一种大兆瓦风电机机械制动系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种大兆瓦风电机机械制动系统。本实用新型专利技术包括：主控系统、设置于风电机高速主轴上的制动盘、机械制动器和与所述机械制动器相连的液压系统，所述主控系统与液压系统中各阀门电动执行机构相连，所述制动盘上设有压力传感器，所述压力传感器用于实时将制动时机械制动器与制动盘之间产生的摩擦力传递给主控系统，所述液压系统包括与主控系统相连的电动调节阀，主控系统基于压力传感器传输的数据控制电动调节阀流量，使得摩擦力保持预设趋势的稳定。本实用新型专利技术通过压力传感器的反馈，在制动过程中不断调整制动压力，减小制动过程对整个传动链的刚性冲击。

A mechanical brake system of megawatt wind motor

【技术实现步骤摘要】
一种大兆瓦风电机机械制动系统
本技术涉及制动
，尤其涉及一种大兆瓦风电机机械制动系统。
技术介绍
现有的高速重载机器的盘式制动方式普遍是，当机器制动时，制动器利用气压、液压、弹簧弹力等加载方式提供恒定的制动压力P，将此压力施加在制动器上的制动片上使其与旋转的制动盘接触产生摩擦力f，如果摩擦力矩大于机器负载旋转产生的转矩，就能使转速逐渐降低直到旋转部件完全停止转动。制动器工作时，会受到摩擦力的反作用力f’。通常情况下，制动器厂家会分析制动器受力情况，确定载荷判断可能的失效形式，根据设计计算准则设计制动器。由于制动器所受摩擦力反力f’是制动器的主要载荷，因此是设计制动器的关键。然而，随着摩擦磨损学科的发展，大量摩擦磨损学试验也已经证明，摩擦副之间的压力和相对滑动速会引起材料表面层的一系列变化，如发热、变形、化学变化等，从而影响摩擦系数。变动的摩擦系数μ可能会导致制动器实际受到的摩擦力反力f’超出厂家设计制动器时依据的数值，最终造成实际工况下制动器受力f’可能会超出制动器的额定力F。高速重载机器的制动往往不是一种，例如面对危机状况下需要尽快制动的紧急工况，此时转速高达数千甚至数万转；或者需要停机检修的普通工况，此时转速仅有数十转到数百转。不同的工况主轴转速相差很多。对于紧急制动工况，由于机器具有高速重载的特性，因此在惯性的作用下，主轴从高转速开始制动到完全停止，制动时长从数十秒至数分钟不等，在这段时间内，制动器的摩擦副在某个恒定的制动压力P的作用下制动时，随着转速的降低，摩擦系数μ在不断变动，因此产生的摩擦力f也随之波动。如果制动器所受摩擦力反力f’低于额定力F，则浪费了制动器性能，拖延了制动时间；如果制动器所受摩擦力反力f’超过额定力F，则可能超过刚度或者强度极限，损伤制动器部件，缩短使用寿命。对于普通工况，当机器制动时由于是恒定压力制动，制动器仍然施加的同样的制动压力P，由于机器转速较低，此时的转动力矩往往小于恒定制动压力产生的摩擦力力矩，这种制动方式会使转速突然降低为零，其瞬时加速度理论上趋于无穷大，因而产生无穷大的惯性力，使机器部件受到很大的刚性冲击。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种大兆瓦风电机机械制动系统。本技术主要以制动压力作为变量，以制动力矩和转速作为输出，通过控制制动压力来得到所需的较大制动力矩或较小速度变化，达到更精细更平稳的制动。本技术采用的技术手段如下：一种大兆瓦风电机机械制动系统，包括：主控系统、设置于风电机高速主轴上的制动盘、机械制动器和与所述机械制动器相连的液压系统，所述主控系统与液压系统中各阀门电动执行机构相连，所述制动盘上设有压力传感器，所述压力传感器用于实时将制动时机械制动器与制动盘之间产生的摩擦力传递给主控系统，所述液压系统包括与主控系统相连的电动调节阀，主控系统基于压力传感器传输的数据控制电动调节阀流量，使得摩擦力保持预设趋势的稳定。进一步地，系统还包括用于测量高速主轴转速的转速传感器，所述主控系统包括判断模块，其用于根据制动时转速传感器测量的高速主轴的转速判断制动工况，所述制动工况包括紧急制动工况和普通工况，所述紧急制动工况为高速主轴速度高于预设值时的制动工况，所述普通工况为高速主轴速度低于预设值时的制动工况。进一步地，所述预设趋势为：主控系统的判断模块判断为紧急制动工况时，主控系统控制电动调节阀调整液压油流量，保持压力传感器传递的摩擦力值处于稳定区间；所述判断模块判断为普通工况时，主控系统控制电动调节阀调整液压油流量，保持压力传感器传递的摩擦力值由零逐渐升高直至高速主轴速度变为0。所述稳定区间为制动器额定力作为阈值上限和低于额定力的一预设压力值作为阈值下限之间的区间。进一步地，所述液压系统包括油箱和连接在其上的输油管路，所述油箱的出油口与所述电动调节阀之间设有第一单向阀和电磁阀，电动调节阀其中一端与制动器进油端相连，其间设置所述压力传感器，还有一端与制动器出油端相连，其间设有第二单向阀。进一步地，所述第一单向阀和电磁阀之间设有溢流管路，其上设有溢流阀。进一步地，输油管路的电磁阀为常开2位4通电磁阀，所述液压系统还包括一端连接在油箱上、另一端连接在制动器上的的油箱回油管路，其间设有常闭2位4通电磁阀。本技术具有以下优点：1、本技术所述的机械制动系统与传统机械制动系统相比，传统机械制动只提供一种制动压力，产生的制动力矩恒定。而本技术的机械制动系统为制动提供理想的制动力矩和转速变化，达到更精细更平稳的制动。2、本技术所述的机械制动系统通过在制动过程中不断调整制动压力，既可以输出尽量高的制动力矩，实现快速制动，也可以输出速度变化率尽量低的制动压力，减小制动过程对整个传动链的刚性冲击。3、本技术设计的机械制动系统所需的压力可以利用原有液压气压制动系统进行改造，成本较低。基于上述理由本技术可在制动
广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术大兆瓦风电机机械制动系统图。图2为本技术控制系统根据摩擦力变化情况实时控制电动调压阀调整制动压力的控制逻辑图。图3为本技术紧急工况下的制动时，随着时间的推移，转速、摩擦力的变化图。图4为本技术实施例中判断模块具体判断规则流程图。图中：1为风机轮毂和叶片，2为传动轴，3为齿轮箱，4为机械制动器，5为制动器油路，6为高速主轴，7为制动盘，8为发电机，9为电动调压阀，10a0为常闭2位4通电磁阀；10a1为常开2位4通电磁阀，11为油箱进油管路，12为第一单向阀，13为系统泄压管路，14为泄压阀，15为油箱回油管路，16为液压站，17为压力传感器。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本实施例公开了一种大兆瓦风电机机械制动系统，包括：主控系统、设置于风电机高速主轴6上的制动盘、机械制动器4和与所述机械制动器4相连的液压系统，液压系统具体为液压泵站16，所述主控系统与液压系统中各阀门电动执行机构相连，所述制动盘上设有压力传感器17，所述压力传感器17用于实时将制动时机械制动器4与制动盘之间产生的摩擦力传递给主控系统，所述液压系统包括与主控系统相连的电动调压阀9，主控系统基于压力传感器17传输的数据控制电动调压阀9流量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大兆瓦风电机机械制动系统，其特征在于，包括：主控系统、设置于风电机高速主轴上的制动盘、机械制动器和与所述机械制动器相连的液压系统，所述主控系统与液压系统中各阀门电动执行机构相连，所述制动盘上设有压力传感器，所述压力传感器用于实时将制动时机械制动器与制动盘之间产生的摩擦力传递给主控系统，所述液压系统包括与主控系统相连的电动调节阀，主控系统基于压力传感器传输的数据控制电动调节阀流量，使得摩擦力保持预设趋势的稳定。/n

