制动器刹车片磨损故障造成风机偏航应对分析

【摘要】：随着我国风力发电技术的快速发展，国内风电的装机容量呈爆炸式增长。装机容量增长的同时，伴随着运维技术的不断进步，风电机组的故障分析与处理是运维人员需要掌握的一项技能，而技能往往需要实践来提高。从风电场运维检修人员的角度总结了针对风机偏航制动器刹车片磨损故障的处理过程，分析了处理的重点和方法，并结合工作经验提出一些建设性意见。

【关键词】:风电机组;偏航制动器刹车片;液压站

1.目的

以广东粤电湛江风力发电有限公司下属的勇士风电场为例，介绍风电机组偏航制动器刹车片磨损故障的分析与处理过程，由此来举一反三，帮助今后解决类似问题，提高现场运维人员的专业技能。

2.事件简介

运维人员在对勇士风电场风电机组进行巡检中发现，其中1台风机刹车盘出现长槽小坑凸点等现象，刹车盘边缘有数道长槽，偏航刹车盘上表面有粉末片状的金属杂物［1］。该日，班组负责人去现场对磨损情况进行确认取证3d后，该台风机出现液压站油位低故障报警，运维人员再次到场进行检查1周后，运维人员更换了其中1套制动器与6个刹车片，于5d后进行复查，发现新换刹车片严重磨损2d后，运维人员再次登机进行检查与故障处理，处理后恢复了机组正常运行，目前机组处于运行状态，暂未出现故障。

3.这故障处理与分析

01.现场检查情况

3.1.1第yi次巡检时发现的问题

巡检中发现刹车盘出现长槽、小坑、凸点等现象，刹车盘边缘有数道长槽，偏航刹车盘上表面有粉末片状的金属杂物。

3.1.2针对液压站油位低检查时发现的问题

出现液压站油位低后，风电场运维人员会同风机厂家人员检查后发现存在以下现象：

1)风机塔筒内壁、风机内部平台有大量油迹。

2)液压站油位显示低于警示线。

3)偏航制动器接油瓶爆裂

3.1.3拆卸偏航制动器后的检查结果

拆卸偏航制动器后对制动器本体刹车片以及油管分别进行检查，发现存在以下现象

02故障分析判断

检查中发现的最直观现象为刹车片磨损异常，刹车片摩擦部分全部磨穿，造成这一现象的可能原因如下：

1)制动器刹车片质量问题，无法满足摩擦需求［2］，现场更换了1批新刹车片，仅5d后便全部磨穿，新摩擦片不可能批量性的出现如此严重的质量问题，从而排除此项原因。

2)制动器损坏，制动器内部存在卡涩导致活塞头无法正常收回，从而磨穿刹车片［3］，拆卸制动器后发现上部制动器活塞头伸出较多，使用橡胶锤可以将活塞头敲回液压缸，表明活塞头无卡涩［4］，排除此项原因。

3)安装工艺不满足需求，若刹车片安装不均匀会导致摩擦异常，根据现场检查结果，刹车片安装稳固并且间距均匀，不会存在受力不均现象，从而排除此项原因。

4)偏航刹车盘表面粗糙，增大摩擦系数导致磨损加剧，根据现场检查发现刹车盘表面毛刺较多，并且凹凸不平，会对刹车片的摩擦造成一定程度的加速，但是不会造成刹车片出现磨穿现象。

5)偏航正压力与阻尼压力过大，造成摩擦片磨损异常，由于偏航系统在偏航动作与偏航不动作时压力不同，因此压力切换过程频繁，容易出现故障，因此此项因素为主要排查因素［5］。

03现场试验

根据检查分析，将排查重点放在排查偏航正压力与阻尼力过大的原因，针对此项问题，先后多次进行试验。

1)检查液压站油管接线，若油管线路接错，会将主轴制动器压力和液压站系统压力作用于偏航制动器，从而造成偏航制动压力过大，根据现场检查，油管线路正确，排除此项因素。

2)进行背压试验，调整偏航背压调节阀(稳压阀)，将偏航背压调整为10bar，进行手动偏航，发现偏航时制动器声响巨大，此现象表明偏航动作时制动压力可能未释放。

3)根据背压试验结果测试背压调节阀(稳压阀)是否失效［6］，将液压站上的压力表拆至背压测量接口，手动合上控制偏航压力释放的继电器52K3，观察表计显示数据，发现背压显示为10bar，表明背压调节阀工作正常。

4)由于偏航动作时，偏航制动压力释放是通过偏航压力控制电气原件释放电磁阀，通过背压调节阀(稳压阀)，将制动器压力降低至整定值［7］，因此，如果控制回路无法正常工作，会导致制动器压力无法及时释放，从而增大偏航阻尼力与正压力现场进行手动偏航测试，发现有异响声音，核对52K3继电器动作状态，发现无吸合声音，使用万用表测量发现52K3未得电;更换52K3并重新紧固电气线路接线后再次进行手动偏航测试，此时偏航系统动作声音正常，52K3有吸合声音并且使用万用表测量发现52K3得电据此，判断为52K3失效造成偏航动作时正压力无法释放，从而加剧刹车片磨损，导致出现刹车片磨损异常现象。

5)更换新刹车片后多次进行手动、自动偏航测试［8］，发现继电器动作正常、液压系统油管无渗漏、偏航系统无异响、制动器刹车片无明显粉末产生，验证了上述第4点的判断结果。

由于检查、测试发现52K3继电器失效，并且刹车片已磨穿偏航刹车制动盘表面毛刺较多并且有凹凸痕迹，特进行以下处理：

1)更换52K3继电器并紧固偏航控制系统全部电气接线。

2)更换偏航制动器刹车片，根据偏航制动器维护说明书中要求，偏航制动盘直径每1000mm，刹车片间隙要求不低于1mm，根据勇士风场风机数据，换算后安装间隙应不低于3mm，表1为新换刹车片安装后的测量数据。

3)偏航制动盘打磨，已使用抛光机进行抛光处理，经抛光后消除了盘表面的毛刺，但是由于凹凸痕迹过深，未能进行处理。

4)偏航制动盘、偏航制动器表面铁块、碳粉清理，已使用毛刷吹风机进行彻底清理，清除了表面残存物质

5)偏航制动器液压缸排空，已多次加压、泄压进行排空。

4优化建议

风电机组偏航系统控制回路故障后，偏航动作时无法正常泄压，但是风机未有该报警信号，导致出现了刹车片磨穿情况。对此，提出以下几点建议：

1)运维人员加强风机巡视，定期检查风机各个系统，对异常情况及时上报并进行判断与处理。

2)在偏航制动系统增加信号点，引入报警信号经了解，同类型制动器设有偏航制动器刹车片行程开关信号，对刹车片的磨损能快速进行反馈，避免故障扩大化［9］;另外，以保定天威1500－77机型为例，液压站有3个压力检查口(分别为系统压力检测口主轴压力检测口以及偏航背压检测口)，目前只装了一个压力检测表［10］(安装在主轴压力检测口处)，建议增加压力表并将压力信号接入风机主控制程序进行实时检测，并引入保护信号以避免故障扩大化。