风电机组偏航刹车盘过度磨损的现场修复技术

近年来，随着风电产业的不断发展，风电机组运行过程中的维护维修工作越来越多的受到关注。风电机组在运行过程中，获得良好的维护与及时的维修，对于机组确保发电量和运行可靠性，以及有效控制运营成本，都有不可忽视的巨大帮助。因此，从2014年开始，中国农机工业协会风能设备分会组织召开了届风电后市场专题研讨会，将市场与技术两个角度融合在一起，对风电机组的运行维护技术和市场进行深入探讨。可见，机组的运行维护维修工作已经引起了业内组织和人士的广泛关注。
         风电机组偏航系统是调整机组风轮方向，以获取能量的方向调整系统。当风轮方向调整至与来风方向一致时，偏航制动器的刹车片从上下两个方向夹紧偏航制动盘，固定风轮于该方向上，直至风轮方向与来风方向的偏差超过限值，再次启动偏航动作。风机偏航系统在主动偏航过程中不可避免地会出现振动幅值和噪声大幅度增加现象，不但导致风机偏航系统主动偏航运动的均匀性差，而且容易产生冲击，从而终在很大程度上影响风机偏航控制系统的精度。在偏航动作过程中，为了确保重量巨大的机舱与风轮运动平稳，偏航制动器对偏航制动盘保持一定的阻尼。这种用于维持运动平稳性的阻尼会对刹车片与偏航制动盘（以下简称制动盘）造成磨损，由于制动盘材质硬度高于刹车片摩擦材料，机组运行一定时间之后，刹车片摩擦材料会磨损殆尽，此时必须及时更换刹车片，否则刹车片的钢板部分会对制动盘摩擦表面造成过度磨损，进而导致偏航运动过程发生抖动，甚至造成失稳。本文将从制动盘过度磨损引发的严重危害，对制动盘过度磨损故障的现场修复方案，以及对解决方案的未来发展方向进行展望等角度来详细阐述。

制动盘过度磨损的危害

        偏航制动器刹车片的钢板部分表面硬度通常在180ＨＢＷ以上，而制动盘一般采用鋳铁材质，表面硬度在120~175ＨＢＷ范围内；同时钢板部分的强度也明显高于制动盘。制动盘与刹车片摩擦材料组成的摩擦副同制动盘与刹车片钢板材料的摩擦副特性迥异，两种摩擦副同时存在时，会引起由于摩擦副特性不均匀导致的制动抖动。摩擦材料的摩擦系数是影响制动器制动力矩及稳定性的关键之一，两种摩擦副摩擦系数与磨损率的差异，造成制动盘的磨损速度显著不同，与钢板材料的摩擦副使制动盘过度磨损甚至报废，以及偏航制动器的动力单元——液压系统的故障。在制动盘厚度减小程度不大，尚未达到更换制动盘时，可通过增加刹车片更换频率的办法解决。并且制动盘过度磨损会造成制动盘表面粗糙度发生巨大变化，相对设计值显著增大，导致制动盘与刹车片摩擦材料之间的摩擦系数明显高于设计值，使刹车片的更换频率较制动盘磨损前大幅提高，给整机厂造成不小的维护成本压力。更换刹车片的方法只是临时的解决办法，由于制动盘表面粗糙度的巨大变化，刹车片的磨损率已无法准确估算，导致存在制动盘再次过度磨损的风险。