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浮动液压钳盘式制动器技术应用案例MW级风机，偏航系统主要有两种技术路线，一种滚动轴承结构的，一种是滑动轴承结构的，到目前为止，前者占了80%以上。

一、背景

MW级风机，偏航系统主要有两种技术路线，一种滚动轴承结构的，一种是滑动轴承结构的，到目前为止，前者占了80%以上。滚动轴承结构在偏航齿圈上配主动钳盘式偏航制动器（主要以液压力为动力源，即液压钳盘式偏航制动器），现役液压钳盘式制动器的安装型式，制动器在电气及液压系统的控制下实现偏航、锚定、解缆等功能。

现役传统液压钳盘式制动器，通过8颗（75、90缸径产品）或12颗（120缸径产品）高强度螺栓安装在机舱底部，因螺栓的拧紧力矩较大（≤3000Nm)，制动器的安装、拆卸需要用到液压扳手等专用力矩工具。

在役主流液压钳盘式偏航制动器由两个对称结构的半钳组件组成，每个半钳组件由钳体、活塞、摩擦片和密封件组成。其中摩擦片、密封件作为易损件，在风机的整个生命周期内需要进行4～5次维护，每次维护均需要采用液压扳手等专用工具，先松退8/12颗高强度螺栓，才能进行下一步作业。因要操作力矩扳手，又要保证制动器的案例，一般需要多人（2～3）协同作业（参见图6），有些机型偏航制动器安装较高，加上制动器本身也较重（60～195Kg），除液压扳手外，还需用到举升装置等专用工具（参见图7）。

这种维护工作量非常大，一是拆装安装螺栓所需的时间，二是相关专用工具所需的吊运所需的时间。据行业相关经验数据，1台2MW以内陆上风机对摩擦片或密封件进行维保，需要2～3人作业1天，2.5MW以上机型，需3人以上作业2天以上。海上风机因机型更大，单台风机制动器的数量更多，而且受不确定海况的影响因素更多，实际维护会更加困难，影响风机的发电量指标。

同时，制动器采用的是10.9级及以上高强度螺栓安装，按有关规定，对非用拉伸器作业的高强度螺栓一般不允许重复使用，若对这些制动器安装螺栓进行更换，也是一笔不小的费有用。

据相关资料，到2019年底，国内在役风机约14万台机组，其中装机5年以上的机组约占50%，到2021年5年以上机组将达1.5亿千瓦，2022将达1.7亿千瓦容量。在役风机的数量持续增长，需要进行维护的产品也越来越多，如何降低维护成本，是一个行业性的难题。

二、浮动液压钳盘式偏航制动器技术特点和实施案例

针对风电液压钳盘式制动器维护困难、劳动强度大、维护成本高、停机时间长等问题，作为国内工业制动系统龙头企业的华伍股份，通过对滚动轴承结构MW级风机偏航制动系统进行深入研究，分析偏航制动系统的工况，在确保液压钳盘式制动器现有可用性、可靠性指标的基础上，结合自身在轨道交通领域经验，将提高产品的可维护性作为研究重点，创造性地提出了“浮动液压钳盘式制动器”的理念，并研制出90缸径、120缸径产品，产品完成了厂内严柯的型式试验，并请协会专家、主机和运营客户进行评审、论证，不断改进。

华伍股份在业内首推的“浮动液压钳盘式制动器”的设计理念是在保证产品可靠性的基础上，提高产品的可维护性，在对易损件进行维护时，不需用到力矩扳手等专用工具，也不需要多人同时作业，通俗地说，就是“象电气维修一样，仅需一些通用的工具就可实现对液压偏航制动器进行维护”。

