CN106545600A - 风力发电机组及其偏航制动装置、制动系统和制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电机组制动领域，特别是涉及风力发电机组及其偏航制动装置、制动系统和制动方法。风力发电机组偏航制动装置包括：制动盘、摩擦片、和推动组件；安装于风力发电机组底座后，所述制动盘的盘面平行于所述风力发电机组底座，所述制动盘的摩擦端与所述摩擦片的摩擦面接触，所述推动组件的推动端顶住所述摩擦片的推动面；所述摩擦片垂直于所述风力发电机组底座。本发明当摩擦片与制动盘摩擦后产生的粉末在重力的作用下能够自动脱落，不需要人工清除摩擦片上积压的粉末，能够避免摩擦片与制动盘之间的摩擦系数变化、偏航震动、偏航异响等问题，不再干扰摩擦片与制动盘正常制动。

Description

风力发电机组及其偏航制动装置、制动系统和制动方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组制动领域，特别是涉及风力发电机组及其偏航制动装置、制动系统和制动方法。

背景技术

目前，偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。偏航系统的主要作用有两个。其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安全运行。如图1、2所示，制动器轴向施加压力与制动盘101接触，摩擦粉末不便于自动排放，摩擦粉末在液压力或碟簧压力的作用下容易在摩擦片表面附着，长期附着后容易在摩擦片102表面形成致密的硬化层，硬化层会改变摩擦片的硬度，影响摩擦片与偏航闸盘接触表面的摩擦阻力系数。摩擦系数改变后，风力发电机组偏航过程中容易出现尖锐的摩擦异响，同时并伴随摩擦震动，影响风力发电机组的稳定运行。随着硬化层的硬度增加，摩擦片102的表面硬度会大于偏航闸盘材料的硬度，致使偏航过程中损伤偏航闸盘，最终导致偏航闸盘的报废。硬化层一旦形成必须及时进行人工清理或更换摩擦片，这增加了风力发电运维成本和发电量损失，增加了风电场的经济负担，减少了风电场的发电收入。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供风力发电机组及其偏航制动装置、制动系统和制动方法，以解决长期风力发电机组偏航制动中摩擦片上容易产生硬化层的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机组偏航制动装置，其包括：制动盘、摩擦片、和推动组件；安装于风力发电机组底座后，所述制动盘的盘面平行于所述风力发电机组底座，所述制动盘的摩擦端与所述摩擦片的摩擦面接触，所述推动组件的推动端顶住所述摩擦片的推动面；所述摩擦片垂直于所述风力发电机组底座。

在一些实施例中，优选为，风力发电机组偏航制动装置还包括：固定结构，所述固定结构设置风力发电机组底座安装位和推动组件放置位。

在一些实施例中，优选为，所述固定结构为L形结构，所述L形结构的横向分支为风力发电机组底座安装面，所述风力发电机组底座安装面上设置一个以上的所述风力发电机组底座安装位，所述L形结构的纵向分支为推动组件安装面，所述推动组件安装面上设置推动组件放置位。

在一些实施例中，优选为，所有所述风力发电机组底座安装位在风力发电机组底座安装面上均匀布置；和/或，所述风力发电机组底座安装面三角板，每个角上设置一个以上的风力发电机组底座安装位，所述风力发电机组底座安装位为螺纹孔。

在一些实施例中，优选为，所述推动组件放置位为通孔，所述通孔内安装滑套，所述推动组件置于滑套内孔里。

在一些实施例中，优选为，所述的风力发电机组偏航制动装置还包括：测距部件，以测量所述摩擦片的厚度。

在一些实施例中，优选为，所述测距部件包括：伸缩杆、压簧、一个以上的触动点和一个以上的触动开关；其中，所述伸缩杆的一端顶住所述推动组件，另一端顶住所述压簧，以随所述推动组件移动；所述触动点安装在所述伸缩杆上，且沿所述伸缩杆方向依次排列；所述触动开关在平行于所述伸缩杆的方向上依次排列，且安装于固定物上，被所述触动点触动后开启。

