關(guān)于風(fēng)機(jī)滑環(huán)的壽命以及工作原理

　　風(fēng)機(jī)的壽命一般可以達(dá)到20年。但大多數(shù)風(fēng)機(jī)的保修范圍只是風(fēng)機(jī)整個(gè)使用壽命的前兩到五年。隨著風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)的老化，并不是所有的風(fēng)電場所有者都準(zhǔn)備好維護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)。在某些情況下，缺乏維護(hù)工作所需的技術(shù)人員。而且，即使配備了技術(shù)人員來滿足風(fēng)電場的日常維護(hù)需求，計(jì)劃外的維護(hù)也會明顯影響風(fēng)電場的收益。

　　風(fēng)電場所有者、工程師、技術(shù)人員和風(fēng)力渦輪機(jī)制造商可以通過采用維護(hù)要求較低的組件，甚至提前告知何時(shí)會出現(xiàn)故障，來降低計(jì)劃外維護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。聽起來不現(xiàn)實(shí)，其實(shí)不是。雖然尺寸小，但是纖維刷滑環(huán)就是這樣的產(chǎn)品。雖然只是總成本和風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的一小部分，但滑環(huán)在運(yùn)行中起著關(guān)鍵作用�；�環(huán)安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙罩內(nèi)，通常用于為變槳距動力和控制提供電信號和能量�；�環(huán)通過旋轉(zhuǎn)接口傳輸電力和信號。

　　滑環(huán)的工作原理：

　　滑動觸點(diǎn)通過滑環(huán)組件中的旋轉(zhuǎn)接口傳遞電信號和能量。電刷(或接觸電刷)在旋轉(zhuǎn)滑環(huán)上滑動，并在其旋轉(zhuǎn)過程中保持不間斷的接觸。也就是說，固定電刷和旋轉(zhuǎn)滑環(huán)之間需要“金屬對金屬接觸”，以確保電信號的正確傳輸。

　　纖維刷滑環(huán)可以為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所有者提供至少1億轉(zhuǎn)的工作壽命，無需維護(hù)，這意味著技術(shù)人員在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組20年的工作壽命中可能只需要更換一次滑環(huán)。但并不是所有的滑環(huán)都能滿足這個(gè)要求。事實(shí)上，有必要了解滑環(huán)組件的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，以評估其維護(hù)需求。

　　市場分類

　　市面上大約10%的風(fēng)機(jī)滑環(huán)是纖維刷滑環(huán)，只需要少量的維護(hù)。大部分(約60%)滑環(huán)由復(fù)合金屬刷制成，通常是由金屬和石墨燒結(jié)而成的導(dǎo)電塊。即使這種復(fù)合金屬刷滑環(huán)如其制造商所聲稱的那樣具有高達(dá)7500萬轉(zhuǎn)的工作壽命，它們也需要經(jīng)常維護(hù)。剩下30%的風(fēng)機(jī)滑環(huán)用的是單線貴金屬刷(一般是金的)。復(fù)合金屬刷滑環(huán)和單鋼絲刷滑環(huán)都比纖維刷滑環(huán)需要更多的維護(hù)。

　　原因如下：復(fù)合電刷的設(shè)計(jì)是優(yōu)先磨損電刷，避免滑環(huán)磨損，需要足夠長的電刷，最大限度延長電刷更換周期。在高功率和/或高可靠性滑環(huán)應(yīng)用中，這種材料面臨三大挑戰(zhàn)：

　　1)運(yùn)行中產(chǎn)生的磨屑是導(dǎo)電的、磨蝕性的、粉末狀的，應(yīng)定期清理；

　　2)這種刷材對濕度非常敏感。如果相對濕度低于15%或高于85%，會造成磨損不均勻；3)用在信號電平電路中，這些復(fù)合電刷會占用很大的空間。

　　與復(fù)合刷設(shè)計(jì)相比，單刷金屬刷滑環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是，第一，磨損碎片少，第二，用于信號電路時(shí)容量更高。然而，單線金屬刷系統(tǒng)也有缺點(diǎn)：