浮动液压钳盘式制动器主要具有如下特点：

1. 常开设计、液压施力制动、通过改变液压力实现制动力的改变。

2. 单侧主动、钳体浮动式结构，对外载情况下风机的震动、制动盘的跳动适应性好，浮动式结构不会对主机和制动器造成伤害。

3. 动力包的设计理念，驱动装置是一个独立的、可单独拆装的油缸。

4. 动力包布置在制动盘的下方，不会污染到制动盘。

5. 结构紧凑、外露部件少、整机防腐性好、可靠性高、维护简单通。

6. 过改变活塞行程来实现摩擦片磨损补偿。

7. 高性能的摩擦衬垫、磨损系数稳定、制动平稳、噪音小。

8. 对摩擦片、密封件进行维护不需要拆卸整机、不需要力矩扳手、只要普通扳手、螺丝刀等通用工具。

9. 设有泄油口、避免油液泄漏时污染环境、安全环保。

根据主机结构的不同，浮动式制动器可以有下图所示的多种安装方式：

1.楔键安装方式

此种结构的特点是制动器通过楔键与主机机座相联并作为主要受力件，制动器螺栓数量少、规格小，只起联接作用。

2.螺栓安装方式

这种结构的特点是：安装方式与现役液压钳盘式制动器的安装方式完全一样，主机不需要做任何改变，互换性好，即可用于新机安装，也可作为在役风机的改造。螺栓只在安装时需打力矩，开时的维护工作均不需拆装螺栓。

3.采用过渡板安装

此种结构的特点是：对机位上有多余安装位置的场合，采用过渡板，采用错位安装的方式，可对在役风机进行改造。

这种结构的特点是：保持主机底座与过渡板的安装方式不变，过渡板作为浮动液压钳盘式制动器的导向柱支点，既可用于新机的安装，也可作为在役产品的改造。

三、应用前景和效益

浮动液压钳盘式制动器，是华伍股份集30年工业传动系统产品研发、生产、应用经验，结合滚动轴承偏航系统结构MW级风机的工况条件，在首内首创的。已获得实用新型专利授权（参见图12），公司2018年首次在北京风电展上也进行了推介，介绍了产品的结构和原理，并现场操作，引起业界不小的震动，国内外同行都驻足研究（参见图13），并认可其结构的先进性。

浮动液压钳盘式制动器自推出以来，深受业界、尤其是运营客户的欢迎。龙源天津某风场敢为天下先，于2019年8月份拿出A15、B62两台1.5MW风机，试装了华伍股份90规格浮动液压钳盘式偏航制动器，现已无故障运行超过26个月。华伍股份于2020年10月20日安排技术人员到风场进行回访，业主对制动器的表现非常满意，并出据了用户使用报告（参见图14）。华伍股份技术人员于2021年10月20日再次到该风场进行回访，并登机检查，制动器运行完好（参见图15）。据业主现场的统计数据，与传统产品相比，浮动式制动器在密封可靠性、减磨、降噪等方面均有不错的表现，两年多的时间内没有实施任何维护工作。

浮动液压钳盘式偏航制动器，除在密封、摩擦片等可靠性上保持了现役产品的物点外，在产品的可维护性上有了大大的提高，具有可观的经济价值和社会价值：

1.减少维护人员成本

相比在役传统制动器的维护，人员减少50%以上。浮动式制动器进行摩擦片、密封件维护作业时，无需使用液压扳手、举升装置等专用工具；因此不需要2～3人协同作业，正常情况下，1个人用通用工具即可完成制动器的维护；同时人员在机上作业时间也会减少约80%。以一台2MW风机为例，传统制动器的维护至少需要2人1天时间，以800元/人的市场均价，需要人工成本1600元；若该台风机使用的是浮动式制动器，则只需1人2小时左右，这样算人工成本约为400元，即一台风机可省下人工成本1200元，一个5万KW的风场，一次维护就可节约3万元。

2. 减少停机时间，增加发电量

经测试，对一套制动器进行摩擦片或/及密封件进行维护，浮动式制动器只需传统在役产品的1/4时间，加上减少专用工具吊装的时间，停机时间可同比减少80%。传统2MW风机，一台机组密封件/摩擦片维护需停机10小时；浮动式只需停机约2小时，按0.38元/KWh的均价，可增加6080元收益，一个5万KW的风场，一年会多产生15.2万元的收益。

综上所述，一个5万MW的风场，若采用浮动液压钳盘式制动器，通过节约人工成本、增加发电量，一次维护工作可带来15.5万元的收益，同时大大降低了维护人员的工作强度，提高了作业安全性，对越大的风机，这种收效更加明显。