在一些实施例中，优选为，所述触动点和所述触动开关的数目相等，且一一对应，相邻两个触动点间的距离与对应两个触动开关间的距离相等。

在一些实施例中，优选为，所述推动组件包括：推力部件、碟簧和传动结构，所述碟簧的一端顶住所述推力部件，另一端顶住所述传动结构，所述传动结构与所述摩擦片的推动面接触，在所述碟簧伸缩的方向上传动，所述碟簧伸缩的方向过所述风力发电机组偏航轴承的轴心。

在一些实施例中，优选为，所述传动结构为U形活塞，所述U形活塞的外底面与所述摩擦片的推动面相贴，口部朝向所述推力部件，所述碟簧置于所述U形活塞内，顶住所述U形活塞的内底面。

在一些实施例中，优选为，所述推力部件包括：T形推力压板，所述T形推力压板的竖向分支伸入到碟簧的中部孔中，横向分支顶住所述碟簧的一侧碟面。

在一些实施例中，优选为，所述推动组件还包括：调距结构，所述调距结构可在所述碟簧伸缩的方向上来回移动，并配有位置固定件。

在一些实施例中，优选为，所述调距结构包括：螺母和螺栓，所述螺栓与位置固定的螺母螺纹连接，所述螺栓的尾端顶住所述T形推力压板的横向分支。

本发明还提供了一种风力发电机组偏航制动系统，其包括：多个所述的风力发电机组偏航制动装置，所述风力发电机组偏航制动装置安装于风力发电机组偏航轴承的内圈侧或外圈侧。

在一些实施例中，优选为，所述风力发电机组偏航制动装置的制动盘的制动端夹于塔筒架上法兰和偏航轴承齿圈之间。

本发明还提供了一种风力发电机组，其包括风力发电机组主体和所述的风力发电机组偏航制动系统，所述风力发电机组偏航制动系统安装于所述风力发电机组主体上。

本发明还提供了一种风力发电机组偏航制动方法，其包括：

推动组件向摩擦片施加平行于风力发电机组底座且过风力发电机组偏航轴承中心的推力；

摩擦片在所述推力的作用下与制动盘进行摩擦，以制动。

在一些实施例中，优选为，所述的风力发电机组偏航制动方法还包括：

推动组件的碟簧和传动结构向摩擦片移动；

测量传动结构的位移量；

将所述位移量转换为摩擦片的厚度值；

将所述厚度值与摩擦片厚度调整值进行比较，当所述厚度值小于所述摩擦片厚度调整值，则调整调距结构，使所述摩擦片和所述制动盘贴合；

将所述厚度值与摩擦片厚度极限值进行比较，当所述厚度值小于所述摩擦片厚度极限值，则更换所述摩擦片。

在一些实施例中，优选为，所述摩擦片厚度调整值包括一个以上大小不等的数值；则，

所述厚度值与摩擦片厚度调整值进行比较的过程中，比较的方式为：按从大到小的顺序排列所有所述摩擦片厚度调整值，当所述厚度值与前一个较大的所述摩擦片厚度调整值比较，并调整调距结构后，下一次测量的厚度值与后一个较小的所述摩擦片厚度调整值进行比较。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案，摩擦片垂直于风力发电机组底座，制动盘平行于风力发电机组底座，当摩擦片与制动盘摩擦后产生的粉末在重力的作用下能够自动脱落，不需要人工清除摩擦片上积压的粉末，而且，粉末在摩擦片上也不会形成致密硬质层的问题，能够从本质上避免摩擦片与制动盘之间的摩擦系数变化、偏航震动、偏航异响等问题，不再干扰摩擦片与制动盘正常制动。减少风力发电机组的故障率，提升风力发电机组的可利用率，增加风力发电机组的经济效率，也能够避免人工定期处理摩擦片上的硬化层或更换摩擦片所带来的停止风力发电运行的发电量损失，这样减少了风力发电机组的运行成本，也减少了风力发电机组人工维护的劳动量，从而降低了人力成本，这样能够提升风电场的经济效益。

