GBT47557-2026《风能发电系统 风力发电机组制动系统技术规范》

1风能发电系统风力发电机组制动系统技术规范本文件规定了并网型风力发电机组制动系统(以下简称“制动系统”)的工作条件、技术要求、试验方法、检验规则以及包装、运输和贮存。本文件适用于并网型水平轴风力发电机组的制动系统。2规范性引用文件GB/T2423.1—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温GB/T2423.2—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温GB/T2423.3—2016环境试验第2部分：试验方法试验Cab:恒定湿热试验GB/T2423.4—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db:交变湿热(12h+GB/T2900.53电工术语风力发电机组GB8624—2012建筑材料及制品燃烧性能分级GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T13729—2019远动终端设备GB/T15543—2008电能质量三相电压不平衡GB/T18451.1—2022风力发电机组设计要求GB/T19608.1特殊环境条件分级第1部分：干热GB/T19608.2特殊环境条件分级第2部分：干热沙漠GB/T19608.3特殊环境条件分级第3部分：高原GB/T19963.1—2021风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电GB/T26665制动器术语GB/T30790.6—2014色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护第6部分：实验室性能测试方法GB/T31517.1固定式海上风力发电机组设计要求GB/T32077—2025风能发电系统风力发电机组变桨距系统GB/Z44047漂浮式海上风力发电机组设计要求2JB/T7019—2013工业制动器制动轮和制动盘JB/T10426.1风力发电机组制动系统第1部分：技术条件NB/T10661风力发电机组风轮锁定销NB/T31017风力发电机组主控制系统技术规范NB/T31023—2021风力发电机组主轴盘式制动器NB/T31144风力发电机组液压盘式制动器制动块GB/T2900.53、GB/T18451.1—2022、GB/T266气动制动装置pneumaticbrakingdevice通过风轮叶片顺桨或叶尖扰流等方式改变叶片升力降低风轮转速的装置。机械制动装置mechanicalbrakingdevice作用于传动系统高速轴或低速轴，以弹簧力、液压力或电磁力为施力源实施制动的装置。正常制动normalbraking<风力发电机组>正常停机时所进行的制动。快速制动quickbraking<风力发电机组>保护系统触发快速停机时所进行的制动。紧急制动emergencybraking<风力发电机组>安全系统触发紧急停机时所进行的制动。4工作条件环境条件包括：——工作环境温度范围：-30℃~40℃;——生存环境温度范围：-40℃~50℃;——工作环境中应没有易燃易爆的介质；注：超出规定的范围时，由供需双方协商解决。4.2电源条件电源应满足以下条件：3——交流电源电压偏差：-10%～10%;——交流电源的电压不平衡度在GB/T15543—2008中第4章的规定范围；——直流电源电压偏差：-15%～10%。5技术要求5.1.1控制系统设计要求5.1.1.2制动系统至少应设置有2套相互独立的制动装置，通常由气动制动装置和机械制动装置组成，其中气动制动装置为一级制动，机械制动装置为二级制动，各级制动装置既能独立工作又能在切入时间或切入速度上协调动作。5.1.1.3制动系统应至少配置一套风轮锁定装置，布置上应靠近轮毂，如不能实现这一点，应设置便携的风轮锁定装置，在需要时随时可安装。