CN203453353U - 风机偏航制动器摩擦片磨损传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风力发电机部件，尤其是用于风机偏航制动器摩擦片磨损程度测量的传感器。一种风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，包括顶杆、弹簧、壳体，限位部、微型开关及导线，微型开关设置于壳体内部，导线与微型开关电连接并从壳体一端穿出，微型开关的传动元件与顶杆一端紧密接触，顶杆另一端穿出壳体；顶杆穿过所述弹簧内部并且弹簧远离微型开关的一端与所述顶杆固定连接；限位部固定设置在壳体内部并位于微型开关与弹簧之间，顶杆穿过所述限位部上开有的通孔，并且，通孔直径小于所述弹簧直径，弹簧靠近所述微型开关的一端与限位部紧密接触。导线包括两根线，一根为电源线；另一根为信号线，接到风机的电控系统中。

Description

风机偏航制动器摩擦片磨损传感器

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机部件，尤其是用于风机偏航制动器摩擦片磨损程度测量的传感器。 

背景技术

采用传统双馈发电机的风力发电机（本实用新型中简称风机），其工作原理是：风力推动桨叶旋转，从而带动叶轮上的低速轴转动。通过一个增速齿轮箱，把低速轴的低转速提高到发电机发电所需的高转速,从而驱动发电机发电。 

由于风场的风向在不断地变化，为了高效地利用风能，风机的桨叶转子运转时需始终对准风向，为此在风机内塔筒顶端安设了偏航系统。偏航系统作为风机控制系统的重要组成部分之一,其主要作用就是根据风机的运行状况，正确地调整机组的迎风方向。 

偏航系统的硬件系统主要由偏航电机、减速机、偏航电机电磁制动器，偏航制动器及电缆传感器等组成。偏航制动器为液压盘式，由液压系统提供140～160bar的压力，提供足够的制动力。偏航时，液压压力释放但保持一定的余压，在偏航过程中保持一定的阻尼力矩，从而减少风机在偏航过程中的冲击载荷。 

在风力发电机的偏航过程中，在一定的油压下偏航制动器的两片摩擦片夹紧在偏航制动盘两侧相对磨擦旋转，提供一定的阻尼力矩，但同时这造成了摩擦片的磨损。如果工况正常，摩擦片材料特性优异，摩擦片磨损量非常微小，摩擦片的寿命很长，5年以上的寿命都很常见，因此摩擦片的磨损量无需经常检查。 

但是由于风力发电机可能存在各种问题，如有精度差，或风机设计本身有问题，或偏航逻辑设定参数有错误等各种原因，都会导致偏航摩擦片在异常工况下工作，导致摩擦片剧烈磨损，短时间内将摩擦材料磨尽。如果没有及时检查，摩擦片的磨擦材料磨尽后其钢制底板和制动盘就会直接接触磨擦，导致制动盘表面毁损。 

由于风力发电机大多安装在偏僻的野外，而机舱位于几十米高的塔筒顶端，一旦制动盘损坏，更换制动盘需要吊装整个机舱，代价非常高昂。因此如何检查监控偏航摩擦片的磨损，避免制动盘的损毁，对于风机偏航系统是一个迫切需要解决的难题。 

目前观察和监控偏航制动器的摩擦片磨损主要是采用摩擦片磨损指示棒装置： 

如图1，摩擦片包括两部分，摩擦片底板11（通常是钢板）和摩擦材料板12。摩擦材料 板12与制动盘4接触。摩擦片磨损指示棒2完全拧紧在摩擦片底板11上，摩擦片磨损指示棒2的顶端到制动钳5钳体鍃平平面距离C（制动状态）。 

工作原理：随着摩擦材料板12的厚度9不断磨损，摩擦片磨损指示棒2的露出部分C会一直减小，减小量即为摩擦片的磨损量。当摩擦片磨损指示棒2顶端和制动钳5钳体鍃平平面平齐时，摩擦材料板12还剩2mm，表示需要更换摩擦片。 

摩擦片磨损指示棒装置存在的问题如下： 

摩擦片磨损指示棒只是用于人工观察，无法做到自动检测控制。由于偏航制动器位于几十米高空的机舱内，维护人员维护观察的间隔时间较长，对于一些有异常工况的风机，摩擦片磨损快，磨损到极限时有可能不被及时发现，从而造成制动盘表面毁损。 

