偏航制动器及使用该偏航制动器的风力发电机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及偏航制动器及使用该偏航制动器的风力发电机。偏航制动器，包括钳体和摩擦片，所述摩擦片包括摩擦片基板，所述钳体的外侧面上设有检测工具插孔，定义横向是与摩擦片的夹紧运动方向垂直的方向，所述检测工具插孔是沿横向延伸且其内端朝向摩擦片基板，摩擦片基板上设有横向尺寸沿摩擦片的夹紧运动方向变化的检测工具挡止面或者设有用于与插入式检测工具的变径端沿横向支撑配合的检测工具支撑部。上述偏航制动器，磨损量观察方便，能够保证检测精度，成本低。
【专利说明】
偏航制动器及使用该偏航制动器的风力发电机
技术领域
[0001 ]本发明涉及偏航制动器及使用该偏航制动器的风力发电机。
【背景技术】
[0002]风力发电是一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。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。偏航系统的主要作用有两个:其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率;其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安全运行。
[0003]偏航系统一般有偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器，偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压回路等几个部分组成。偏航制动器一般为液压盘式，包括钳体，钳体上装配有活塞和由活塞驱动的摩擦片，活塞和摩擦片设有相向的两组，制动盘夹设在两组摩擦片之间，活塞由液压系统提供140?160bar的压力作用在摩擦片上，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。
[0004]偏航制动器的摩擦片包括摩擦片基板和固定在摩擦片基板的前侧面上的摩擦材料板，风力发电机在经过长期运行之后，摩擦片的摩擦材料板会产生磨损，当摩擦材料板耗尽时，若未及时更换摩擦片，制动盘就会与摩擦片基板摩擦，从而导致制动盘磨损。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。
[0005]目前观察和监控偏航制动器的摩擦片磨损主要依靠目视或者在偏航制动器上安装磨损传感器的方法，例如申请号为CN201320564358.8、授权公告号为CN203453353U的中国专利，其【背景技术】公开了常用的依靠目视来观察摩擦片磨损的结构，该结构是在偏航制动器的钳体上沿摩擦片运动方向设置指示棒通孔，将摩擦片磨损指示棒穿过通孔并通过螺纹结构固定到摩擦片基板(即摩擦片底板)上，摩擦片磨损指示棒的顶部露出钳体表面，随着摩擦材料板的厚度不断磨损变薄，摩擦片磨损指示棒的露出部分会一直缩短，缩短量即为摩擦片的磨损量。当摩擦片磨损指示棒的顶端和钳体上的相应鍺平平面平齐时，摩擦材料板还剩2mm，表示需要更换摩擦片。上述专利同时提供了一种摩擦片磨损传感器，传感器包括顶杆、弹簧和微型开关，使用时沿活塞径向插入钳体并固定，顶杆的前端在弹簧的作用下顶压到摩擦片基板的径向外侧面上，后端顶压到微型开关上，当摩擦片磨损到设定程度后，偏航制动器闭闸时摩擦片基板将与顶杆脱离，顶杆前伸使微型开关触发，给出报警信号。
