偏航制动系统.doc

第一个
2.1 总描述
按照下面的几页描述该平台，设计用在风力条件中，按照IEC TC lla.
Avantis AV908 平台设计为全范围的俯仰，可变速度风力发电机，带有一个直驱，多极环式发电机。通过一个电气俯仰系统实现功率调节，在用于高安全系统的3个独立叶片轴的直流技术的基础上。
在两个主轴承中支持的转子。
电气系统包括一个多极同步环式发电机，永久磁铁驱动，四个象限IGBT-转换器用于全面转换。转子和机舱在上风向定位，通过一个主动式偏航系统对齐到风向。
设计风力发电机在标准和极限气候条件中的操作。所有材料可用于在以后定义的环境中操作。通过另外的集热器（像加热器）等，可采用传感系统像热交换器，润滑，或特殊电气元件能够每隔6个月进行标准维修。所有元件的总设计允许维修间隔增加到12个月，采用标准磨损和破损件。

2.2.1温度范围

标准气候条件
冷气候条件
热气候条件
操作
-15℃-40℃
-30℃-40℃
到50℃
残存物（停顿或空负载发电机）
>-20℃
>-40℃
_
标准条件和极限条件的温度范围

5.1 制动力矩和速度参数

AV 908
型号
液压驱动钳式制动器
先驱动制动钳的数量
4
由于摩擦和压力变动的最小静态制动力矩
1600kNm
偏航系统运动期间的额定力矩(20%-40%的静态最小制动力矩)

300kNm
在20年期间循环周期(一周期:关和开)
130,0000
在通过控制系统关闭后的制动位置
关闭
在栅极损耗下，手动停止或紧急停止后的制动位置

关闭到至少5天
每天偏航运动的累积
10个全转
连续操作时间（通过电缆减弯曲）
4个全转
衬垫耐久性到一定时间更换时必要的
2年
制动衬垫区域
138X425mm
表面粗糙度
Ra=6，3
制动盘厚度
40mm
制动盘材料
S355 J2G3 或相似的
偏航速度
0，5度每秒

6 设计要求和元件详细说明
系统的设计（液压管路，制动钳零件结构和螺栓连接）要根据IEC61400Ed.3来进行。

6.1偏航制动钳
使用无石棉衬垫。制动衬垫有一个摩擦值，根据表5-1，在温暖，磨损和变动的衬垫摩擦系数状态下，确保摩擦值在最小的力矩之上。供应商确保考虑制动盘的温度，且衬垫不可以超过使用材料的建议值。制动衬垫的使用寿命至少2年。在制动器使用和整个使用寿命过程中，一致的摩擦值有±10%公差。必须给出衬垫的耐温性。

6.1.1 偏航制动盘
制动盘安装在塔顶法兰和偏航轴承之间。下面给出了尺寸。制动盘由S355J2G3或一个相类似的材料做成。制动盘的表面粗糙度Ra=6.3um.

6.1.2 螺栓连接
按照VDI2230或其他建议标准设计螺栓连接。作为偏航制动器的总系统— 机座座板连接有一定的生硬，进行一个有限元件调查，为了确定螺栓连接内部应力分布的“物理系数”。
螺栓的预紧使用系数和相关安装方法必须与RSB讨论。

6.2 噪声放射
机械在机械壳体内元件的噪音不应超过70dB(A)，没有音质。特别是偏航操作期间，选择耐用的制动衬垫避免产生尖锐的噪音。

6.3重量
制动系统（制动钳）的最大重量，不许超过1350kg.

6.5.1 液压接口
— 连接压力管1/4”
— 连接油泄漏管1/8”
— 微型测量口压力侧1/4”

8 质量要求和系列产品的试车
计划的质量检查和样机的试车且以后要提交系列产品的质量测试，并且与RSB讨论。
8.1 首产品的测试
— 制动衬垫必须至少有两年的寿命，使用时间有20%到40%的完全制动力，需要考虑400小时的使用时间。必须通过测试结果参数来证明。

8.2 生产过程的质量检查
—在规定限制中的系统压力
—在制动器中制动衬垫退距最小为42mm
—液压管路泄漏
—系统加热器功能（如果可用的话）
—防腐最小厚度

8.3 可靠性
8.3.1 设计寿命
在规定的载荷条件下，20年中元件单元应有最短寿命（176000小时）。供应商应鉴定人和元件或有限制寿命的次装置，且应提供建议的保护维修要求。

9.贴标签
下列信息必须列在标签上：
— 制造商
— 序号
— 制动器型号
— 压力等级
— 夹紧力

10 运输和包装
在外面储存条件下，必须包装和保护元件。非防腐保护表面应覆盖有防腐蜡，确保在运输和储存过程中防止腐蚀。用塑料塞子保护盒关闭所有设备。属于制动器的一切部件都应包装（也包括制动衬垫）。液压油的仅是例外，应单独的运输。