【技术特征摘要】
1.一种大兆瓦风电机机械制动系统，其特征在于，包括：主控系统、设置于风电机高速主轴上的制动盘、机械制动器和与所述机械制动器相连的液压系统，所述主控系统与液压系统中各阀门电动执行机构相连，所述制动盘上设有压力传感器，所述压力传感器用于实时将制动时机械制动器与制动盘之间产生的摩擦力传递给主控系统，所述液压系统包括与主控系统相连的电动调节阀，主控系统基于压力传感器传输的数据控制电动调节阀流量，使得摩擦力保持预设趋势的稳定。


2.根据权利要求1所述的大兆瓦风电机机械制动系统，其特征在于，系统还包括用于测量高速主轴转速的转速传感器，所述主控系统包括判断模块，
其用于根据制动时转速传感器测量的高速主轴的转速判断制动工况，所述制动工况包括紧急制动工况和普通工况，所述紧急制动工况为高速主轴速度高于预设值时的制动工况，所述普通工况为高速主轴速度低于预设值时的制动工况。


3.根据权利要求1或2所述的大兆瓦风电机机械制动系统，其特征在于，所述预设趋势为：主控系统的判断模块判断为紧急制动工况时，主控系统控制电动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，崔昊，尹剑，马付建，张生芳，沙智华，杨大鹏，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21