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浮動液壓鉗盤式制動器技術應用案例MW級風機，偏航系統主要有兩種技術路線，一種滾動軸承結構的，一種是滑動軸承結構的，到目前為止，前者占了80%以上。

一、背景

MW級風機，偏航系統主要有兩種技術路線，一種滾動軸承結構的，一種是滑動軸承結構的，到目前為止，前者占了80%以上。滾動軸承結構在偏航齒圈上配主動鉗盤式偏航制動器（主要以液壓力為動力源，即液壓鉗盤式偏航制動器），現役液壓鉗盤式制動器的安裝型式，制動器在電氣及液壓系統的控制下實現偏航、錨定、解纜等功能。

現役傳統液壓鉗盤式制動器，通過8顆（75、90缸徑產品）或12顆（120缸徑產品）高強度螺栓安裝在機艙底部，因螺栓的擰緊力矩較大（≤3000Nm)，制動器的安裝、拆卸需要用到液壓扳手等專用力矩工具。

在役主流液壓鉗盤式偏航制動器由兩個對稱結構的半鉗組件組成，每個半鉗組件由鉗體、活塞、摩擦片和密封件組成。其中摩擦片、密封件作為易損件，在風機的整個生命周期內需要進行4～5次維護，每次維護均需要採用液壓扳手等專用工具，先松退8/12顆高強度螺栓，才能進行下一步作業。因要操作力矩扳手，又要保證制動器的案例，一般需要多人（2～3）協同作業（參見圖6），有些機型偏航制動器安裝較高，加上制動器本身也較重（60～195Kg），除液壓扳手外，還需用到舉升裝置等專用工具（參見圖7）。

這種維護工作量非常大，一是拆裝安裝螺栓所需的時間，二是相關專用工具所需的吊運所需的時間。據行業相關經驗數據，1台2MW以內陸上風機對摩擦片或密封件進行維保，需要2～3人作業1天，2.5MW以上機型，需3人以上作業2天以上。海上風機因機型更大，單颱風機制動器的數量更多，而且受不確定海況的影響因素更多，實際維護會更加困難，影響風機的發電量指標。

同時，制動器採用的是10.9級及以上高強度螺栓安裝，按有關規定，對非用拉伸器作業的高強度螺栓一般不允許重複使用，若對這些制動器安裝螺栓進行更換，也是一筆不小的費有用。

據相關資料，到2019年底，國內在役風機約14萬台機組，其中裝機5年以上的機組約占50%，到2021年5年以上機組將達1.5億千瓦，2022將達1.7億千瓦容量。在役風機的數量持續增長，需要進行維護的產品也越來越多，如何降低維護成本，是一個行業性的難題。

二、浮動液壓鉗盤式偏航制動器技術特點和實施案例

針對風電液壓鉗盤式制動器維護困難、勞動強度大、維護成本高、停機時間長等問題，作為國內工業制動系統龍頭企業的華伍股份，通過對滾動軸承結構MW級風機偏航制動系統進行深入研究，分析偏航制動系統的工況，在確保液壓鉗盤式制動器現有可用性、可靠性指標的基礎上，結合自身在軌道交通領域經驗，將提高產品的可維護性作為研究重點，創造性地提出了「浮動液壓鉗盤式制動器」的理念，並研製出90缸徑、120缸徑產品，產品完成了廠內嚴柯的型式試驗，並請協會專家、主機和運營客戶進行評審、論證，不斷改進。

華伍股份在業內首推的「浮動液壓鉗盤式制動器」的設計理念是在保證產品可靠性的基礎上，提高產品的可維護性，在對易損件進行維護時，不需用到力矩扳手等專用工具，也不需要多人同時作業，通俗地說，就是「象電氣維修一樣，僅需一些通用的工具就可實現對液壓偏航制動器進行維護」。