由于安装空间的关系，安装在上部的制动钳的摩擦片磨损指示棒不容易被观察到。 

由于安装误差的存在以及制动钳壳体厚度的加工误差，造成摩擦片磨损指示棒的本身位置有较大误差，不能精确反映摩擦片实际磨损值。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供了一种在摩擦片磨损到极限时能够可靠的自动报警，且安全实用的风机偏航制动器摩擦片磨损传感器。 

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供如下技术方案： 

风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，包括顶杆、弹簧、壳体，限位部、微型开关及导线， 

所述微型开关设置于所述壳体内部，所述导线与所述微型开关电连接并从壳体一端穿出； 

所述微型开关的传动元件与所述顶杆一端紧密接触，所述顶杆另一端穿出壳体； 

所述顶杆穿过所述弹簧内部并且所述弹簧远离微型开关的一端与所述顶杆固定连接； 

所述限位部固定设置在壳体内部并位于所述微型开关与所述弹簧之间，所述顶杆穿过所述限位部上开有的通孔，并且，所述通孔直径小于所述弹簧直径，所述弹簧靠近所述微型开关的一端与所述限位部紧密接触。 

导线包括至少两根线，一根为电源线接通5-12V直流电；另一根为信号线，接到整个风机的电控系统（例如PLC）中。 

微型开关的传动元件是指微型开关上用于触发微型开关的部分，常见的形式有按销、按钮、杠杆、滚轮等。传动元件可以将外力传导到动触点，实现动触点与定触点快速接通或断开。 

所述微型开关为常闭式微型行程开关。 

所述限位部为带有通孔的圆形或多边形板状。 

所述壳体包括可拆卸连接的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体均由两段直径不同的圆柱形或棱柱形的中空管构成， 

所述第一壳体和第二壳体连接时，所述第一壳体直径较大的中空管与第二壳体直径较大的中空管连接。第一壳体和第二壳体的连接方式便于拆卸壳体，以便安装和拆卸壳体内部的部件。 

所述壳体内部还设置有微型开关支撑部，所述微型开关支撑部与壳体可拆卸连接，并且所述微型开关穿支撑部包覆在与所述微型开关中部外侧并与之可拆卸连接。微型开关支撑部可以使微型开关位置固定，并且容易拆卸。 

本实用新型风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，具有以下有益效果： 

1、真正实现了偏航制动器摩擦片磨损到极限后可靠的自动报警。操作人员在操作室内就能得到该报警信号，无需爬几十米高的塔筒来人工观察。 

2、采用常闭式微型行程开关。由于摩擦片的使用寿命长达几年，也就是说这种开关可能几年内都不会被触发，这样长的时间内容易出现意外断线。断线发生时该常闭信号被触发报警，就可以检查出断线故障并予以及时排除。如果使用常开信号，一旦断线不能报警，传感器失效，无法事先排除故障，导致摩擦片磨损时没有报警，无法避免事故。 

3、本实用新型风机偏航制动器摩擦片磨损传感器安装在制动钳侧面，有利于排线和避免意外碰伤。如果安装在背面，传感器朝向塔筒中心，人员上下可能触碰并损毁传感器。 

4、机械式传感器可靠性高。并且由于微型开关和顶杆的机械隔离，风机的电控系统与制动盘本身并无导电连接，避免了万一发生雷击、短路等情况下对风机电控系统的损伤。 

5、结构紧凑，安装空间小。 

6、结构简单，部件少，成本低。 

附图说明

图1为摩擦片磨损指示棒装置示意图； 

图2为本实用新型风机偏航制动器摩擦片磨损传感器结构示意图； 

图3为本实用新型风机偏航制动器摩擦片磨损传感器安装示意图； 

11摩擦片底板，12摩擦材料板，2摩擦片磨损指示棒，31顶杆，32弹簧，33壳体，331第一壳体，332第二壳体，34限位部，35微型开关，351微型开关支撑部，36导线，4制动盘，5制动钳，9摩擦片厚度，C擦片磨损指示棒的顶端到制动钳钳体鍃平平面距离（制动状态）。 

具体实施方式

如图3、图2、一种风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，包括顶杆31、弹簧32、壳体33，限位部34、微型开关35及导线36。 

壳体33包括可拆卸连接的第一壳体331和第二壳体332.，连接方式可以是螺纹连接。第一壳体331和第二壳体332均由两段直径不同的圆柱形或方柱形的中空管构成。 

第一壳体331和第二壳体连接时，第一壳331体直径较大的中空管与第二壳体332直径较大的中空管连接。这样一来，壳体33直径最大的部分拆开时，方便安装和拆卸壳体33内部的各个部件。 