附图说明

图1为现有技术中液压盘式卡钳制动结构示意图；

图2为图1的纵剖面示意图；

图3为本发明一个实施例中风力发电机组偏航制动装置的结构示意图；

图4为本发明一个实施例中固定结构的结构示意图；

图5为本发明一个实施例中风力发电机组偏航制动系统的结构示意图；

图6为本发明一个实施例中测距部件的结构示意图；

图7为图6的纵向剖面示意图；

图8为摩擦片磨损判断流程示意图；

图9为本发明一个实施例中风力发电机组偏航制动装置的剖面图。

图中：

101制动盘(现有技术)；102摩擦片(现有技术)；

1风力发电机组底座；2螺栓；3偏航轴承齿圈；4偏航轴承圈；5制动盘；6塔架法兰；7塔架壁；8摩擦片；9U形活塞；10碟簧；11滑套；12T形推力压板；13螺纹衬套；14测距部件；15调节螺栓；16锁紧螺母；17固定结构；18风力发电机组制动装置；19风力发电机组底座安装位；22伸缩杆；23螺纹管；24壳体；25压簧；26触动点；27传感器接线；28第三触动开关；29第二触动开关；30第一触动开关；31偏航驱动齿轮；32偏航减速器；33偏航电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”“第四”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“前”“后”均以常规对产品结构认知为准。“上一个”“后一个”是基于排列顺序而描述。“上”“下”均以附图所示方向为准。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在现有技术中风力发电机组偏航制动装置中摩擦片上容易产生粉末集聚成硬化层的问题，本技术提供了风力发电机组及其偏航制动装置、制动系统和制动方法。

下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品、方法等进行详细描述。

该风力发电机组偏航制动装置，如图3、4、6、7、9所示，主要由制动盘5、摩擦片8、和推动组件组成。在本实施例中推动组件以碟簧推动组件为例。该制动装置为可拆卸结构，因此，在未组装并安装于风力发电机组底座1上前，这些部件可以呈现为散放状态。在安装于风力发电机组底座1后，制动盘5的盘面平行于风力发电机组底座1，制动盘5的摩擦端与摩擦片8的摩擦面接触，二者通过摩擦提供制动力，摩擦片8和制动盘5处于径向叠加，因为制动盘5的自动端固定在风力发电机组偏航轴承上，因此，在摩擦制动力的作用下，进行偏航制动作用。推动组件的推动端顶住摩擦片8的推动面，该推动力沿径向，为机械力，不会出现液压系统密封部件磨损的问题。而且摩擦片8垂直于风力发电机组底座1，偏航制动装置采用径向推力将摩擦片8顶压在风力发电机组的偏航制动盘5上，摩擦片8偏航过程中产生的粉末受重力影响直接从偏航制动盘5上脱落，不会在制动盘5表面堆积，不再干扰摩擦片8与制动盘5正常制动，不需要人工清理，降低了维护人员的劳动强度。

需要说明的是，风力发电机组的偏航电机33经过偏航减速器32驱动偏航驱动齿轮31，带动偏航轴承齿圈3，偏航轴承齿圈外为偏航轴承圈4。通过上述结构说明可以看出摩擦片8和制动盘5的摩擦端之间的接触面是制动力发生的位置，因此，在一些实施例中，建议将制动盘5的摩擦端的厚度加宽，整个制动盘5的纵截面构成T形。

在摩擦片8和制动盘5摩擦过程中，摩擦片8的厚度会减小，摩擦片8和制动盘5间的距离增大，容易出现无法紧密贴合的情况，推动组件包含碟簧10结构，能够借助碟簧10的弹性推力实现微型间距调整后的稳定推动力，使摩擦片8和制动盘5时刻保持紧密贴合。

虽然本领域技术人员清楚上述设计隐含公开了需要将风力发电机组偏航制动装置固定在稳定的位置，以配合制动盘5的制动效果。通常风力发电机组的偏航制动装置体积较大，重量大，而且一般在80KG以上，使用8颗以上的螺栓进行安装紧固，紧固力矩在800Nm，由于螺栓较多拆卸维护时，维护人员的劳动量也比较大。本设计方案中制动盘5、摩擦片8、推动组件重量轻、结构简单，因此，无需较为笨重的连接安装方式。所以，采用的固定结构17设置风力发电机组底座安装位19和推动组件放置位，以简便的方式固定于风力发电机组底座1上。