第二个 偏航制动器液压站
3 风力发电机描述和操作条件
3.1 总描述
AV908和AV928风力发电机设计为三叶片全俯仰，变速风力发电机，带有永久磁铁直驱式的发电机。通过一个电气俯仰系统实现功率调节，在用于高安全系统的3个独立叶片轴的直流技术的基础上。电气系统包括一个多极同步环式发电机，永久磁铁驱动，四个象限IGBT-转换器用于全面转换。转子和机舱在上风向定位，通过一个主动式偏航系统对齐到风向。
塔取决于一个轮毂高度且能设计为一个完整的管钢系统。风力发电机的一般设计能够在任何气候条件中操作。

3.2 设计条件
3.2.1 环境条件
AV908和AV928风力发电机的温度范围如下：
描述
标准气候条件
冷气候条件
热气候条件
最大操作温度
+40℃
+40℃
+50℃
最小操作温度
-15℃
-30℃
-15℃
最小残存物温度（停顿或发电机空转）
-20℃
-40℃
-20℃
表四，外部影响的特征

设计细节也许建立在标准条件上的基础上。必须提供操作限制，且得到AVANTIS。

4 偏航制动系统的描述
4.1 一般功能
偏航系统安装在铸造架里，包括四点双排滚轴轴承，能够支撑6个偏航驱动，偏航制动器系统主要包括制动盘，液压制动钳，制动衬垫和液压站。偏航轴承的内环栓到铸造架的底面部分。偏航轴承的外环安装在塔顶法兰，二者之间有制动盘。偏航轴承的外环的外部齿轮部分有偏航驱动，安装在铸造架上。偏航驱动系统包括偏航齿轮盒外壳，且由交流电机驱动，交流电机配有失事安全制动器。
偏航系统的功能之一就是使机舱与风向平行。为了促进机舱的偏航运动，使用风力传感器且装载机舱顶部。如果风速超过2.5m/s,偏航系统开始使机舱对齐。如果主风向的角误差超过15°，有关机舱位置超过30秒，偏航系统开始定位过程。偏航系统在有关小时内操作几次直到机舱对齐风向。在解开电缆过程中，偏航系统的最大持续操作。如，当电缆紧紧的缠绕，使得发电机停止运作，驱动偏航系统去合理的定位有风向的机舱。
随着偏航制动盘放置在偏航轴承的外环合塔顶法兰间，制动盘的主动侧在塔内侧，制动钳放在塔内侧。主动式制动器系统包括四个以上的制动钳，制动钳安装在铸架底部件上，传送他们的夹紧力到制动盘。每个制动钳中的摩擦制动衬垫把接触点建立在制动，转换夹紧力到制动力矩。当风力发电机不偏航时，全系统压力必须用在所有制动钳。如果栅极损耗，系统压力必须保持在制动钳上。在偏航过程中，通过系统压力减少到要求的最小设定点，需要减少制动力矩到更低液位面。

液压系统的一般功能如下：
—制动钳的可调节压力限制由偏航活动和没偏航活动
—偏航制动器的压力释放用于偏航活动（如，减少压力）
—偏航制动器的压力释放用于解开电缆（如，零压力）
—偏航制动器的压力释放，用于维修，操作测试，和冲洗
—偏航制动器系统压力的维修时间超过7天（以防栅极损耗
在缺少电源时，也需要手动泵使用全额系统压力到偏航制动系统。

5.1 制动力矩和速度参数
描述
可变的
数值
部件
WTG型

AV908
AV928

WTG额定功率
Prated 预额定
2.5
2.5
MW
型号

液压驱动钳式制动器系统
液压驱动钳式制动器系统

液压制动钳数量
a
4
4(3)

由于摩擦和压力变动的最小静态力矩
TB min,dem
1600
1300
kNm
偏航运动期间的额定力矩（20%-40%的最小静态制动力矩）
TB偏航
300
260
kNm
20年间周期数（1周期，开和关闭）
N 循环周期
130，0000
130，0000

在通过控制系统关闭后的制动位置

关闭
关闭

栅极损耗情况下手动或紧急制动后的制动位置

△t min
关闭至少7天
关闭至少7天

每天积累的偏航运动

10个全转
10个全转

持续的操作时间（电缆不能弯曲）

4个全转
4个全转

衬垫耐久性达到一定时限，需要更换
N年
2年
2年
年数
制动衬垫的宽度
W 衬垫
138
138
mm
制动衬垫的长度
L 衬垫
425
425
mm
制动盘的表面粗糙度
Ra
6.3
6.3
um
制动盘厚度
tB,盘
40
40
mm
制动盘材料

S355 J2G3
S355 J2G3

偏航速度
Y偏航
0.50
0.50
S
表5：偏航制动系统的参数

6.1 液压站
液压站包括下面的子系统：
1. 电功率和信号系统
2. 液压，油储存和带有阀门控制块的发电系统
3. 支撑结构和接口安装的机械系统
4. 管路分布