[0006]但是，现有的采用目视观察的方法需要在钳体上加工长度较长的轴向孔，还需要在摩擦片基板上加工用于固定摩擦片磨损指示棒的螺纹孔，并且需要保证螺纹孔与周向孔同轴，因此加工、装配十分不便，成本较高，摩擦片磨损指示棒在运动过程中也容易松脱，导致指示结果不准确，同时，受轴向空间限制，观察者不容易看清摩擦片磨损指示棒，观测准确度差，监测效率低。而采用磨损传感器的方式，磨损传感器本身成本较高，还需要在钳体上加工传感器安装孔，并且需要保证传感器安装位置的精确，综合成本很高；另外，上述磨损传感器仅能够在摩擦片磨损到极限位置时发出警报，不能阶段性地反映磨损状态。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种偏航制动器及使用该偏航制动器的风力发电机，以解决现有的偏航制动器摩擦片磨损量检测准确度差、成本高的问题。
[0008]为实现上述目的，本发明中采用的技术方案是:偏航制动器，包括钳体和摩擦片，所述摩擦片包括摩擦片基板，所述钳体的外侧面上设有检测工具插孔，定义横向是与摩擦片的夹紧运动方向垂直的方向，所述检测工具插孔是沿横向延伸且其内端朝向摩擦片基板，摩擦片基板上设有横向尺寸沿摩擦片的夹紧运动方向变化的检测工具挡止面或者设有用于与插入式检测工具的变径端沿横向支撑配合的检测工具支撑部。
[0009]所述检测工具挡止面和检测工具支撑部是由摩擦片基板上垂直于横向的外周面形成。
[0010]摩擦片基板上设有所述检测工具支撑部，偏航制动器包括插入式检测工具，所述插入式检测工具上设有与检测工具插孔的外端口沿对应的指示标记。
[0011]所述检测工具为检测杆，检测杆的变径端为具有两阶以上台阶的阶梯轴段。
[0012]偏航制动器处于闭闸状态时，所述阶梯轴段的轴线位于摩擦片基板的底面所在的平面上。
[0013]所述指示标记为沿轴向并列设置在插入式检测工具上的环形带。
[0014]风力发电机，包括偏航制动器，所述偏航制动器包括钳体和摩擦片，所述摩擦片包括摩擦片基板，所述钳体的外侧面上设有检测工具插孔，定义横向是与摩擦片的夹紧运动方向垂直的方向，所述检测工具插孔是沿横向延伸且其内端朝向摩擦片基板，摩擦片基板上设有横向尺寸沿摩擦片的夹紧运动方向变化的检测工具挡止面或者设有用于与插入式检测工具的变径端沿横向支撑配合的检测工具支撑部。
[0015]摩擦片基板上垂直于横向的外周面形成所述检测工具支撑部，偏航制动器包括插入式检测工具，所述插入式检测工具上设有与检测工具插孔的外端口沿对应的指示标记。
[0016]所述检测工具为检测杆，检测杆的变径端为具有两阶以上台阶的阶梯轴段。
[0017]所述指示标记为沿轴向并列设置在插入式检测工具上的环形带。
[0018]有益效果:本发明采用上述技术方案，需要检测摩擦片的磨损量时，将插入式检测工具插入检测工具插孔内，使插入式检测工具的插入端与摩擦片基板上的检测工具挡止面沿横向挡止配合，或者使检测工具支撑部与插入式检测工具的变径端沿横向支撑配合，由于检测工具挡止面的横向尺寸是沿摩擦片的夹紧运动方向变化，或者插入式检测工具的变径端具有不同的直径部分，因此随着摩擦片磨损量的变化，插入式检测工具的插入深度能够随着变化，从而能够通过插入式检测工具插入量的变化反映出摩擦片的磨损量变化，与现有技术相比，由于插入式检测工具仅在检测时与摩擦片基板配合，不会存在松脱情况，并且是沿横向设置，观察方便，因此能够保证检测准确度，同时结构简单，仅需对现有钳体和/或摩擦片基板进行简单加工再配合相应的插入式检测工具即可，基本不会导致成本增加。进一步地，通过合理设置检测工具挡止面和插入式检测工具的变径端的结构，例如设置成渐变结构或多级台阶结构，能够线性或阶段性地反映磨损状态，提高检测精度，更准确地掌握磨损情况。
【附图说明】
[0019]图1是本发明中偏航制动器的实施例一的结构示意图；
图2是本发明中偏航制动器的实施例二的结构示意图；
图3是本发明中偏航制动器的实施例三的结构示意图。
[0020]图中各附图标记对应的名称为:1-制动盘，2-钳体，3-油缸，4-摩擦片，5-摩擦片基板，6-摩擦材料板，7-变径端，8-环形带，9-检测杆，10-锥面，11-阶梯面，12-检测工具插孔