该固定结构17可具体设计为：L形结构，L形结构的横向分支为风力发电机组底座1安装面，风力发电机组底座1安装面上设置一个以上的风力发电机组底座安装位19，L形结构的纵向分支为推动组件安装面，推动组件安装面上设置推动组件放置位。

由于承重量轻，因此，风力发电机组底座安装位19无需太多，在一些实施例中，如图4、9所示，风力发电机组底座1安装面设计为三角形，在每个三角分别设置一个风力发电机组底座安装位19，比如：螺纹孔。通过螺栓2安装于风力发电机组底座1上，安装紧固螺栓少，维护量小。在其他的实施例可以根据制动盘5、摩擦片8、推动组件的重量选择合适数量的风力发电机组底座安装位19。

而且，为了提高受力的均匀性，提高安装的稳定性，所有风力发电机组底座安装位19在风力发电机组底座1安装面上均匀布置。而且，推动组件放置位为通孔，通孔内安装滑套11，滑套11一方面提供推动组件移动通道，另一方面方便推动组件安装在通孔内，增加安装的稳定性，推动组件置于滑套11内孔里。

另外，基于上述的各种设计，虽然碟簧10能够克服摩擦片8和制动盘5之间微间距变化，但是一旦摩擦片8磨损严重，二者间距增大后，碟簧10的弹性推力已无法解决。针对该情况，为了准确、方便的获取摩擦片8的磨损状况，以有效调节摩擦片8和制动盘5之间的间距，在风里发电机组偏航制动装置中还设置了测距部件14，以测量摩擦片的厚度。比如：磁电霍尔传感器。当然，在一些实施例中，该测距部件14可以为标尺，由人工直接读出数值。

下面给出一种间接测量摩擦片8厚度的方式和工具，即通过测量推动组件的部件(建议不选择碟簧)的前行距离，通过下面的公式间接得出摩擦片的厚度：

摩擦片未磨损厚度-前行距离＝摩擦片厚度。

该测距部件14，如图6、图7所示，由伸缩杆22、压簧25、一个以上的触动点26和一个以上的触动开关；其中，伸缩杆22的一端顶住推动组件，另一端顶住压簧25，以随推动组件移动；触动点26安装在伸缩杆22上，且沿伸缩杆22方向依次排列；触动开关在平行于伸缩杆22的方向上依次排列，且安装于固定物上，被触动点26触动后开启。本领域技术人员需清楚，触动开关是通过传感器接线27与控制器连接，控制器接收触动开关的开关信息，以确定推动组件前移的位置。该测距部件14还可以充当磨损报警传感器，当摩擦片8的厚度达到极限值时，拆卸制动装置更换摩擦片8即可。与液压制动器比较，更换摩擦片8时不需要进行压力油排泄和管路拆除操作，也不需要将整个制动器拆卸下来。更换摩擦片8时，首先拆除磨损报警传感器(即测距部件)，其次拆卸调整螺栓15和锁紧螺母16，最后拆卸螺纹衬套13，拆除完毕后摩擦片8可以跟随活塞取出并进行更换。

在一些情况下，可以将测距部件14安装在一个壳体24内，压簧25顶住壳体24的内壁，伸缩杆22自壳体24内伸出，触动开关安装在壳体24的内壁上，这样还可以保护测距部件14，避免灰尘沉积等。