液压站安装在油盘上，油盘是一个延伸件，且安装在偏航制动系统附件的机座座板上，在弹性衬垫之间。制动钳需要两个管接头和一个排油管接头，使得油回到液压站防止油泄漏。在电气系统上，必须提供到液压站的整个电气接口，准备好的电线和贴了标签的接线盒稳当的放在液压站的位置上。

需要设计液压系统，把系统压力用在所有制动钳上。在最糟糕的情况中，系统压力必须用于制动钳，持续时间为△t min.设计液压站，以至于能够在同一时间同时启动四个液压钳。在泵排放状态下，控制阀（位置20）设计为常开式控制阀。然而，需要一个非回流阀（位置17）以避免缺电源时贮油槽中的液体回流。在液压管路中应该没有孔，确保在压力驱动的情况中偏航制动钳迅速关闭。

在液压钳的往下运动部位中，至少有两个常开阀。在液压管路中，一个压力常规阀（位置22.1）以系列的方式安装，用于定义偏航操作过程中的所需要的制动力矩。必须定义偏航操作压力，且要由供应商恰当的密封以防止不重合。寿命超过20年的偏航制动钳转动次数应至少为1300000次。

液压制动钳上运动部位的蓄压器应设计用来保持系统压力，确保在栅极损耗事故中，制动器能够保持关闭状态。

在栅极损耗事故中，24V的控制阀通过一个UPS后备能源在短期限制时间内起到缓冲作用。

偏航制动器回流管中，需要一个油过滤器防止颗粒和其他污染物进入液压站。

在液压油箱中，除了可视油位指示器外，还需要电液油位和温度开关指示器。在检查系统过程中，提供最小接头塞进压力计中。在液压线路中的所有减压阀应由制造商密封好。

6.1.1 发热部件
如果可能的话，应避免部件发热。在一个控制温度箱内测试各部件的特征，在里面测试，所得测试结果需要评审，为确保各部件的恰当性能。然而，在液压站中没有发热元件，那么就需要考虑系统可承受的可行性，3.2.1规定的希望标准温度条件中常规操作液压站。

6.1.2 液压油和过滤
根据规格的要求（包括经济方面和当地可得到的可能性），制造商应提供建议的液压油型号，用于偏航制动器系统的液压站。提供的相关信息如下：
1. 每种液压油的技术参数表
2. 确定油温限制符合3.2.1
3. 在厂内审查测试参数
4. 每种液压油的安全参数表
5. 使用液压油的恰当处理方法

过滤油以限制没用的颗粒污染油，污染液位值符合所选的元件和计划的使用。污染液位符合ISO4406.滤油部件应每隔至少6个月更换。

6.1.3 注油和排油
液压站应运往没有开始注油的地点。可以得到安全排油的排油塞。运集油器时，集油器需装满氮。
安装前，在带有塑料盖的两端保护液压管路中的所有管和液压软管，避免污染物污染。

6.1.4 集成块
集成块的优选材料是高质量钢，例如C1018 铜钢带有锌合金或锻造铝合金（如，AI2219），相似的钢属性。其他材料的属性需要与AVANTIS讨论。

6.1.5 油箱
油箱必须满足ISO4413规定的设计和制造要求。储油箱必须装有4个更小的角形支架和装有一个底部排油盘。

6.1.6 储油箱
液压储油箱必须按照GL风电2003指导原则的相关参数来设计：
1. 持续时间 △t≥1小时
2. 制动衬垫磨损
3. 3.2.1规定的极限温度
4. 栅极损耗期间的系统压力

6.3 液压站重量
液压站最大重量不应超过85kg.

6.5 电机要求
偏航制动系统的液压泵电机要求如下：

描述
可变动的
数值
部件（液压站电机）
电机
Pet
0.75
kW
能量系数
cos￠
》0.77

电压
Vs
380-420△
V
频率
f
50-60
Hz
防护等级

IP55

6.6 液压站接口
6.6.1 液压接口
所有泄油口和排压力口连接外面部件到液压系统是G1/4”【L2】.所有接口连接应符合ISO6149-1.
6.6.2 电源接口
所有I/O点到点接口必须使用接触接头，如下所示。

电源接口到电源应符合合适的标准，例如，IEC204-1.电源接口到阀门是可分离的，有密封，插件接头符合ISO4400或ISO6952.

按下面制造阀的接线盒外壳：
1. 恰当防护等级符合IEC529
2. 放置接线盒和有额外光缆长度的接线盒要有足够的空间。
3. 电源通道盖的系留紧固件放置损失
4. 电源通道盖的合适安全装置
5. 电缆接头有溢放口。

10 计算
1. 储油箱的设计计算和分析
2. 驱动器，管，软管和阀的计算，参数和分析，如，流量和反应次数

10.2 规格和图
1. 有关安全文件的技术参数表
2. 泵件设计的技术参数包括储存量，压力限制，液位检查等。
3. 过滤设计的技术细节
4.