風機通過自動偏航找到主風向，在運行過程中偏航制動比較頻繁，如果偏航制動盤損傷和摩擦片磨損會造成偏航過程中發生振動異響，并引發機艙旋轉超速或偏航、液壓站故障，不但降低了機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構件疲勞從而影響了機組整體的使用壽命。因此，分析3MW風力發電機組偏航偏航制動盤損傷和摩擦片磨損的原因并提出解決方法，是風機運維工作迫切需要解決的問題。
　　
　　一、風力發電機組偏航系統的工作原理及作用
　　
　　(一）偏航系統工作原理
　　
　　3MW風力發電機組采用主動偏航對風方式，超聲波風速儀的通過風穿過腔體時所引起的信號相變來測量氣流運動反映出風機與主風向之間的偏離程度，機組在運行時根據超聲波風速儀檢測的風向與機艙方向的夾角決定風機是否偏航。當風速持續發生變化時，主控PLC根據超聲波風速儀傳遞的信號控制偏航驅動裝置使機艙旋轉對準主風向。
　　
　　在機組偏航時，安裝在機艙上的偏航制動器加載有主液壓站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，保證機艙平穩轉動。偏航制動器采用常閉式結構的液壓驅動方式，即靜止時偏航制動器將機艙制動鎖定，在需要偏航時，偏航制動器打開且保持一定的冗余壓力，使機艙在阻尼作用下平穩偏航。機組根據偏航轉動的制動載荷扭矩安裝有7臺偏航制動器。
　　
　　(二）偏航系統作用
　　
　　風力發電機組機組偏航主要在以下幾點情況下出現:
　　
　　1.風向發生變化時，機組主動尋找主風向而自動偏航對風。
　　
　　2.機組朝著一個方向偏航到設定角度以后，為了使機組懸垂部分的電纜不至于過度扭絞而自動反方向偏航解纜。
　　
　　3.強制偏航，當電纜的扭絞程度威脅到機組安全運行時會觸發扭纜保護裝置，使機組停止旋轉或保持設備停車狀態，此時若恢復機組運行，必須手動強制偏航使其解纜。
　　
　　二、偏航制動盤損傷和摩擦片磨損原因分析
　　
　　風機在偏航過程中因偏航制動盤損傷和摩擦片磨損造成塔筒振動峰值較高且偏航運動產生噪聲，不利于風機安全運行，結合偏航工作原理及實際工作中對故障的處理，從以下幾個方面分析。
　　
　　（一）偏航制動器安裝問題
　　
　　液壓鉗盤式制動器為機艙提供必要的制動扭矩，以保障機組的安全運行，在機組偏航時制動器提供的阻尼力矩應保持平穩，,制動摩擦片與制動盤的貼合面積應不小于設計面積的50%，閉合時摩擦片周邊與制動鉗體的配合間隙任一處應不大于0.5mm。
　　
　　偏航制動器在工作時，液壓油進入缸體，在油壓的作用下兩個缸體內的柱塞推動摩擦片做相向運動，摩擦片在制動力矩下卡住剎車盤，使機艙的偏轉運動停止，從而實現制動作用。
　　
　　偏航摩擦片在安裝過程中在制動器與基座之間加裝有間隙調整裝置（調整墊片)，目的是調整摩擦片與偏航盤之間的間隙，但是當裝配間隙發生變化后，導致制動器摩擦片與制動盤安裝不平行，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行間隙調整，導致上下摩擦片卡澀或者竄動，偏航時摩擦片對制動盤的軸向壓力不相等。由于每臺機組上制動器的數量有7個，如果每個摩擦片與制動盤的間距不一致，摩擦力矩不均勻，偏航運動摩擦過程中制動盤上的多個受力點受力情況不一致，每個接觸點的摩擦都是不連續的，而是點與點之間相互相互交替的過程，這種交替運動使摩擦過程中伴有振動，也是造成偏航制動盤損傷和摩擦片磨損最明顯的摩擦運動。
　　
　　（二）摩擦材料的性能及摩擦過程分析
　　
　　風機偏航制動器技術參數里規定摩擦材料的摩擦系數為0.4，如果摩擦系數大于0.4，對制動盤的磨損量會增大，進而導致偏航過程中熱量增大，熱量將導致摩擦材料表面燒結，表面材質變硬，摩擦系數降低。如果摩擦系數小于0.4，偏航時阻尼力矩與制動力矩減小，將影響機組偏航過程中的準確定位。那么在多次摩擦后的壓力和溫度雙重作用下，制動盤和摩擦片比壓較高的接觸面出現硬化、碳化等異化現象，摩擦系數下降過快，但是此時偏航制動器因液壓系統壓力未明顯變化，偏航時會產生制動打滑引起偏航摩擦片磨損，加之制動盤接觸面受壓不同產生共振，共振產生的作用力加劇偏航制動盤磨損。
　　
　　摩擦材料對載荷、滑動速度及環境溫度等因素有較高要求。由于偏航系統處于非封閉的環境里，氣候條件的變化以及環境因素的變化（摩擦熱量增加）會引起摩擦副的摩擦系數發生波動，摩擦的不穩定性導致偏航時制動盤在摩擦力的作用下產生振動，從而造成制動盤損傷和摩擦片磨損。
　　
　　偏航制動器應保證在較寬的制動初速度及較小的制動比壓下，獲得足夠的制動力矩穩定性。但實際上往往制動盤，摩擦材料的平面度，平行度控制并不能達到標準要求，造成摩擦面結合不均勻。偏航制動器摩擦片材料均采用樹脂聚合物為主的復合材料，該材質的剎車片熱衰減溫度，承受比壓相對較低，機組在長期運行過程中，摩擦片與制動盤相互摩擦產生摩擦殘留物（碳粉），碳粉會附著在制動盤和制動器剎車片之間。隨著碳粉的積累量較多，碳粉在摩擦片與制動盤之間受到壓力和摩擦熱的作用，當制動產生的熱量超過了剎車片的熱衰減溫度，這些殘留物就會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盤之間的作用效果發生變化，當釉層積累越厚，摩擦系數波動，在阻尼作用下產生的振動頻率與與機組的固有頻率發生共振時，導致偏航過程中摩擦片不均勻磨損。
　　
　　（三）3MW機組現場檢查分析
　　
　　對現場的幾臺機組進行檢查，發現摩擦片及制動盤磨損較嚴重。從制動器上拆卸摩擦片進行對比發現，摩擦材料已經從背板上剝離脫落，并且背板磨損變形；另外一些摩擦片磨損量較多已經對制動盤產生磨傷，還有一些摩擦片磨損材料成片狀、塊狀。