由于触动开关是依次被触动开启，所以，触动点26和触动开关的数目相等，且一一对应，相邻两个触动点26间的距离与对应两个触动开关间的距离相等。

基于上述的基础设计及在基础设计的情况下扩展的固定结构17、测距部件14等，接下来对推动组件进行详细说明：

推动组件是取代现有液压系统的重要制动驱动部件。其主要由推力部件、碟簧10和传动结构组成。推力部件主要为碟簧10提供后端支撑，传动结构主要用于将碟簧10的推动力传递到摩擦片8上。因此，碟簧10的一端顶住推力部件，另一端顶住传动结构，传动结构与摩擦片8的推动面接触，在碟簧10伸缩的方向上传动，碟簧10伸缩的方向过风力发电机组偏航轴承的轴心，进而形成径向的推动力。采用推动组件推动摩擦片8，碟簧10采用机械推动力驱动摩擦片8与制动盘5实现摩擦制动，无需液压系统，不存在泄露问题，避免了液压系统泄露带来的风力发电内部和自然环境的污染问题。也不存在液压偏航制动器的密封圈磨损的问题，减少人工检查和更换的劳动量及风力发电机组的发电量损失和经济损失，减少了风力发电机组的日常维护的成本。降低了风力发电机组的系统复杂性，结构简单可靠性更高。

在一些实施例中，传动结构可采用U形活塞9，U形活塞9横卧，U形活塞9的外底面与摩擦片8的推动面相贴，U形活塞9的口部朝向推力部件，碟簧10置于U形活塞9内，顶住U形活塞9的内底面，U形活塞9的内部空间一方面容纳碟簧10，另一方面也能够引导碟簧10的伸缩。碟簧10对活塞的内底面施加推动力，U形活塞9传动到摩擦片8。

另外，在碟簧10的后端支撑中，推力部件优选T形推力压板12，T形推力压板12的竖向分支伸入到碟簧10的中部孔中，横向分支顶住碟簧10的一侧碟面，也可以理解为碟簧10套在T形推力压板12的竖向分支上。T形推力压板12也采用横卧的状态。

结合前面提到的测距部件14，在检测到摩擦片8厚度变化较大，摩擦片8和制动盘5间距过大时，需要调整二者的距离，所以，推动组件还包括：调距结构，调距结构可在碟簧10伸缩的方向上来回移动，当向制动盘5方向移动时，会推动摩擦片8靠近制动盘5。同时，调距结构配有位置固定件，该位置固定件可以为螺纹，也可以为其他的阻尼结构。

一种实施例中采用的调距结构主要由螺母和螺栓组成，该螺母为用于锁紧固定的锁紧螺母16，螺栓为调节间距的调节螺栓15。螺栓与位置固定的螺母螺纹连接，螺栓的尾端顶住T形推力压板12的横向分支。本领域技术人员可以采用任何一种方式将螺母固定在某个部件上。在本实施例中采用螺纹衬套13固定螺母于滑套11上。

需要说明的是，在其他的实施例中，风力发电机组偏航制动装置的推动组件还可以采用其他液压结构。

为了对风力发电机组进行偏航制动，为了提高有效制动效果，施加均匀的制动力，多个制动装置构成一套风力发电机组偏航制动系统，多个风力发电机组偏航制动装置安装于风力发电机组偏航轴承的内圈侧或外圈侧，从偏航轴承的内圈或外圈施加制动力。偏航制动装置在机组底座上均匀分布，并呈十字对角线安装。安装数量可以为8只、16只或32只，偏航制动器与偏航轴承的关系：偏航制动装置安装在偏航轴承的内圈一侧，也可以安装偏航轴承的外圈一侧，即可以分为内圈制动和外圈制动两种类型，如图5所示为内圈制动类型。

其中，风力发电机组偏航制动装置18的制动盘的制动端夹于塔架上法兰6和偏航轴承齿圈3之间。塔架法兰安装于塔架壁7上。

为了对技术进行更充分的保护，加载有上述风力发电机组偏航制动系统的风力发电机组为新型结构。其包括风力发电机组主体和上述风力发电机组偏航制动系统，风力发电机组偏航制动系统安装于风力发电机组主体上。

