图7  偏航驱动装置结构简图

　　2.3. 偏航制动器
　　偏航制动器一般采用液压拖动的钳盘式制动器，其结构简图见图8。风电材料设备
　　(1)、偏航制动器是偏航系统中的重要部件，制动器应在额定负载下，制动力矩稳定，其值应不小于设计值。在机组偏航过程中，制动器提供的阻尼力矩应保持平稳，与设计值的偏差应小于5％，制动过程不得有异常噪声。制动器在额定负载下闭合时，制动衬垫和制动盘的贴合面积应不小于设计面积的50％；制动衬垫周边与制动钳体的配合间隙任一处应不大于0.5mm。制动器应设有自动补偿机构，以便在制动衬块磨损时进行自动补偿，保证制动力矩和偏航阻尼力矩的稳定。在偏航系统中，制动器可以采用常闭式和常开式两种结构形式，常闭式制动器是在有动力的条件下处于松开状态，常开式制动器则是处于锁紧状态。两种形式相比较并考虑失效保护，一般采用常闭式制动器。
　　(2)、制动盘通常位于塔架或塔架与机舱的适配器上，一般为环状，制动盘的材质应具有足够的强度和韧性，如果采用焊接连接，材质还应具有比较好的可焊性，此外，在机组寿命期内制动盘不应出现疲劳损坏。制动盘的连接、固定必须可靠牢固，表面粗糙度应达到Ra3.2。

　　(3)、制动钳由制动钳体和制动衬块组成。制动钳体一般采用高强度螺栓连接用经过计算的足够的力矩固定于机舱的机架上。制动衬块应由专用的摩擦材料制成，一般**用铜基或铁基粉末冶金材料制成，铜基粉末冶金材料多用于湿式制动器，而铁基粉末冶金材料多用于干式制动器。—般每台风机的偏航制动器都备有2个可以更换的制动衬块。装置一般由驱动电机或驱动马达、减速器、传动齿轮、轮齿间隙调整机构等组成。驱动装置的减速器一般可采用行星减速器或蜗轮蜗杆与行星减速器串联；传动齿轮一般采用渐开线圆柱齿轮。传动齿轮的齿面和齿根应采取淬火处理，一般硬度值应达到HRC55~62。驱动装置的结构简图见图7 

　　对于并网型风力发电机组的运行状态来说，风轮轴和叶片轴在机组的正常运行时不可避免的产生陀螺力矩，这个力矩过大将对风力发电机组的寿命和安全造成影响。为减少这个力矩对风力发电机组的影响，偏航系统的偏航转速应根据风力发电机组功率的大小通过偏航系统力学分析来确定。根据实际生产和目前国内已安装的机型的实际状况，偏航系统的偏航转速的**值见表5。

表5偏航转速**值w

　　1.6. 偏航液压系统

　　并网型风力发电机组的偏航系统一般都设有液压装置，液压装置的作用是拖动偏航制动器松开或锁紧。一般液压管路应采用无缝钢管制成，柔性管路连接部分应采用合适的高压软管。螺接管路连接组件应通过试验保证偏航系统所要求的密封和承受工作中出现的动载荷。液压元器件的设计、选型和布置应符合液压装置的有关具体规定和要求。液压管路应能够保持清洁并具有良好的抗氧化性能。液压系统在额定的工作压力下不应出现渗漏现象。

　　1.7. 偏航制动器

　　采用齿轮驱动的偏航系统时，为避免振荡的风向变化，引起偏航轮齿产生交变负荷，应采用偏航制动器（或称偏航阻尼器）来吸收微小自由偏转振荡，防止偏航齿轮的交变应力引起轮齿过早损伤。对于由风向冲击叶片或风轮产生偏航力矩的装置，应经试验证实其有效性。

　　1.8. 偏航计数器

　　偏航系统中都设有偏航计数器，偏航计数器的作用是用来记录偏航系统所运转的圈数，当偏航系统的偏航圈数达到计数器的设定条件时，则触发自动解缆动作，机组进行自动解缆并复位。计数器的设定条件是根据机组悬垂部分电缆的允许扭转角度来确定的，其原则是要小于电缆所允许扭转的角度。