　　1)單個(gè)電刷相對較小的尺寸導(dǎo)致有限的載流能力；

　　2)比如金與金的接觸大多需要潤滑，很難一直保持足夠的潤滑。

　　目前市場上出現(xiàn)了電源電路用石墨/金屬刷、信號電路用金單絲刷的滑環(huán)設(shè)計(jì)。在滑環(huán)組件轉(zhuǎn)數(shù)低的應(yīng)用中，這種“混合使用”可以獲得可接受的結(jié)果。但是在同一個(gè)組件中混合“石墨/金屬”和“金觸金”的電刷會使風(fēng)機(jī)運(yùn)行不可靠。石墨/金屬碎屑會污染金信號觸點(diǎn)，產(chǎn)生磨蝕性金屬粉末，尤其是有觸點(diǎn)潤滑油時(shí)，會導(dǎo)致信號電路過早失效。

　　纖維刷被設(shè)計(jì)成將多根金屬纖維絲束成緊湊的多纖維“刷”。一般這些纖維都是相當(dāng)于單線設(shè)計(jì)的貴金屬材料，電刷運(yùn)行的滑環(huán)也涂有貴金屬。貴金屬的使用防止了觸點(diǎn)上氧化物和涂層的產(chǎn)生，并確保了非常小的接觸力。較小的接觸力降低了磨損速度，因此刷子產(chǎn)生的磨損碎屑幾乎可以忽略不計(jì)。而且，很多金屬纖維可以提供優(yōu)異的導(dǎo)電性和高電流密度，所以工程師可以將纖維刷用于電源和信號電路。

　　現(xiàn)在的風(fēng)機(jī)滑環(huán)

　　用纖維刷滑環(huán)代替復(fù)合金屬刷滑環(huán)和單刷金滑環(huán)非常簡單。但有些風(fēng)電機(jī)組業(yè)主對于是否用纖維刷滑環(huán)取代現(xiàn)有滑環(huán)技術(shù)猶豫不決，因?yàn)樗麄冇?ldquo;嘗試新技術(shù)就要冒險(xiǎn)”的想法。對于仔細(xì)研究過纖維刷滑環(huán)技術(shù)的人來說，他們會發(fā)現(xiàn)選擇一個(gè)幾乎不需要維護(hù)的部件實(shí)際上已經(jīng)消除了風(fēng)險(xiǎn)，不需要維護(hù)。

　　例如，纖維刷接觸對風(fēng)機(jī)艙內(nèi)環(huán)境的敏感度遠(yuǎn)低于其他滑環(huán)接觸技術(shù)。保護(hù)這些纖維刷滑環(huán)的保護(hù)外殼符合包括IP65(屬于保護(hù)設(shè)備防水防塵標(biāo)準(zhǔn))在內(nèi)的各種標(biāo)準(zhǔn)。而且由于纖維刷觸頭不需要潤滑，所以無論是低溫還是高溫都有很強(qiáng)的承載能力。纖維刷設(shè)計(jì)已被證明適用于低至-55和高達(dá)+80的溫度.此外，纖維刷也可以在0%至100%的相對濕度下工作。相比之下，復(fù)合刷需要15%至85%的濕度才能可靠運(yùn)行。

　　風(fēng)電行業(yè)很多人都知道，很多部件都存在可靠性問題。現(xiàn)在我們對運(yùn)行中部件故障的原因有了更深入的了解。然而，滑環(huán)技術(shù)(包括纖維刷滑環(huán))盡管設(shè)計(jì)和性能先進(jìn)，但仍被許多風(fēng)電場業(yè)主忽視。最初，大型風(fēng)機(jī)制造商使用復(fù)合電刷，這可能會在觸點(diǎn)處產(chǎn)生金屬和石墨磨損碎屑。為了解決復(fù)合觸頭產(chǎn)生的金屬粉末和磨損碎屑，廠家改用金觸頭。基于這些設(shè)計(jì)，對纖維刷滑環(huán)進(jìn)行了改進(jìn)。但很多情況下，風(fēng)電場業(yè)主還是用舊滑環(huán)來更換，甚至需要一年更換一次。他們?nèi)匀粡脑瓘S購買同樣的設(shè)備。這種做法延續(xù)了不必要的維護(hù)和更換周期。

　　事實(shí)上，如果是風(fēng)力發(fā)電機(jī)定期維護(hù)的要求，用免維護(hù)纖維刷更換滑環(huán)只需30分鐘。對于那些擁有、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)的人來說，纖維刷技術(shù)意味著一個(gè)計(jì)劃外的維護(hù)問題，它減少了風(fēng)電場的正常運(yùn)行時(shí)間。