风轮锁定期间机械制动装置处于开闸状态时，仍可靠保证风轮不旋转。5.1.1.4在风力发电机组运行状态到停机的制动过程中，应先投入一级制动，使风轮减速，当制动盘转速满足下列限定条件(包括但不限于)后可投入二级制动。——最高制动温度的限定：为避免摩擦副因温度过高引发的热衰退、制动失效，应进行最高制动转速下的热平衡计算和验证；当制动衬块采用有机复合材料时，摩擦副的制动温度通常控制在200℃以下(瞬时值不高于250℃);当制动衬块采用烧结金属材料时，摩擦副的制动温度通常控制在650℃以下(瞬时值不高于900℃)。5.1.1.5制动系统应具有失效保护功能，当出现重大故障时，制动系统能够使风力发电机组处于安全制动状态。5.1.1.6制动系统应设定工作方式类型，至少应设计有正常制动方式、快速制动方式、紧急制动方式和风轮锁定方式，并应规定各种工作方式的投入条件和制动装置的投入顺序；紧急制动方式应具有较高的优先级，其顺序应为正常制动向紧急制动转移，即使在正常制动过程中也可根据需要过渡到紧急停机模式。5.1.1.7制动系统应采用冗余控制方式，至少应设计有正常控制逻辑和安全控制逻辑，并应规定各种控制逻辑的触发条件；安全控制逻辑优先等级应高于正常控制逻辑。5.1.1.8制动系统应具备手动操作模式和自动控制模式，两种操作模式应是相互独立的，手动操作具有优先级，并可根据需要随时切换操作模式；在任何条件下不能同时启动不同的操作模式。5.1.1.9制动系统应具备完善的系统自我保护功能，在过流、过热和过压等情况下系统能自我保护。5.1.2其他设计要求5.1.2.1制动系统的额定静态制动力矩应大于风力发电机组的所需最小静态制动力矩，所需最小静态制动力矩的确定应以极限工况为准。制动系统的额定动态制动力矩应大于风力发电机组的所需最小动态制动力矩并小于风力发电机组的最大许用制动力矩。5.1.2.3制动系统的驱动装置的选型和设计应易于实现风力发电机组制动系统的自动控制功能。5.1.2.4制动系统的重要元器件应采用安全冗余设计，单部件故障不应触发一个以上制动装置的故4障，从而导致整个安全功能的损失。5.1.2.5气动制动装置的制动速度和加速度能力应满足正常制动、快速制动和紧急制动的要求。5.1.2.6制动系统所有的传感器信号均能被控制系统获得。5.1.2.7制动系统(包括其电控线路)的效能，不应受磁场或电场的干扰。5.1.2.8制动系统的制动力矩在正常制动时应采用柔性加载方式；在快速制动时应采用半刚性加载方式；紧急制动时应采用半刚性或阶梯加载方式。制动力矩加载曲线如图1所示。a)柔性加载制动力矩曲线b)半刚性加载制动力矩曲线c)阶梯加载制动力矩曲线图1制动力矩加载曲线5.1.2.9液压驱动的制动系统应具有保压功能和超压保护功能，且气动制动装置和机械制动装置不应共用同一蓄能器，液压系统的设计应能满足紧急制动和快速制动的需求，在紧急制动时宜使用蓄能器提供的油压驱动制动。5.1.2.11采用多台机械制动器制动时，制动器应在制动盘圆周方向均匀布置，减小制动轴受到的径向力和弯矩。5.1.2.12定桨距制动装置应联合常闭式机械制动装置，最少需要2台机械制动装置，宜采用阶梯力矩加载方式。5.2功能和性能要求5.2.1手动制动功能手动控制模式下，应能读取系统状态信息，并对系统进行参数设置、校准。手动控制模式下，应能分别进行空气制动操作和机械制动操作，使风轮减速停机和维持停止状态。手动控制模式下，如发生系统故障，制动系统应能使风轮轴或风轮保持原位置不动，直到解除故障。5.2.2自动制动功能55.2.3正常制动功能正常制动应能确保风力发电机组平稳过渡到停机状态，制动力的作用应是渐进的，避免制动过程对设备带来损害。正常制动应能被控制功能指令、手动操作指令和失效保护功能指令激活。正常制动被激活时气动制动装置以正常速度制动，在机组安全的情况下机械制动装置可不参与制动。5.2.4快速制动功能快速制动被激活时气动制动装置快速制动，在机组安全的情况下机械制动装置可不参与制动。当紧急制动被安全系统指令激活时，风力发电机组应立即切出发电状态，制动系统宜采用后备动力源制动；气动制动装置快速制动，在机组安全的情况下机械制动装置可不参与制动。