　　1.9. 润滑

　　偏航系统必须设置润滑装置，以保证驱动齿轮和偏航齿圈的润滑。目前国内的机组的偏航系统一般都采用润滑脂和润滑油相结合的润滑方式，定期更换润滑油和润滑脂。

　　1.10. 密封

　　偏航系统必须采取密封措施，以保证系统内的清结和相邻部件之间的运动不会产生有害的影响。

　　1.11. 表面防腐处理

　　偏航系统各组成部件的表面处理必须适应风力发电机组的工作环境。风力发电机组比较典型的工作环境除风况之外，其他环境（气候）条件如热、光、腐蚀、机械、电或其他物理作用应加以考虑。

　　2．偏航系统的组成

　　偏航系统一般由偏航轴承、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。偏航系统的一般组成结构见图5。

　　风力发电机组的偏航系统一般有外齿形式和内齿形式两种。偏航驱动装置可以采用电机驱动或液压马达驱动，制动器可以是常闭式或常开式。常开式制动器一般是指有液压力或电磁力拖动时，制动器处于锁紧状态的制动器；常闭式制动器一般是指有液压力或电磁力拖动时，制动器处于松开状态的制动器。采用常开式制动器时，偏航系统必须具有偏航定位锁紧装置或防逆传动装置。
　　2.1. 偏航轴承
　　偏航轴承的轴承内外圈分别与机组的机舱和塔体用螺栓连接。轮齿可采用内齿或外齿形式。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上，加工相对来说比较简单；内齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上，啮合受力效果较好，结构紧凑。具体采用内齿形式或外齿形式应根据机组的具体结构和总体布置进行选择。偏航齿圈的结构简图见图6。风电材料设备

　　图6  偏航齿圈结构简图风电材料设备
　　(1)、偏航齿圈的轮齿强度计算方法参照DIN3990和GB3480《渐开线园柱齿轮承载能力计算方法》及GB6413《渐开线园柱齿轮胶合承载能力计算方法》进行计算。

　　(2)、偏航轴承部分的计算方法参照DIN281或JB/T2300《回转支承》来进行计算，偏航轴承的润滑应使用制造商**的润滑剂和润滑油，轴承必须进行密封。

2.2. 驱动装置

目前，风力发电机偏航制动器的结构主要有两种形式。

**种是整体式（图1），它的摩擦片底座是一体的，摩擦片直接放置在周边封闭的凹槽中。这种结构的优点是：结构紧凑，制作工艺简单，成本低。

这种结构的缺点是：

 １、在更换摩擦片时，需要将整个制动器全部拆下，摩擦片更换之后，再重新安装，很不方便。尤其是1.5MW以上的风机，安装的是大规格的偏航制动器，通常重达二百多公斤，共有１２个安装螺栓，每个安装螺栓的紧固扭矩高达两千多牛米。加之风机机舱内的空间又很狭小，更换难度很大（如果拆卸或紧固一个螺栓的时间按５－６分钟计算，那么光是拆卸和紧固十几个螺栓的时间就需要两三个小时）。业主的维护工作量和维护成本都大为增加。

２、摩擦片与制动体之间的间隙不可调。随着摩擦片的磨损，时间长了摩擦片与制动体之间间隙就会逐渐增大。这时，活塞密封圈将会受到切向力，从而影响密封圈的寿命，增大了漏油的可能。

    图１                  图 ２

法国西姆公司的偏航制动器采用的是另一种分体式结构（图２）。

这种结构在摩擦片的两侧设置了可拆卸、可调整的楔形挡块。与整体式结构相比，它的制作工艺复杂，成本高。但它却成功地解决了整体式结构所固有的上述两个问题：

１、更换摩擦片时，只要拆卸摩擦片两侧的楔形挡块即可，无需拆装整个制动器，即方便又省时省力。大大降低了维护工作量，减少了维护成本。

２、在摩擦片两侧的楔形挡块上还设置有调节螺丝，通过调节螺丝可以消除摩擦片与制动体之间的间隙，提高了活塞密封圈的寿命。

风力发电机上制动器的寿命通常在20年，每台风机上配置的偏航制动器少则4至6台，多则8到10台。日常维护的工作量和成本、风**键部件的寿命是不容忽视的问题。随着风电行业的日益发展和成熟，越来越多的主机制造厂和业主都意识到了这一问题的重要性。