12ο
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0022]本发明偏航制动器的实施例一如图1所示，包括钳体2、沿竖向活动设置在钳体2上的摩擦片4和用于驱动摩擦片4运动以夹紧或释放制动盘I的油缸3。其中摩擦片4包括摩擦片基板5和设置在摩擦片基板5的顶面上的摩擦材料板6。
[0023]定义横向是与摩擦片4的夹紧运动方向垂直的方向，钳体2的外侧面上设有横向的通孔，构成检测工具插孔12，检测工具插孔12的内端朝向摩擦片基板5。摩擦片基板5为平板结构，具有背向摩擦材料板6的底面和垂直于横向的外周面。
[0024]偏航制动器还包括用于插设在检测工具插孔12内的插入式检测工具，本实施例中插入式检测工具为检测杆9，检测杆9为圆柱体结构，其前端为变径端7，设有两个台阶，形成具有三个直径段的阶梯轴段，阶梯轴段的第一阶梯轴的半径对应于摩擦片4的最大预磨损量，第二阶梯轴的半径对应为摩擦片4的极限磨损量。检测杆9的后端端部设有三条沿检测杆9的轴向并列设置的环形带8，使用时与检测工具插孔12的外端口沿对应，形成用于指示检测杆9的插入深度的指示标记。三条环形带8从内向外分别涂有绿色、黄色和红色油漆，绿色表示摩擦片4磨损正常;黄色表示摩擦片4已经磨损需要更换，但风机可以继续运行;红色表示摩擦片4已经磨损到极限位置，必须停机更换摩擦片4。随着摩擦片4磨损量的增加，检测杆9能够插入的深度逐渐变深，绿色、黄色的环形带8能够随着深度的变化依次进入检测工具插孔12内，从而实现对磨损量的指示。摩擦片基板5的外周面与底面交汇而成的棱边形成检测工具支撑部，用于与检测杆9的变径端沿横向支撑配合。
[0025]图1所示位置为偏航制动器的闭闸位置，此时摩擦片基板5的底面与检测工具插孔12的轴线重合，检测杆9插入检测工具插孔12后，其轴线位于摩擦片基板5的底面所在的平面上，阶梯轴段的轴线也位于摩擦片基板5的底面所在的平面上，这样，插入检测杆9时就不需考虑检测杆9的转动位置，均能够依靠阶梯轴段与摩擦片基板5的配合实现对摩擦片4磨损量的检测。
[0026]使用方式:在制动器闭闸状态下，检测杆9通过偏航制动器的钳体2上的检测工具插孔12插入钳体2内，检测杆9的阶梯轴端端面与摩擦片基板5的外周面直接接触。当摩擦片4磨损量小于摩擦片4的允许磨损量时，检测杆9端头直接顶住摩擦片基板5，检测杆9另外一端的绿色、黄色和红色环形带8外露，表示摩擦片4磨损正常；当摩擦片4磨损量大于摩擦片4允许磨损量小于极限磨损量时，检测杆9的第一节阶梯轴肩与摩擦片基板5的外周面接触，检测杆9另外一端的黄色和红色环形带8外露，表示摩擦片4已经磨损需要更换，但风机可以继续运行；当摩擦片4磨损量大于极限磨损量时，检测杆9第二节阶梯轴轴肩与摩擦片基板5的外周面接触，检测杆9另外一端的红色环形带8外露，说明摩擦片4已经磨损到极限位置，必须停机更换摩擦片4。
[0027]本发明中偏航制动器的实施例二如图2所示，与实施例一的不同之处在于，本实施例中检测杆9的变径端为锥面10，使用时随着摩擦片4的磨损，闭闸状态时摩擦片基板5的位置逐渐与制动盘I靠近，锥面10与摩擦片基板5的外周面沿横向挡止配合，使检测杆9能够插入的深度逐渐变化，实现对磨损量的指示。由于变径端的外径为连续变化，因此可以更准确地得知摩擦片4磨损情况，避免检测时磨损量处于与阶梯轴段的交接处对应的情况而难以准确控制磨损量。
[0028]本发明中偏航制动器的实施例三如图3所示，与实施例一的不同之处在于，本实施例中的检测杆9的外径均匀，而摩擦片基板5上设有横向尺寸沿摩擦片4的夹紧运动方向变化的阶梯面U，阶梯面11构成检测工具挡止面，随着摩擦片4的磨损，阶梯面11与检测工具插孔12的相对位置发生变化，检测杆9插入时，其能够插入的深度也逐渐变化，从而反映出磨损量的变化。
