風力發(fā)電機機械制動器的研制

　　摘 要：本文概述了風力發(fā)電機制動過程的各個階段以及每個制動階段的制動原理，并詳細論述了風力發(fā)電機機械制動器的結構型式和不同類型，并對各種制動器進行分析，闡述其結構特點和制動原理。另外，本文介紹了風電制動器設計輸入?yún)?shù)的計算方法，對風電制動器的研制具有一定指導意義。
　　鍵詞：風力發(fā)電機 機械制動系統(tǒng) 主動式夾鉗 被動式夾鉗

　　1 概 述
　　風電是資源潛力大、技術基本成熟的可再生能源，在減排溫室氣體、應對氣候變化的新形勢下，越來越受到世界各國的重視，并已在全球大規(guī)模開發(fā)利用。2010 年底，全球累計風電裝機容量約2 億千瓦，最近5 年年均增長率約30% 左右。2010 年新增裝機容量3900 萬千瓦，是新增裝機容量最大的可再生能源電力。十一五期間，我國風電進入快速發(fā)展階段。 2009 年以來，我國成為新增風電裝機規(guī)模最多的國家。到2010 年底，風電累計并網(wǎng)裝機容量3100萬千瓦。2010 年風電發(fā)電量500 億千瓦時，折合1600 萬噸標準煤。風電裝備制造能力快速提高，涌現(xiàn)出一批技術先進、國際競爭力強的風電裝備制造企業(yè)，如華銳風電、金風科技、湘電、中船重工等，均已具備1.5 兆瓦以上各個技術類型、多種規(guī)格機組和主要零部件的制造能力，基本滿足陸地和海上風電的開發(fā)需要。
　　“十二五”是我國全面建設小康社會的關鍵時期，是加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式的重要階段。為實現(xiàn)國家經(jīng)濟社會發(fā)展
　　戰(zhàn)略目標，加快能源結構調整，培育和發(fā)展戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)，全面推進風能資源的合力利用，促進風電產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步健康發(fā)展。為此國家專門制定了《風電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，該發(fā)展規(guī)劃明確了“十二五”風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標：2015 年，投入運行的風電裝機容量將達到1 億千瓦，年發(fā)電量達1900億千瓦時，風電發(fā)電量在全部發(fā)電量中的比重將超過3%。到2015 年，基本形成完整的具有國際競爭力的風電設備制造產(chǎn)業(yè)體系，形成3~5 家具有國際競爭力的整機制造企業(yè)和10~15 家優(yōu)質零部件供應企業(yè)。
　　2 風力發(fā)電機機械制動系統(tǒng)
　　風力發(fā)電機機械制動器，以下簡稱風電制動器，是風力發(fā)電機重要組成部分之一，主要用來保證風力發(fā)電機的安全停機，或在緊急情況下非正常停機。風力發(fā)電機從正常運行到停機需經(jīng)歷兩個階段：氣動剎車階段和機械剎車階段。
　　氣動剎車裝置的型式根據(jù)風機型式不同而不同。對于定漿距風力發(fā)電機而言，氣動剎車是通過葉片上的葉尖擾流器來實現(xiàn)的。在風力發(fā)電機需要停機時，擾流器在離心力作用下釋放并形成阻尼版，由于葉尖部分處于距離軸最遠點，整個片作為一個長的杠桿，使擾流器產(chǎn)生的氣動阻力相當高，足以使風力發(fā)電機組在幾乎沒有任何磨損的情況下迅速減速。葉尖擾流器的結構如圖1 所示。對于變漿距風力發(fā)電機，氣動剎車是通過葉片變漿實現(xiàn)的，葉片變漿改變葉片功角，減小葉片升力，利用風力來降低葉片轉速。