当紧急制动被紧急停机按钮激活时，风力发电机组应立即切出发电状态，制动系统宜采用后备动力源制动；气动制动装置先快速制动，制动盘速度降至限制条件内(见5.1.1.4)时，机械制动装置启动参与制动，使得风轮紧急停止，机械制动装置动作后应能使风轮完全停止1h以上。5.2.6风轮锁定功能锁定装置应能被机组内的人员方便地操纵，机械制动装置或盘车机构应能配合锁定装置进行锁定和解锁操作；在需要单叶片吊装的风力发电机组，锁定装置应能将风轮锁定在设定的位置，便于叶片的吊装和维护。5.2.7失效保护功能5.2.7.1高低温保护：制动系统内部温度过低/高故障时，制动系统应能自动制动使风力发电机组处于安全制动状态。5.2.7.2后备电源故障：制动系统的后备电源的电压、温度超限和容量不足时，制动系统能正常制动使风力发电机组处于安全制动状态。5.2.7.3看门狗故障：看门狗故障触发后应能正常制动，使风力发电机组处于安全制动状态。5.2.7.4防雷保护故障：供电回路防浪涌器件故障应能正常制动，使风力发电机组处于安全制动状态。5.2.7.5制动系统传感器故障：制动系统传感器故障时应能正常制动，使风力发电机组处于安全制动状态。5.2.7.6液压系统故障：在制动装置液压系统故障时，制动系统应能正常制动或快速制动，使风力发电6机组处于安全制动状态。5.2.7.7通信故障：制动系统与控制系统发生通信故障时，制动系统应能快速制动，使风力发电机组处于安全制动状态。5.2.7.8电源故障：在制动系统电源故障时，变桨系统未能在GB/T19963.1—2021规定的时间内完成故障穿越，制动系统应能紧急制动，使风力发电机组处于安全制动状态。5.2.7.9安全保护：在风力发机组触发安全故障，如风轮超速、安全链故障、振动故障、电源失电、烟雾报警、紧急停机按钮动作时制动系统应能紧急制动使风机处于安全制动状态。5.2.7.10驱动故障如下。a)液压驱动的制动系统电机故障时，应能通过蓄能器实施快速制动，使风力发电机组处于安全制动状态。b)电磁驱动的制动系统的电机故障时，所有桨叶应能顺桨至制动位置，或故障桨叶抱闸、另外的桨叶顺桨至制动位置应能使风力发电机组处于安全制动状态。c)变桨距的一片叶片卡死时，其他叶片和机械制动装置应能紧急制动，使风力发电机组处于安全制动状态。d)定桨距的一片叶尖扰流器卡死时，其他叶尖扰流器和机械制动装置应能紧急制动，使风力发电机组处于安全制动状态。e)机械制动装置驱动故障时，对变桨距风力发电机通过空气制动应能使风力发电机组处于空转状态；对定桨矩风力发电机故障的一台制动器在不动作的情况下，另一台制动器可配合叶尖扰流器使风轮停止。5.2.7.11锁定故障：在非锁定模式下，锁定装置解锁信号丢失时，制动系统可根据主机控制策略实施相应制动。5.2.8通信接口要求5.2.9性能要求5.2.9.2机械制动装置能在最大夹紧力下保持时间不应低于2min,气动制动装置能在最大负载转矩下持续运行时间不应低于3s,不发生损坏及有害变形。5.2.9.3常温下，机械制动装置能在额动夹紧力下开合测试不应低于5000次，气动制动装置能连续满载测试不应低于72h,不发生损坏及有害变形。5.2.9.4机械制动装置的额定制动力测试值的容差不应超出设计值的±10%。5.2.9.5机械制动装置在非制动状态下，除电磁圆盘式制动器外摩擦副的松闸间隙应不低于1mm。5.2.9.6制动系统的后备动力源装置应能保证至少一次紧急制动，并在确定的维护风况下，机械制动装置动作后，至少应能使风轮完全停止1h。75.3.1气动制动装置5.3.1.1气动制动装置应能限制风轮转速在安全范围内或使风轮处于空转状态，不必使风轮完全停止。5.3.1.3气动制动器装置应具有失效保护功能，在驱动装置失去动力时变桨距的叶片、定桨距的叶尖扰流器在空气动力、离心力或弹簧力的作用下应能转动到制动位置，限制风轮转速在安全的范围内。5.3.1.4气动制动装置在停机时应具有保持制动位置的能力，变桨距的叶片、定桨距的叶尖扰流器不应在风的变距力作用下而离开设定的制动位置，其保持力矩应符合制动系统设计要求；在台风或者飓风工况下，变桨距机组可设置叶片锁定装置，使叶片维持在制动位置。