采用上述风力发电机组偏航系统进行制动时，该风力发电机组偏航制动方法包括：

推动组件向摩擦片施加平行于风力发电机组底座且过风力发电机组偏航轴承中心的推力；

摩擦片在推力的作用下与制动盘进行摩擦，以制动。

在制动的过程中，该制动方法还包括：

摩擦片在与制动盘的摩擦中产生磨损粉末，磨损粉末在重力作用下下落；

推动组件的碟簧和传动结构向摩擦片移动；

测量传动结构的位移量；

将位移量转换为摩擦片的厚度值；

将厚度值与摩擦片厚度调整值进行比较，当厚度值小于摩擦片厚度调整值，则调整调距结构，使摩擦片和制动盘贴合；

将厚度值与摩擦片厚度极限值进行比较，当厚度值小于摩擦片厚度极限值，则更换摩擦片。

其中，摩擦片厚度调整值包括一个以上大小不等的数值；所以，厚度值与摩擦片厚度调整值进行比较的过程中，比较的方式为：按从大到小的顺序排列所有摩擦片厚度调整值，当厚度值与前一个较大的摩擦片厚度调整值比较，并调整调距结构后，下一次测量的厚度值与后一个较小的摩擦片厚度调整值进行比较。

下面通过一个实施例来详细说明该风力发电机组偏航制动装置：

本偏航制动装置包括固定螺栓、偏航制动器L形底座(即上文提到的固定结构)、T形圆环偏航制动盘(即上文体到的制动盘)、滑套、摩擦片、活塞(即上文提到的U形活塞)、T形推力压板、螺纹衬套、碟簧、锁紧螺母、调节螺栓、磨损报警传感器(即测距部件)。本设计方案采用碟簧加载方式，在风力发电机组偏航过程中，产生偏航制动力，避免了偏航制动器在偏航过程中承受液压力和切向力的作用而导致密封圈损坏漏油的问题。由于机械结构简单，摩擦片容易更换。偏航制动装置的摩擦片径向安装(即垂直于风力发电机组底座)，机组偏航过程产生的粉末在重力的作用下能够自动脱落，不需要人工清洁，能够避免摩擦系数变化、偏航震动、偏航异响等问题。由于制动装置的摩擦片装有监测传感器(即测距部件)，能够通过控制系统进行监测报警，维护人员可以及时进行处理因摩擦片磨损而导致的制动力矩不足的问题。

本偏航制动装置在风力发电机组偏航过程中提供偏航阻尼力矩，防止机组偏航过程中出现左右摇摆。阻尼力矩来源于调整螺栓旋拧压紧碟形弹簧的压力，调整螺栓旋拧时的力矩越大，机组偏航过程中的偏航阻尼力矩也越大，反之，机组偏航过程中的偏航阻尼力矩也越小直至为零；当机组停止偏航时偏航制动装置与偏航电机中的电磁制动器共同工作，为风力发电机组提供制动力矩，防止机舱偏转，偏航制动装置为机组提供部分偏航制动力矩。

偏航制动装置的偏航制动器L形底座通过螺栓2安装在风力发电机组的底座1上，机组的T形圆环制动盘5安装在塔架上法兰6和偏航轴承齿圈3之间，制动装置的滑套11安装在偏航制动器L形底座的通孔内(推动组件安装位)，在滑套11中依次装入摩擦片8、U形活塞9、碟簧10、T形推力压板12、螺纹衬套13，在螺纹衬套上的调节螺栓安装孔旋拧安装调节螺栓15和锁紧螺母16，最后在螺栓衬套13上的磨损报警传感器螺纹孔上安装磨损报警传感器(即调距结构)。通过调节螺栓15顺时针旋拧，调节螺栓15沿着螺纹旋入螺纹衬套内，调节螺栓15顶在T形推力压板12上，T形推力压板通过碟簧10将调节螺栓的推力传递给U形活塞9，U形活塞9将摩擦片压紧到(T形圆环偏航)制动盘5上。在压力的作用下摩擦片8与(T形圆环偏航)制动盘5产生摩擦力，保证风力发电机组的偏航制动力矩。由于机组偏航过程中，摩擦片8会出现磨损消耗，所以摩擦片的厚度会变小。摩擦片的厚度变小后碟簧10会变得松弛导致偏航制动力矩降低，这时需要人为的通过拧紧调节螺栓重新恢复偏航制动力矩。为了能够及时的补偿偏航制动力矩，在制动装置上安装了调距结构14，通过磨损报警传感器对活塞活动的行程测量，间接测量摩擦片厚度的变化，当厚度降低到一定程度时，通过传感器内部的触动开关发出电气信号，机组内的PLC控制系统得到信号后，报出摩擦磨损的警告故障，风力发电机组的维护人员得到此警告故障信息后，及时进入风机内部进行处理。

