風(fēng)力機(jī)是一種靠自然風(fēng)來驅(qū)動的特殊葉輪機(jī)械,在保證風(fēng)力機(jī)良好工作性能的同時,其安全性與可靠性顯得尤為重要。而風(fēng)力機(jī)的工作環(huán)境有時會不可避免的變得很惡劣。由此導(dǎo)致的風(fēng)力機(jī)設(shè)備被嚴(yán)重?fù)p壞或者發(fā)生故障的情況在國內(nèi)外時有發(fā)生,并已經(jīng)造成了很大的損失。由于地球環(huán)境的日益惡化和全球變暖的影響,極端氣象條件屢見不鮮。例如臺風(fēng)杜吹襲,13臺風(fēng)力機(jī)受到破壞,停止運(yùn)行。造成接近千萬元的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)風(fēng)場的風(fēng)況記錄,風(fēng)力超過10級,風(fēng)速超出了切出風(fēng)速25m/s,風(fēng)力機(jī)停機(jī)。最大風(fēng)速lOmin的平均風(fēng)速為30-40.5m/s。多臺風(fēng)力機(jī)遭到嚴(yán)重?fù)p壞,破壞形式多為,槳葉被撕裂,或出現(xiàn)長裂紋;風(fēng)力機(jī)的尾翼直接被吹斷,風(fēng)速計(jì)的風(fēng)杯以及風(fēng)向標(biāo)被吹#不見蹤跡等等。這批受損的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)的極限工作風(fēng)速為lOmin的平均風(fēng)速不超過50m/s,3s的平均風(fēng)速為70m/s。但是根據(jù)現(xiàn)場的風(fēng)況記錄,此次臺風(fēng)經(jīng)過的風(fēng)速均在50m/s之下,lOmin的平均風(fēng)速的最大值也低于41m/s,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)的閾值。所以,對于風(fēng)力機(jī)在極限工況下的可靠性設(shè)計(jì)研究仍然需要進(jìn)一步的深入。風(fēng)力機(jī)葉片的承壓問題首當(dāng)其沖,成為必須要解決的問題⑴。
3.3機(jī)械制動
風(fēng)力機(jī)在設(shè)計(jì)時必須要滿足能夠抵抗極端風(fēng)速的條件,否則將不能被投入使用。所謂極限風(fēng)速,既包括平均風(fēng)速達(dá)到風(fēng)力機(jī)的極限工況,又包括相當(dāng)?shù)膭×业年囷L(fēng)。而為了保證風(fēng)力機(jī)在極限風(fēng)速下的安全,在實(shí)際應(yīng)用中,往往是空氣動力制動和機(jī)械制動雙管齊下,共同發(fā)揮作用?？諝鈩恿χ苿酉到y(tǒng)可以使風(fēng)力機(jī)在失去所帶負(fù)載的情況下減速,但是要做到安全停車,則必須依靠風(fēng)力機(jī)軸上安裝的機(jī)械制動裝置。一般來講,機(jī)械制動器往往由一個鋼制剎車盤和一個或多個與其作用的剎車鉗所構(gòu)成。鋼制的圓盤可以有兩種安裝位置,一種是安裝在未經(jīng)變速的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)主軸上,一種是安裝在經(jīng)過齒輪箱變速的高速旋轉(zhuǎn)軸上。
剎車裝置既可以安裝在風(fēng)力機(jī)的高速轉(zhuǎn)軸,也可以安裝在低速轉(zhuǎn)軸上,但是效果卻不盡相同,分別有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
設(shè)置在高速軸上優(yōu)點(diǎn)為:在高速軸上安裝機(jī)械剎車時,剎車鬧的尺寸相對較小,剎車力矩可以很小就能起到剎車作用。但也存在一定的缺點(diǎn):雖然剎車時所需的力矩小,但是剎車力矩的變化與變速箱有很大關(guān)系,所以剎車動作對變速箱中的齒輪組沖擊載荷比較大。
而將機(jī)械制動器安裝在低速轉(zhuǎn)軸上的優(yōu)點(diǎn)是:產(chǎn)生的剎車力矩較大,所以剎車的效果較好;當(dāng)風(fēng)力機(jī)因?yàn)橥庠谝蛩匦枰Ｖ构ぷ鲿r,短時間內(nèi)產(chǎn)生的制動載荷不會直接對變速箱的齒輪組造成影響。當(dāng)然剎車安裝在低速軸上也存在劣勢:停車時所需制動力矩大,要求剎車鬧的尺寸相對較大,并且支撐剎車鬧體的材料要求較高,固定安裝會有一定難度。
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