制動器剎車片磨損故障造成風機偏航應對分析

【摘要】：隨著我國風力發(fā)電技術的快速發(fā)展，國內(nèi)風電的裝機容量呈爆炸式增長。裝機容量增長的同時，伴隨著運維技術的不斷進步，風電機組的故障分析與處理是運維人員需要掌握的一項技能，而技能往往需要實踐來提高。從風電場運維檢修人員的角度總結了針對風機偏航制動器剎車片磨損故障的處理過程，分析了處理的重點和方法，并結合工作經(jīng)驗提出一些建設性意見。

【關鍵詞】:風電機組;偏航制動器剎車片;液壓站

1.目的

以廣東粵電湛江風力發(fā)電有限公司下屬的勇士風電場為例，介紹風電機組偏航制動器剎車片磨損故障的分析與處理過程，由此來舉一反三，幫助今后解決類似問題，提高現(xiàn)場運維人員的專業(yè)技能。

2.事件簡介

運維人員在對勇士風電場風電機組進行巡檢中發(fā)現(xiàn)，其中1臺風機剎車盤出現(xiàn)長槽小坑凸點等現(xiàn)象，剎車盤邊緣有數(shù)道長槽，偏航剎車盤上表面有粉末片狀的金屬雜物［1］。該日，班組負責人去現(xiàn)場對磨損情況進行確認取證3d后，該臺風機出現(xiàn)液壓站油位低故障報警，運維人員再次到場進行檢查1周后，運維人員更換了其中1套制動器與6個剎車片，于5d后進行復查，發(fā)現(xiàn)新?lián)Q剎車片嚴重磨損2d后，運維人員再次登機進行檢查與故障處理，處理后恢復了機組正常運行，目前機組處于運行狀態(tài)，暫未出現(xiàn)故障。

3.這故障處理與分析

01.現(xiàn)場檢查情況

3.1.1第yi次巡檢時發(fā)現(xiàn)的問題

巡檢中發(fā)現(xiàn)剎車盤出現(xiàn)長槽、小坑、凸點等現(xiàn)象，剎車盤邊緣有數(shù)道長槽，偏航剎車盤上表面有粉末片狀的金屬雜物。

3.1.2針對液壓站油位低檢查時發(fā)現(xiàn)的問題

出現(xiàn)液壓站油位低后，風電場運維人員會同風機廠家人員檢查后發(fā)現(xiàn)存在以下現(xiàn)象：

1)風機塔筒內(nèi)壁、風機內(nèi)部平臺有大量油跡。

2)液壓站油位顯示低于警示線。

3)偏航制動器接油瓶爆裂

3.1.3拆卸偏航制動器后的檢查結果

拆卸偏航制動器后對制動器本體剎車片以及油管分別進行檢查，發(fā)現(xiàn)存在以下現(xiàn)象

02故障分析判斷

檢查中發(fā)現(xiàn)的最直觀現(xiàn)象為剎車片磨損異常，剎車片摩擦部分全部磨穿，造成這一現(xiàn)象的可能原因如下：

1)制動器剎車片質量問題，無法滿足摩擦需求［2］，現(xiàn)場更換了1批新剎車片，僅5d后便全部磨穿，新摩擦片不可能批量性的出現(xiàn)如此嚴重的質量問題，從而排除此項原因。

2)制動器損壞，制動器內(nèi)部存在卡澀導致活塞頭無法正常收回，從而磨穿剎車片［3］，拆卸制動器后發(fā)現(xiàn)上部制動器活塞頭伸出較多，使用橡膠錘可以將活塞頭敲回液壓缸，表明活塞頭無卡澀［4］，排除此項原因。

3)安裝工藝不滿足需求，若剎車片安裝不均勻會導致摩擦異常，根據(jù)現(xiàn)場檢查結果，剎車片安裝穩(wěn)固并且間距均勻，不會存在受力不均現(xiàn)象，從而排除此項原因。

4)偏航剎車盤表面粗糙，增大摩擦系數(shù)導致磨損加劇，根據(jù)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)剎車盤表面毛刺較多，并且凹凸不平，會對剎車片的摩擦造成一定程度的加速，但是不會造成剎車片出現(xiàn)磨穿現(xiàn)象。

5)偏航正壓力與阻尼壓力過大，造成摩擦片磨損異常，由于偏航系統(tǒng)在偏航動作與偏航不動作時壓力不同，因此壓力切換過程頻繁，容易出現(xiàn)故障，因此此項因素為主要排查因素［5］。