下面通过一个具体实施例来说明测距部件及其工作原理，也可以成为磨损报警传感器：

如图6、7所示，磨损报警传感器设计为多点位检测行程开关。磨损报警传感器主要由伸缩杆22、安装螺纹管23、弹簧25、触动点26和触动开关28、29、30组成，如图9所示。触动点26安装在伸缩杆22上，用于触发触动开关28、29、30，根据摩擦片的厚度设置触动点的安装位置。在弹簧力的作用下，伸缩杆22可以带动触动点前后移动，触动点可以依次触动第一触动开关30、第二触动开关29、第三触动开关28。假设摩擦片厚度14mm，当摩擦片磨损4mm时，在弹簧力的作用下触动点第一触发触动开关30；当摩擦片磨损8mm时，在弹簧力的作用下触动点第二触发触动开关29；当摩擦片磨损12mm时，在弹簧力的作用下触动点触发第三触动开关28。当摩擦片厚度剩余2mm时需要更换摩擦片。

当第一触动开关30和第二触动开关29被触动时，需要人工用扭矩扳手旋拧调节螺栓以保证偏航有足够的制动力矩。在传感器测量过程中，伸缩杆抵触在U形活塞9上，随U形活塞运动，如图7所示。

摩擦片磨损报警传感器的触动开关可以与风力发电机组的PLC系统接线，将传感器中的3个触动开关的动作情况通过24VDC电压信号传递给PLC，当PLC检测到触动开关动作时，可以发出警告信号或故障信号，通过经警告信号和故障信号，风力发电机组的维护人员可以清晰的采取维护措施。风电机组的相应程序控制可以如图8所示进行设计：当传感器第一触动开关动作时，机组发出警告信号，代表摩擦片已经磨损了4mm，需要及时调节碟簧压力保持偏航制动力矩；当传感器第二触动开关动作时，机组发出警告信号，代表摩擦片已经磨损了8mm，需要及时调节碟簧压力保持偏航制动力矩；当传感器第三触动开关动作时，机组发出故障信号，代表摩擦片仅剩余2mm厚度，需要及时更换摩擦片。当风力发电机组发出摩擦片警告信号时，风力发电机组可以继续运行，将警告信号显示在机组内的人机交互界面和风电场的风机集中监控系统上。当风力发电机组发出摩擦片严重磨损故障信号时，风力发电机组报出故障并停止运行，将故障信号显示在机组内的人机交互界面和风电场的风机集中监控系统上，风力发电机组必须在风机内部复位故障后方可继续运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，包括：制动盘、摩擦片和推动组件；安装于风力发电机组底座后，所述制动盘的盘面平行于所述风力发电机组底座，所述制动盘的摩擦端与所述摩擦片的摩擦面接触，所述推动组件的推动端顶住所述摩擦片的推动面；所述摩擦片垂直于所述风力发电机组底座。

2.如权利要求1所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，还包括：固定结构，所述固定结构设置风力发电机组底座安装位和推动组件放置位。

3.如权利要求2所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述固定结构为L形结构，所述L形结构的横向分支为风力发电机组底座安装面，所述风力发电机组底座安装面上设置一个以上的所述风力发电机组底座安装位，所述L形结构的纵向分支为推动组件安装面，所述推动组件安装面上设置推动组件放置位。

4.如权利要求3所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所有所述风力发电机组底座安装位在风力发电机组底座安装面上均匀布置；和/或，所述风力发电机组底座安装面为三角板，每个角上设置一个以上的风力发电机组底座安装位。

