恶劣环境对风机的影响

风力机是一种靠自然风来驱动的特殊叶轮机械,在保证风力机良好工作性能的同时,其安全性与可靠性显得尤为重要。而风力机的工作环境有时会不可避免的变得很恶劣。由此导致的风力机设备被严重损坏或者发生故障的情况在国内外时有发生,并已经造成了很大的损失。由于地球环境的日益恶化和全球变暖的影响,极端气象条件屡见不鲜。例如台风杜吹袭,13台风力机受到破坏,停止运行。造成接近千万元的经济损失。根据风场的风况记录,风力超过10级,风速超出了切出风速25m/s,风力机停机。最大风速lOmin的平均风速为30-40.5m/s。多台风力机遭到严重损坏,破坏形式多为,桨叶被撕裂,或出现长裂纹;风力机的尾翼直接被吹断,风速计的风杯以及风向标被吹#不见踪迹等等。这批受损的风力机设计的极限工作风速为lOmin的平均风速不超过50m/s,3s的平均风速为70m/s。但是根据现场的风况记录,此次台风经过的风速均在50m/s之下,lOmin的平均风速的最大值也低于41m/s,远低于设计的阈值。所以,对于风力机在极限工况下的可靠性设计研究仍然需要进一步的深入。风力机叶片的承压问题首当其冲,成为必须要解决的问题⑴。
3.3机械制动
风力机在设计时必须要满足能够抵抗极端风速的条件,否则将不能被投入使用。所谓极限风速,既包括平均风速达到风力机的极限工况,又包括相当的剧烈的阵风。而为了保证风力机在极限风速下的安全,在实际应用中,往往是空气动力制动和机械制动双管齐下,共同发挥作用。空气动力制动系统可以使风力机在失去所带负载的情况下减速,但是要做到安全停车,则必须依靠风力机轴上安装的机械制动装置。一般来讲,机械制动器往往由一个钢制刹车盘和一个或多个与其作用的刹车钳所构成。钢制的圆盘可以有两种安装位置,一种是安装在未经变速的风轮旋转主轴上,一种是安装在经过齿轮箱变速的高速旋转轴上。
刹车装置既可以安装在风力机的高速转轴,也可以安装在低速转轴上,但是效果却不尽相同,分别有其优点和缺点。
设置在高速轴上优点为:在高速轴上安装机械刹车时,刹车闹的尺寸相对较小,刹车力矩可以很小就能起到刹车作用。但也存在一定的缺点:虽然刹车时所需的力矩小,但是刹车力矩的变化与变速箱有很大关系,所以刹车动作对变速箱中的齿轮组冲击载荷比较大。
而将机械制动器安装在低速转轴上的优点是:产生的刹车力矩较大,所以刹车的效果较好;当风力机因为外在因素需要停止工作时,短时间内产生的制动载荷不会直接对变速箱的齿轮组造成影响。当然刹车安装在低速轴上也存在劣势:停车时所需制动力矩大,要求刹车闹的尺寸相对较大,并且支撑刹车闹体的材料要求较高,固定安装会有一定难度。
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