制動(dòng)盤磨損。
　　
　　摩擦材料對(duì)載荷、滑動(dòng)速度及環(huán)境溫度等因素有較高要求。由于偏航系統(tǒng)處于非封閉的環(huán)境里，氣候條件的變化以及環(huán)境因素的變化（摩擦熱量增加）會(huì)引起摩擦副的摩擦系數(shù)發(fā)生波動(dòng)，摩擦的不穩(wěn)定性導(dǎo)致偏航時(shí)制動(dòng)盤在摩擦力的作用下產(chǎn)生振動(dòng)，從而造成制動(dòng)盤損傷和摩擦片磨損。
　　
　　偏航制動(dòng)器應(yīng)保證在較寬的制動(dòng)初速度及較小的制動(dòng)比壓下，獲得足夠的制動(dòng)力矩穩(wěn)定性。但實(shí)際上往往制動(dòng)盤，摩擦材料的平面度，平行度控制并不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，造成摩擦面結(jié)合不均勻。偏航制動(dòng)器摩擦片材料均采用樹脂聚合物為主的復(fù)合材料，該材質(zhì)的剎車片熱衰減溫度，承受比壓相對(duì)較低，機(jī)組在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，摩擦片與制動(dòng)盤相互摩擦產(chǎn)生摩擦殘留物（碳粉），碳粉會(huì)附著在制動(dòng)盤和制動(dòng)器剎車片之間。隨著碳粉的積累量較多，碳粉在摩擦片與制動(dòng)盤之間受到壓力和摩擦熱的作用，當(dāng)制動(dòng)產(chǎn)生的熱量超過了剎車片的熱衰減溫度，這些殘留物就會(huì)在剎車片表面形成一層燒饒層（即脆化光亮的釉光層），釉層是摩擦片和制動(dòng)盤之間的作用效果發(fā)生變化，當(dāng)釉層積累越厚，摩擦系數(shù)波動(dòng)，在阻尼作用下產(chǎn)生的振動(dòng)頻率與與機(jī)組的固有頻率發(fā)生共振時(shí)，導(dǎo)致偏航過程中摩擦片不均勻磨損。
　　
　　（三）3MW機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)檢查分析
　　
　　對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的幾臺(tái)機(jī)組進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)摩擦片及制動(dòng)盤磨損較嚴(yán)重。從制動(dòng)器上拆卸摩擦片進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，摩擦材料已經(jīng)從背板上剝離脫落，并且背板磨損變形；另外一些摩擦片磨損量較多已經(jīng)對(duì)制動(dòng)盤產(chǎn)生磨傷，還有一些摩擦片磨損材料成片狀、塊狀。