浮動液壓鉗盤式制動器主要具有如下特點：

1. 常開設計、液壓施力制動、通過改變液壓力實現制動力的改變。

2. 單側主動、鉗體浮動式結構，對外載情況下風機的震動、制動盤的跳動適應性好，浮動式結構不會對主機和制動器造成傷害。

3. 動力包的設計理念，驅動裝置是一個獨立的、可單獨拆裝的油缸。

4. 動力包布置在制動盤的下方，不會污染到制動盤。

5. 結構緊湊、外露部件少、整機防腐性好、可靠性高、維護簡單通。

6. 過改變活塞行程來實現摩擦片磨損補償。

7. 高性能的摩擦襯墊、磨損係數穩定、制動平穩、噪音小。

8. 對摩擦片、密封件進行維護不需要拆卸整機、不需要力矩扳手、只要普通扳手、螺絲刀等通用工具。

9. 設有泄油口、避免油液泄漏時污染環境、安全環保。

根據主機結構的不同，浮動式制動器可以有下圖所示的多種安裝方式：

1.楔鍵安裝方式

此種結構的特點是制動器通過楔鍵與主機機座相聯並作為主要受力件，制動器螺栓數量少、規格小，只起聯接作用。

2.螺栓安裝方式

這種結構的特點是：安裝方式與現役液壓鉗盤式制動器的安裝方式完全一樣，主機不需要做任何改變，互換性好，即可用於新機安裝，也可作為在役風機的改造。螺栓只在安裝時需打力矩，開時的維護工作均不需拆裝螺栓。

3.採用過渡板安裝

此種結構的特點是：對機位上有多餘安裝位置的場合，採用過渡板，採用錯位安裝的方式，可對在役風機進行改造。

這種結構的特點是：保持主機底座與過渡板的安裝方式不變，過渡板作為浮動液壓鉗盤式制動器的導向柱支點，既可用於新機的安裝，也可作為在役產品的改造。

三、應用前景和效益

浮動液壓鉗盤式制動器，是華伍股份集30年工業傳動系統產品研發、生產、應用經驗，結合滾動軸承偏航系統結構MW級風機的工況條件，在首內首創的。已獲得實用新型專利授權（參見圖12），公司2018年首次在北京風電展上也進行了推介，介紹了產品的結構和原理，並現場操作，引起業界不小的震動，國內外同行都駐足研究（參見圖13），並認可其結構的先進性。

浮動液壓鉗盤式制動器自推出以來，深受業界、尤其是運營客戶的歡迎。龍源天津某風場敢為天下先，於2019年8月份拿出A15、B62兩台1.5MW風機，試裝了華伍股份90規格浮動液壓鉗盤式偏航制動器，現已無故障運行超過26個月。華伍股份於2020年10月20日安排技術人員到風場進行回訪，業主對制動器的表現非常滿意，並出據了用戶使用報告（參見圖14）。華伍股份技術人員於2021年10月20日再次到該風場進行回訪，並登機檢查，制動器運行完好（參見圖15）。據業主現場的統計數據，與傳統產品相比，浮動式制動器在密封可靠性、減磨、降噪等方面均有不錯的表現，兩年多的時間內沒有實施任何維護工作。

浮動液壓鉗盤式偏航制動器，除在密封、摩擦片等可靠性上保持了現役產品的物點外，在產品的可維護性上有了大大的提高，具有可觀的經濟價值和社會價值：

1.減少維護人員成本

相比在役傳統制動器的維護，人員減少50%以上。浮動式制動器進行摩擦片、密封件維護作業時，無需使用液壓扳手、舉升裝置等專用工具；因此不需要2～3人協同作業，正常情況下，1個人用通用工具即可完成制動器的維護；同時人員在機上作業時間也會減少約80%。以一台2MW風機為例，傳統制動器的維護至少需要2人1天時間，以800元/人的市場均價，需要人工成本1600元；若該颱風機使用的是浮動式制動器，則只需1人2小時左右，這樣算人工成本約為400元，即一颱風機可省下人工成本1200元，一個5萬KW的風場，一次維護就可節約3萬元。

2. 減少停機時間，增加發電量

經測試，對一套制動器進行摩擦片或/及密封件進行維護，浮動式制動器只需傳統在役產品的1/4時間，加上減少專用工具吊裝的時間，停機時間可同比減少80%。傳統2MW風機，一台機組密封件/摩擦片維護需停機10小時；浮動式只需停機約2小時，按0.38元/KWh的均價，可增加6080元收益，一個5萬KW的風場，一年會多產生15.2萬元的收益。

綜上所述，一個5萬MW的風場，若採用浮動液壓鉗盤式制動器，通過節約人工成本、增加發電量，一次維護工作可帶來15.5萬元的收益，同時大大降低了維護人員的工作強度，提高了作業安全性，對越大的風機，這種收效更加明顯。