壳体33内设置有微型开关支撑部351，微型开关支撑部351与壳体可拆卸连接，例如通过螺栓、螺钉等连接件连接。并且所述微型开关穿支撑部351包覆在与所述微型开关35中部外侧并与之可拆卸连接。微型开关支撑部351可以使微型开关位置固定，并且容易拆卸。微型开关35设置于壳体33内部。导线36与微型开关35电连接并从壳体33一端穿出。 

导线36包括至少两根线，一根为电源线，接通5-12V直流电；另一根为信号线，接到整个风机的电控系统（例如PLC）中。 

微型开关35的传动元件与顶杆31一端紧密接触。顶杆31另一端穿出壳体33，顶在摩擦片底板11的侧面。 

顶杆31穿过弹簧32内部并且弹簧32远离微型开关35的一端与顶杆31固定连接。弹簧32与顶杆31连接的目的是当弹簧32伸长时带动顶杆31运动。 

限位部34固定设置在壳体33内部并位于微型开关35与所述弹簧32之间。限位部34为带有通孔的圆形或多边形板状。限位部34的外形取决于壳体33的内部截面形状。 

顶杆31穿过限位部34上开有的通孔，并且，通孔直径小于弹簧32直径，弹簧32靠近微型开关35的一端与限位部34紧密接触。 

弹簧32被限位部34卡住，因此弹簧32在正常状态下是处于压缩的状态。只有在摩擦片磨损到一定程度，摩擦片底板11与顶杆31分离的时候，弹簧32才弹开。 

微型开关35的传动元件是指微型开关上用于触发微型开关的部分，常见的形式有按销、按钮、杠杆、滚轮等。传动元件可以将外力传导到动触点，实现动触点与定触点快速接通或断开。微型开关35为常闭式微型行程开关。 

如图3，机偏航制动器摩擦片磨损传感器安装在制动钳5上后，其顶杆31的一端顶在微型开关35上，另一端顶在摩擦片底板11的侧面，此时弹簧32被压缩。 

当摩擦片没有磨损到极限时，顶杆31压紧在摩擦片底板11，微型开关35的行程被压缩， 开关处于关闭状态，给出常闭信号。 

当摩擦片磨损到极限时，摩擦片的底板11往外移动直至和顶杆31的顶端脱离，这时顶杆31没有了摩擦片底板11挡住，弹簧32把顶杆31顶出，使微型开关35被触发，给出开关打开的信号。这个开关信号接入风机控制系统PLC，可以用来报警，表示摩擦片已磨损到极限，需要更换。该信号也可以用来强制关闭风机，以确保避免制动盘4被磨损的事故发生。 

Claims (5)

1.一种风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，其特征在于，包括顶杆、弹簧、壳体，限位部、微型开关及导线，

所述微型开关设置于所述壳体内部，所述导线与所述微型开关电连接并从壳体一端穿出；

所述微型开关的传动元件与所述顶杆一端紧密接触，所述顶杆另一端穿出壳体；

所述顶杆穿过所述弹簧内部并且所述弹簧远离微型开关的一端与所述顶杆固定连接；

所述限位部固定设置在所述壳体内部并位于所述微型开关与所述弹簧之间，所述顶杆穿过所述限位部上开有的通孔，并且，所述通孔直径小于所述弹簧直径，所述弹簧靠近所述微型开关的一端与所述限位部紧密接触；

所述导线至少包括两根线，一根为电源线，接通电源，另一根为信号线，接入到整个风机的电控系统中。

2.根据权利要求1所述的风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，其特征在于，所述微型开关为常闭式微型行程开关。

3.根据权利要求1或2所述的风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，其特征在于，所述限位部为带有通孔的多边形或圆形板状。

4.根据权利要求1或2所述的风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，其特征在于，所述壳体包括可拆卸连接的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体均由两段直径不同的圆柱形或棱柱形的中空管构成，

所述第一壳体和第二壳体连接时，所述第一壳体直径较大的中空管与第二壳体直径较大的中空管连接。

5.根据权利要求1或2所述的风机偏航制动器摩擦片磨损传感器，其特征在于，所述壳体内部还设置有微型开关支撑部，所述微型开关支撑部与壳体可拆卸连接，并且所述微型开关穿支撑部包覆在与所述微型开关中部外侧并与之可拆卸连接。

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