03現(xiàn)場試驗

根據(jù)檢查分析，將排查重點放在排查偏航正壓力與阻尼力過大的原因，針對此項問題，先后多次進行試驗。

1)檢查液壓站油管接線，若油管線路接錯，會將主軸制動器壓力和液壓站系統(tǒng)壓力作用于偏航制動器，從而造成偏航制動壓力過大，根據(jù)現(xiàn)場檢查，油管線路正確，排除此項因素。

2)進行背壓試驗，調整偏航背壓調節(jié)閥(穩(wěn)壓閥)，將偏航背壓調整為10bar，進行手動偏航，發(fā)現(xiàn)偏航時制動器聲響巨大，此現(xiàn)象表明偏航動作時制動壓力可能未釋放。

3)根據(jù)背壓試驗結果測試背壓調節(jié)閥(穩(wěn)壓閥)是否失效［6］，將液壓站上的壓力表拆至背壓測量接口，手動合上控制偏航壓力釋放的繼電器52K3，觀察表計顯示數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)背壓顯示為10bar，表明背壓調節(jié)閥工作正常。

4)由于偏航動作時，偏航制動壓力釋放是通過偏航壓力控制電氣原件釋放電磁閥，通過背壓調節(jié)閥(穩(wěn)壓閥)，將制動器壓力降低至整定值［7］，因此，如果控制回路無法正常工作，會導致制動器壓力無法及時釋放，從而增大偏航阻尼力與正壓力現(xiàn)場進行手動偏航測試，發(fā)現(xiàn)有異響聲音，核對52K3繼電器動作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)無吸合聲音，使用萬用表測量發(fā)現(xiàn)52K3未得電;更換52K3并重新緊固電氣線路接線后再次進行手動偏航測試，此時偏航系統(tǒng)動作聲音正常，52K3有吸合聲音并且使用萬用表測量發(fā)現(xiàn)52K3得電據(jù)此，判斷為52K3失效造成偏航動作時正壓力無法釋放，從而加劇剎車片磨損，導致出現(xiàn)剎車片磨損異常現(xiàn)象。

5)更換新剎車片后多次進行手動、自動偏航測試［8］，發(fā)現(xiàn)繼電器動作正常、液壓系統(tǒng)油管無滲漏、偏航系統(tǒng)無異響、制動器剎車片無明顯粉末產(chǎn)生，驗證了上述第4點的判斷結果。

由于檢查、測試發(fā)現(xiàn)52K3繼電器失效，并且剎車片已磨穿偏航剎車制動盤表面毛刺較多并且有凹凸痕跡，特進行以下處理：

1)更換52K3繼電器并緊固偏航控制系統(tǒng)全部電氣接線。

2)更換偏航制動器剎車片，根據(jù)偏航制動器維護說明書中要求，偏航制動盤直徑每1000mm，剎車片間隙要求不低于1mm，根據(jù)勇士風場風機數(shù)據(jù)，換算后安裝間隙應不低于3mm，表1為新?lián)Q剎車片安裝后的測量數(shù)據(jù)。

3)偏航制動盤打磨，已使用拋光機進行拋光處理，經(jīng)拋光后消除了盤表面的毛刺，但是由于凹凸痕跡過深，未能進行處理。

4)偏航制動盤、偏航制動器表面鐵塊、碳粉清理，已使用毛刷吹風機進行徹底清理，清除了表面殘存物質

5)偏航制動器液壓缸排空，已多次加壓、泄壓進行排空。

4優(yōu)化建議

風電機組偏航系統(tǒng)控制回路故障后，偏航動作時無法正常泄壓，但是風機未有該報警信號，導致出現(xiàn)了剎車片磨穿情況。對此，提出以下幾點建議：

1)運維人員加強風機巡視，定期檢查風機各個系統(tǒng)，對異常情況及時上報并進行判斷與處理。

2)在偏航制動系統(tǒng)增加信號點，引入報警信號經(jīng)了解，同類型制動器設有偏航制動器剎車片行程開關信號，對剎車片的磨損能快速進行反饋，避免故障擴大化［9］;另外，以保定天威1500－77機型為例，液壓站有3個壓力檢查口(分別為系統(tǒng)壓力檢測口主軸壓力檢測口以及偏航背壓檢測口)，目前只裝了一個壓力檢測表［10］(安裝在主軸壓力檢測口處)，建議增加壓力表并將壓力信號接入風機主控制程序進行實時檢測，并引入保護信號以避免故障擴大化。