一種改進型搭扣在風力發電變槳系統箱體上的應用

摘要：針對風力發電變槳系統箱體應用環境的特殊性，分析了一般常用的普通搭扣在這種特殊環境下應用存在的問題，并最終提出了改進措施。

關鍵詞：風力發電；變槳系統；箱體；搭扣

前言

風力發電作為一種清潔能源，越來越受到社會的重視。在風力發電機組中，變槳系統發揮著不可替代的重要作用，如果失去變槳系統的保護，在大風情況下就會造成風機的損壞甚至倒塌，從而造成重大的財產慘重。而整個變槳系統又是裝在幾個箱體中，箱體對其內部的電氣元器件起著重要的保護作用。箱體的門板通過門鎖結構與箱體連接以方便維護操作。在某變槳箱體新產品的設計過程中，為了降低產品成本提高產品競爭力，門板與箱體的鎖緊采用了一側為鉸鏈結構另一側為普通搭扣鎖緊的方式，代替原來成本較高的一側為鉸鏈結構另一側為拉緊鎖鎖緊的結構。但在產品驗證階段的振動耐久試驗中，發現普通搭扣會出現鎖緊裝置偶爾彈開的現象，這種情況會直接影響變槳箱體及變槳系統的可靠及安全性性。針對這一情況，同時結合變槳箱體實際使用的環境條件，找到解決該問題的方法。

1 原因分析

1）變槳箱體應用環境特殊

風力發電中的變槳系統箱體安裝在風力發電機塔筒上金屬鑄造的輪轂內。風力發電機正常工作時，風力會推動葉片旋轉，與葉片連接在一起的輪轂便會持續作360度旋轉運動。同時作為大型機械連接結構，輪轂還會產生持續強烈的振動。而裝在輪轂內部的變槳箱體，在隨著輪轂持續作360度旋轉的同時還要承受輪轂產生的強烈振動影響。

當變槳箱體隨輪轂旋轉到最高點時，門板此時便位于箱體正下方，直接處于懸吊狀態，門板的重量全靠連接門板和箱體的鉸鏈和搭扣承受，而門板與箱體的鎖閉則主要靠搭扣實現，因此搭扣的鎖緊狀態就顯得尤其重要，否則門板從箱體脫落，而此時輪轂還在持續旋轉狀態，掉落的門板輕則直接砸壞箱體外壁安裝的元器件及箱體間的接線，造成變槳系統損壞，重則造成在大風情況下風機失去變槳系統的保護而越轉越快，最后造成風機倒塌的惡性事故。

一般普通搭扣在靜止狀態下可以起到門板與箱體間良好的鎖閉作用，但在風力發電輪轂內這種特殊的安裝環境下，門板長期處于懸吊加強烈振動的惡劣工況下，而作為對門板起主要鎖閉作用的普通搭扣就不可避免的會出現脫扣現象。

2）一般普通搭扣未針對此特殊應用環境作相應的加強設計

一般的普通搭扣只具備簡單的拉緊鎖閉功能（圖1即為一種普通搭扣），沒有在旋轉及強烈振動環境下防止扣板脫扣的功能設計，即扣板扣合后沒有相應的左右限位結構及防止扣板向上彈起的止動結構，造成在長期的強烈振動環境下，扣板會左右活動，最終從扣緊位置向上彈起，也就失去了搭扣對門板和箱體的鎖閉功能，最終可能會造成門板的松脫及整個變槳系統的損壞。

2 解決辦法

根據產品振動耐久試驗結果及對一般普通搭扣脫扣原因的分析，提出在旋轉振動環境下解決搭扣扣板脫扣問題的辦法：

1）在搭扣上設計左右限位扣板的限位槽。這樣即使在強烈的振動環境下，扣板因為有限位槽的限制而不能左右活動，從而可以防止扣板因原來左右方向沒有限位造成活動量不斷加大的結果，而扣板左右活動量達到一定程度時便會給扣板彈開創造條件。

2）在搭扣底座上設計限制扣板向上彈起的凸點。此凸點的作用一是在扣板扣合時必須使用一定的外力才能將扣板扣入正確位置，二是可以有效限制扣板向上彈起。如果想要打開搭扣，扣板就需要通過凸點，而這則必須借助人工垂直施加給扣板的一定外力才能實現，否則扣板根本無法通過凸點，這也就有效的防止了扣板的松脫即搭扣的脫扣現象，保證了變槳門板與箱體的安全、可靠、牢固鎖緊，實現了產品最終的降低成本的同時又保證產品安全性及可靠性的設計意圖，產品振動耐久試驗驗證效果良好。圖2為改進后的搭扣示意圖。

3 結論

一般普通搭扣通過針對風力發電變槳箱體特殊安裝環境的改進設計，就可以滿足變槳箱體苛刻使用環境的門板鎖緊要求。

1）在搭扣上設計防止扣板左右活動的限位槽結構；

2）在搭扣底座上設計完全限制扣板向上彈起同時便于扣板操作的凸點結構。

參考文獻

[1]田興波. 關于敞車下側門門搭扣裝置常見故障的分析及改進建議. 鐵道車輛，2011（4）：39-40.

[2]曹明剛.貨車敞車下側門門折頁與搭扣鐵配合存在的問題與解決措施[J].鐵道車輛，2009，47（3）：43—44.

作者簡介：段廣勝（1975.05——）男，漢，陜西，天津瑞源電氣有限公司，結構設計工程師，中級，學士，研究方向：風力發電箱體結構設計。

（作者單位：天津瑞源電氣有限公司）