[0029]本发明中风力发电机的一个实施例包括风力发电机组、与风力发电机组固定连接的制动盘I和与制动盘I对应的偏航制动器，偏航制动器即上述实施例中的偏航制动器，具体结构此处不再赘述。
[0030]在本发明的其他实施例中，检测工具挡止面也可以替换为平滑变化的形式，例如锥形面，而偏航制动器也可以不包括检测杆9。另外，检测杆9也可以替换为其他形式，例如横截面为多边形结构的检测杆9，并且，检测杆9的变径端也可以替换为楔形结构。再者，在其他实施例中，指示标记也可以替换为其他形式，例如沿检测杆9轴向延伸的刻度标记，或者仅以线条表示而未设置区分颜色的环形带8，检测工具挡止面或检测杆9的变径端7采用平滑变化结构时，也可以采用渐变色作为指示标记。
[0031]在上述实施例中，检测工具挡止面和检测工具支撑部是由摩擦片基板上垂直于横向的外周面形成，在其他实施例中，检测工具挡止面和检测工具支撑部也可以通过其他结构形成，例如在摩擦片基板上的底面上或外周面上另外固定配合块，在配合块上设置检测工具挡止面或检测工具支撑部。
【主权项】
1.偏航制动器，包括钳体和摩擦片，所述摩擦片包括摩擦片基板，其特征在于，所述钳体的外侧面上设有检测工具插孔，定义横向是与摩擦片的夹紧运动方向垂直的方向，所述检测工具插孔是沿横向延伸且其内端朝向摩擦片基板，摩擦片基板上设有横向尺寸沿摩擦片的夹紧运动方向变化的检测工具挡止面或者设有用于与插入式检测工具的变径端沿横向支撑配合的检测工具支撑部。2.根据权利要求1所述的偏航制动器，其特征在于:所述检测工具挡止面和检测工具支撑部是由摩擦片基板上垂直于横向的外周面形成。3.根据权利要求1或2所述的偏航制动器，其特征在于:摩擦片基板上设有所述检测工具支撑部，偏航制动器包括插入式检测工具，所述插入式检测工具上设有与检测工具插孔的外端口沿对应的指示标记。4.根据权利要求3所述的偏航制动器，其特征在于:所述检测工具为检测杆，检测杆的变径端为具有两阶以上台阶的阶梯轴段。5.根据权利要求4所述的偏航制动器，其特征在于:偏航制动器处于闭闸状态时，所述阶梯轴段的轴线位于摩擦片基板的底面所在的平面上。6.根据权利要求3所述的偏航制动器，其特征在于:所述指示标记为沿轴向并列设置在插入式检测工具上的环形带。7.风力发电机，包括偏航制动器，所述偏航制动器包括钳体和摩擦片，所述摩擦片包括摩擦片基板，其特征在于，所述钳体的外侧面上设有检测工具插孔，定义横向是与摩擦片的夹紧运动方向垂直的方向，所述检测工具插孔是沿横向延伸且其内端朝向摩擦片基板，摩擦片基板上设有横向尺寸沿摩擦片的夹紧运动方向变化的检测工具挡止面或者设有用于与插入式检测工具的变径端沿横向支撑配合的检测工具支撑部。8.根据权利要求7所述的风力发电机，其特征在于:摩擦片基板上垂直于横向的外周面形成所述检测工具支撑部，偏航制动器包括插入式检测工具，所述插入式检测工具上设有与检测工具插孔的外端口沿对应的指示标记。9.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于:所述检测工具为检测杆，检测杆的变径端为具有两阶以上台阶的阶梯轴段。10.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于:所述指示标记为沿轴向并列设置在插入式检测工具上的环形带。
【文档编号】F03D7/00GK106015408SQ201610557770
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】杨海锋, 卢仁宝, 王立飞, 张小伟, 白海松, 王建伟, 耿丽红, 谢金娟, 李松博, 武愈振
【申请人】许继集团有限公司, 许昌许继风电科技有限公司, 国家电网公司