5.如权利要求3所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述推动组件放置位为通孔，所述通孔内安装滑套，所述推动组件置于滑套内孔里。

6.如权利要求1所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，还包括：测距部件，以测量所述摩擦片的厚度。

7.如权利要求6所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述测距部件包括：伸缩杆、压簧、一个以上的触动点和一个以上的触动开关；其中，所述伸缩杆的一端顶住所述推动组件，另一端顶住所述压簧，以随所述推动组件移动；所述触动点安装在所述伸缩杆上，且沿所述伸缩杆方向依次排列；所述触动开关在平行于所述伸缩杆的方向上依次排列，且安装于固定物上，被所述触动点触动后开启。

8.如权利要求7所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述触动点和所述触动开关的数目相等，且一一对应，相邻两个触动点间的距离与对应两个触动开关间的距离相等。

9.如权利要求1-8任一项所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述推动组件包括：推力部件、碟簧和传动结构，所述碟簧的一端顶住所述推力部件，另一端顶住所述传动结构，所述传动结构与所述摩擦片的推动面接触，在所述碟簧伸缩的方向上传动，所述碟簧伸缩的方向过所述风力发电机组偏航轴承的轴心。

10.如权利要求9所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述传动结构为U形活塞，所述U形活塞的外底面与所述摩擦片的推动面相贴，口部朝向所述推力部件，所述碟簧置于所述U形活塞内，顶住所述U形活塞的内底面。

11.如权利要求9所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述推力部件包括：T形推力压板，所述T形推力压板的竖向分支伸入到碟簧的中部孔中，横向分支顶住所述碟簧的一侧碟面。

12.如权利要求11所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述推动组件还包括：调距结构，所述调距结构可在所述碟簧伸缩的方向上来回移动，并配有位置固定件。

13.如权利要求12所述的风力发电机组偏航制动装置，其特征在于，所述调距结构包括：螺母和螺栓，所述螺栓与位置固定的螺母螺纹连接，所述螺栓的尾端顶住所述T形推力压板的横向分支。

14.一种风力发电机组偏航制动系统，其特征在于，包括：多个权利要求1-13任一项所述的风力发电机组偏航制动装置，所述风力发电机组偏航制动装置安装于风力发电机组偏航轴承的内圈侧或外圈侧。

15.如权利要求14所述的风力发电机组偏航制动系统，其特征在于，所述风力发电机组偏航制动装置的制动盘的制动端夹于塔筒架上法兰和偏航轴承齿圈之间。

16.一种风力发电机组，其特征在于，包括风力发电机组主体和权利要求14或15所述的风力发电机组偏航制动系统，所述风力发电机组偏航制动系统安装于所述风力发电机组主体上。

17.一种风力发电机组偏航制动方法，其特征在于，包括：

推动组件向摩擦片施加平行于风力发电机组底座且过风力发电机组偏航轴承中心的推力；

摩擦片在所述推力的作用下与制动盘进行摩擦，以制动。

18.如权利要求17所述的风力发电机组偏航制动方法，其特征在于，还包括：

推动组件的碟簧和传动结构向摩擦片移动；

测量传动结构的位移量；

将所述位移量转换为摩擦片的厚度值；

将所述厚度值与摩擦片厚度调整值进行比较，当所述厚度值小于所述摩擦片厚度调整值，则调整调距结构，使所述摩擦片和所述制动盘贴合；

将所述厚度值与摩擦片厚度极限值进行比较，当所述厚度值小于所述摩擦片厚度极限值，则更换所述摩擦片。

19.如权利要求18所述的风力发电机组偏航制动方法，其特征在于，所述摩擦片厚度调整值包括一个以上大小不等的数值；则，

所述厚度值与摩擦片厚度调整值进行比较的过程中，比较的方式为：按从大到小的顺序排列所有所述摩擦片厚度调整值，当所述厚度值与前一个较大的所述摩擦片厚度调整值比较，并调整调距结构后，下一次测量的厚度值与后一个较小的所述摩擦片厚度调整值进行比较。