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2012:涡轮制动器的趋势

通过史蒂文Bushong|2012年6月1日

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的风能工业花费大量的能量旋转更快,更长,产生更多的能量。风力涡轮机系统中一个经常被忽视和低估的部分是刹车。它们在风力涡轮机中发挥着重要的作用,但最重要的是,它们能使涡轮机系统尽可能有效地运行。例如,刹车保持桨叶间距稳定,并保持飞机的引擎机舱指向正确的方向。刹车还能在暴风雨中稳定涡轮机,降低损坏风险,同时保护运营商的投资。然而,随着风力涡轮机原始设备制造商建造更大的机组(超过1.5兆瓦),制动工程师将不得不寻找新的方法,在有限和缩小的空间内产生更多的制动功率。行业中的几个趋势显示出制动器制造商是如何满足这些需求的,包括:

•开发更可靠的系统
•设计进入制动系统的服务通道
•系统捆绑销售
•降噪
•成本改善

可靠的系统

由于风力涡轮机的位置和设计,可靠性是减少维护和服务的关键因素。工业制动器已经适应了许多其他行业的需求,但现在主要集中在风力发电上。对于电动螺距驱动,制动器已经趋向于高扭矩,电动释放,弹簧啮合,静态保持制动器,能够承受大型涡轮螺距驱动的恶劣条件。华纳电气的工程师Rich Silvestrini说:“根据线圈和电压的要求,一个节距制动器的额定动态止动次数为15,000至30,000次,远远超过500至1,000次的典型设计寿命标准。”

方便的服务

制动制造商也开始了解服务的重要性。O&M船员可能不是初始购买决定的集团,但重要的是他们的需求都包含在决策中。当出现维护问题时,船员希望了解他们可以快速,解决问题,并将涡轮机返回服务。“我们注意到更多的涡轮机客户表达了易于维修和维护的需要,”卡莱尔制动和摩擦的Joshua Gildea说。“在服务方面,卡钳制动带伸缩推力板使衬里易于更换并最大限度地减少停机时间。”

降噪

作为风力发电场在靠近人口中心的地方,它们对周围环境的影响也变得更加重要。有时,当涡轮塔充当“喇叭”,放大刹车产生的刺耳和摩擦声时,刹车可能会导致问题。几家制动器制造商已经投资研究新的衬层,以显著降低涡轮机的噪音。Gildea说卡钳制动器在风力市场和采矿、建筑、军事和农业都有应用,所以理解有效制动系统背后的“物理原理”是很重要的,最重要的是摩擦力。为此,他的公司与其他公司合作并收购了拥有大量研发设施的公司,专注于减少摩擦和噪音。

系统捆绑和集成

刹车的另一种趋势是一站式购物。虽然每个风力涡轮机结合了各种供应商的技术,以获得最佳性能,但操作员希望知道这不必与十几种不同的制造商交谈以解决服务问题。例如,Carlisle的Gildea表示,他的公司现在提供液压动力装置,软管和更换线以及制动器,所以公司不需要从几家公司购买的零件中贴在一起制动系统。

制动制造商也与风力涡轮机制造商密切合作,为每个特定的涡轮机模型创建一个制动设计。例如,当前的一个问题是在哪里定位转子制动器。转子制动器控制超速,并提供停车和紧急制动。这些制动器可以安装在转子(低速轴)或发电机(高速轴),在某些情况下,两者都可以。

这样的要求在高速轴上更难满足,因为速度和空间是限制因素,与最大盘片直径和制动器的选择。然而,制动在高速轴上已经用于许多涡轮高达750千瓦,现在是一个相对较小的涡轮。随着更高的容量单位成为常态,趋势是倾向于转轴制动。

只有直接与涡轮制造商合作,才能适当地设计速度和空间要求,以最大限度地提高性能。

关于制动位置的进一步考虑是齿轮齿损坏的可能性。如果制动器安装在变速箱-输出轴上,而涡轮是静止的,阵风很可能会导致转子在输入和输出齿轮的间隙内传递摇摆运动。如果配合齿之间没有强制润滑,这种影响最终可能导致微动和昂贵的齿轮损坏

成本改进

最后,为了降低成本,许多公司都在提高工作效率——更精简。Gildea说:“例如,我们公司的趋势是通过全公司的计划专注于精益生产和精益业务流程。”“从公司首席执行官到机器操作员,每天都要进行绩效评估。这一举措有助于降低成本,并确保我们的客户获得最好的运动控制解决方案。”

所有这些改进使得风力涡轮机的制动系统更高效、更可靠、性能更好。

新想法的趋势

提高可靠性的一种方法是去掉易损件。一种电机制动器采用油剪技术,即使在要求苛刻的应用中,如俯仰和偏航驱动和小型风力涡轮机的发电机制动,也能延长使用寿命。该技术在润滑表面之间传递扭矩,从而消除摩擦表面的磨损。专利的液体再循环系统散热-干式制动系统的一个常见问题。

当流体被压缩时,流体分子会发生剪切,从而将扭矩传递给另一边。这个扭矩传递使静止的表面转动,使其达到与运动表面相同的相对速度。由于大部分工作是由剪切中的流体颗粒完成的,磨损几乎被消除,这也消除了通常需要对干燥制动系统进行的调整。消除磨损显著增加使用寿命,几乎消除了调整。

油剪还能提供平滑的“缓冲”停止,减少对驱动系统的冲击,进一步延长下游部件的使用寿命。这些全封闭的刹车据说是不透水,污垢,和灰尘常见的户外应用,如风力发电场。密封完整性使其成为恶劣环境和冲洗应用的理想选择。热电制冷

风力发电工程与开发


了下:可再生能源


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