5.3.1.5变桨距叶片角度采样周期应不大于25ms。5.3.1.6叶尖扰流器在控制系统外应具有超速保护功能，当叶轮飞车时在离心力的作用下应能转动到制动位置，对风轮进行有效制动。5.3.1.7独立变桨距系统中，每个叶片都应具有自动顺桨功能，在一只叶片变桨距出现故障时，另两只叶片正常顺桨后应能限制风轮转速在安全的转速范围内。5.3.1.8气动制动的驱动装置应满足设计要求，宜采用电磁力、液压力等驱动方式。5.3.1.9电磁力驱动的气动制动装置应配有后备电源，其电量至少保证一次紧急制动；液压驱动的气动制动装置应配有蓄能器辅助动力源，其电量至少保证一次紧急制动。5.3.1.10气动制动装置的抱闸性能应符合风力发电机组的设计要求。5.3.2机械制动装置5.3.2.1机械制动装置作用于风轮或传动轴上，应能确保风轮处于停止状态。5.3.2.2机械制动装置的控制应能满足制动系统加载方式的要求。5.3.2.3额定静态制动力矩和额定动态制动力矩应符合制动系统设计要求。5.3.2.5机械制动装置的摩擦副不应有雨、雪、沙的进入和被油的污染。5.3.2.6机械制动装置应通过防溅罩保护操作人员意外接触旋转的制动盘。5.3.2.7应具备磨损补偿功能，确保摩擦材料一定范围内磨损后仍能进行有效制动。5.3.2.8摩擦材料成分的选择宜考虑磨屑对周边设备的影响，摩擦材料不应含有石棉等有害物质，安装在永磁发电机附近的机械制动装置，摩擦材料不应含有金属导电材料。5.3.2.14摩擦副的贴合面积应不小于摩擦片有效面积的80%。5.3.2.15应带摩擦块磨损检测功能，当达到设定值时风力发电机组应停止运行并更换制动衬块。5.3.3风轮锁定装置85.3.3.2风轮锁定装置应设置安全保护机构，在风轮的锁定期间防止误动作使风轮解锁。5.3.3.3液压驱动或电力驱动的锁定装置应设置传感器，能检测锁定装置解锁位置和锁定位置。6试验方法6.1试验条件6.1.1试验场地的风速应在2m/s至额定风速范围内，同时宜避免复杂的地形和障碍物。6.1.3试验用仪器、仪表应符合GB/T13729—2019中第6章和JB/T5777.3—2002中第3章的规定。6.1.4试验前应进行结构及外观检查。6.2功能和性能试验6.2.1手动制动功能试验手动制动功能试验按以下程序进行。a)风力发电机组正常运行时，将操作模式设为手动模式，先手动投入气动制动，再投入机械制动，记录每个制动装置的响应。b)风力发电机组停机时，将操作模式设为手动模式，对每个制动装置进行点动操作，并做好相应记录；通过手动模式对叶片(或叶尖)角度传感器、位置传感器等进行校验。c)若变桨距系统采用速度控制或位置控制，则通过手动模式对每个叶片分别进行速度或位置控制校验。自动制动功能试验按以下程序进行：a)通信试验：正常通电后，通过人机界面或PC机观察制动系统内部，制动系统与风力发电机组控制系统之间应正常通信；b)自动制动：风力发电机组正常运行时，通过风力发电机组控制系统的人机界面发出制动指令，观察并记录制动系统的响应。6.2.3正常制动试验风力发电机组正常运行时，控制系统下发正常停机指令，观察并记录其制动过程动作状态、总制动时间、机组振动加速度、液压压力(如适用时)及制动力矩加载方式；观察并记录气动制动装置的叶片或叶尖扰流器制动速度、制动位置；若触发机械制动时，观察并记录制动转速、制动温度和制动火花。6.2.4快速制动试验风力发电机组正常运行时，手动操作使控制系统下发快速停机指令，观察并记录其制动过程动作状态、总制动时间、机组振动加速度、液压压力(如适用时)及制动力矩加载方式；观察并记录气动制动装置的叶片或叶尖扰流器制动速度、制动位置；若触发机械制动时，观察并记录制动转速、制动温度和制动火花。6.2.5紧急制动试验在额定功率以上的风速并无额外故障运行期间，按下急停按钮，观察并记录其制动过程动作状态、9总制动时间、机组振动加速度、液压压力(如适用时)及制动力矩加载方式；观察并记录气动制动装置的叶片或叶尖扰流器制动速度、制动位置；观察并记录机械制动装置制动转速、制动温度和制动火花。