一种改进型搭扣在风力发电变桨系统箱体上的应用

摘要：针对风力发电变桨系统箱体应用环境的特殊性，分析了一般常用的普通搭扣在这种特殊环境下应用存在的问题，并最终提出了改进措施。

关键词：风力发电；变桨系统；箱体；搭扣

前言

风力发电作为一种清洁能源，越来越受到社会的重视。在风力发电机组中，变桨系统发挥着不可替代的重要作用，如果失去变桨系统的保护，在大风情况下就会造成风机的损坏甚至倒塌，从而造成重大的财产惨重。而整个变桨系统又是装在几个箱体中，箱体对其内部的电气元器件起着重要的保护作用。箱体的门板通过门锁结构与箱体连接以方便维护操作。在某变桨箱体新产品的设计过程中，为了降低产品成本提高产品竞争力，门板与箱体的锁紧采用了一侧为铰链结构另一侧为普通搭扣锁紧的方式，代替原来成本较高的一侧为铰链结构另一侧为拉紧锁锁紧的结构。但在产品验证阶段的振动耐久试验中，发现普通搭扣会出现锁紧装置偶尔弹开的现象，这种情况会直接影响变桨箱体及变桨系统的可靠及安全性性。针对这一情况，同时结合变桨箱体实际使用的环境条件，找到解决该问题的方法。

1 原因分析

1）变桨箱体应用环境特殊

风力发电中的变桨系统箱体安装在风力发电机塔筒上金属铸造的轮毂内。风力发电机正常工作时，风力会推动叶片旋转，与叶片连接在一起的轮毂便会持续作360度旋转运动。同时作为大型机械连接结构，轮毂还会产生持续强烈的振动。而装在轮毂内部的变桨箱体，在随着轮毂持续作360度旋转的同时还要承受轮毂产生的强烈振动影响。

当变桨箱体随轮毂旋转到最高点时，门板此时便位于箱體正下方，直接处于悬吊状态，门板的重量全靠连接门板和箱体的铰链和搭扣承受，而门板与箱体的锁闭则主要靠搭扣实现，因此搭扣的锁紧状态就显得尤其重要，否则门板从箱体脱落，而此时轮毂还在持续旋转状态，掉落的门板轻则直接砸坏箱体外壁安装的元器件及箱体间的接线，造成变桨系统损坏，重则造成在大风情况下风机失去变桨系统的保护而越转越快，最后造成风机倒塌的恶性事故。

一般普通搭扣在静止状态下可以起到门板与箱体间良好的锁闭作用，但在风力发电轮毂内这种特殊的安装环境下，门板长期处于悬吊加强烈振动的恶劣工况下，而作为对门板起主要锁闭作用的普通搭扣就不可避免的会出现脱扣现象。

2）一般普通搭扣未针对此特殊应用环境作相应的加强设计

一般的普通搭扣只具备简单的拉紧锁闭功能（图1即为一种普通搭扣），没有在旋转及强烈振动环境下防止扣板脱扣的功能设计，即扣板扣合后没有相应的左右限位结构及防止扣板向上弹起的止动结构，造成在长期的强烈振动环境下，扣板会左右活动，最终从扣紧位置向上弹起，也就失去了搭扣对门板和箱体的锁闭功能，最终可能会造成门板的松脱及整个变桨系统的损坏。

2 解决办法

根据产品振动耐久试验结果及对一般普通搭扣脱扣原因的分析，提出在旋转振动环境下解决搭扣扣板脱扣问题的办法：

1）在搭扣上设计左右限位扣板的限位槽。这样即使在强烈的振动环境下，扣板因为有限位槽的限制而不能左右活动，从而可以防止扣板因原来左右方向没有限位造成活动量不断加大的结果，而扣板左右活动量达到一定程度时便会给扣板弹开创造条件。

2）在搭扣底座上设计限制扣板向上弹起的凸点。此凸点的作用一是在扣板扣合时必须使用一定的外力才能将扣板扣入正确位置，二是可以有效限制扣板向上弹起。如果想要打开搭扣，扣板就需要通过凸点，而这则必须借助人工垂直施加给扣板的一定外力才能实现，否则扣板根本无法通过凸点，这也就有效的防止了扣板的松脱即搭扣的脱扣现象，保证了变桨门板与箱体的安全、可靠、牢固锁紧，实现了产品最终的降低成本的同时又保证产品安全性及可靠性的设计意图，产品振动耐久试验验证效果良好。图2为改进后的搭扣示意图。

3 结论

一般普通搭扣通过针对风力发电变桨箱体特殊安装环境的改进设计，就可以满足变桨箱体苛刻使用环境的门板锁紧要求。

1）在搭扣上设计防止扣板左右活动的限位槽结构；

2）在搭扣底座上设计完全限制扣板向上弹起同时便于扣板操作的凸点结构。

参考文献

[1]田兴波. 关于敞车下侧门门搭扣装置常见故障的分析及改进建议. 铁道车辆，2011（4）：39-40.

[2]曹明刚.货车敞车下侧门门折页与搭扣铁配合存在的问题与解决措施[J].铁道车辆，2009，47（3）：43—44.

作者简介：段广胜（1975.05——）男，汉，陕西，天津瑞源电气有限公司，结构设计工程师，中级，学士，研究方向：风力发电箱体结构设计。

（作者单位：天津瑞源电气有限公司）