机械制动装置动作后检测并记录风轮完全停止时间。6.2.6风轮锁定试验在风力发电机组处于维护模式下，执行风轮锁定操作；配合机械制动装置或盘车机构进行锁定和解锁，检查并记录锁定和解锁的时间；风轮被锁定期间检查风轮是否有转动位移。6.2.7失效保护功能试验6.2.7.1高低温保护调整温度传感器采样值，使其超过控制系统高/低温度报警设定值，观察并记录报警状态和制动系统的响应。后备电源故障试验按以下程序进行：a)改变后备电源柜体温度传感器采样值或更改温度超限的阈值，使实际采样温度超过阈值，观察并记录报警状态和制动系统的响应；b)断开后备电源电压监测模块的电压输入端或提高欠压的设定值，使实际采样的电压值低于欠压设定值，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。触发看门狗输出信号，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。6.2.7.4防雷保护故障断开供电回路防浪涌器件的反馈信号，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。6.2.7.5制动系统传感器故障制动系统传感器故障试验包括。——叶片编码器故障：分别断开一个编码器接线，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。如果未采用此传感器，则不需进行该项测试。——电机编码器故障：断开一个编码器接线，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。——位移传感器故障：断开一个位移传感器接线，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。机组中如果未采用此传感器，则不需进行该项测试。——限位开关故障：非触发角度位置，触发限位开关闭合，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。——接近开关误触发故障：非触发角度位置，触发接近开关，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。机组中如果未采用此传感器，则不需进行该项测试。6.2.7.6液压系统故障液压系统故障试验包括：——油温度过高：改变液压油温度，使其高于液压油温度过高报警设定值，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应；——过滤器发讯器故障：断开一个发讯器接线，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应；——压力过高或过低：提高压力值，使其超出压力报警设定值，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应；——液位过低：降低液位或拔高液位开关，使其超出设定值，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。将通信线路断开，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。6.2.7.8电源故障电源故障试验包括：——液压驱动的制动系统机组，断开一个变桨距电机的某一相，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应；——电磁驱动的变桨距机组，断开一个变桨距电机的某一相，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。6.2.7.9安全保护在额定功率以上的风速，断开风力发电机组硬件安全链(至少应触发风轮超速和振动故障),观察并记录制动系统是否紧急制动。6.2.7.10驱动故障驱动故障试验包括。——电网故障：风力发电机组正常运行时，通过电网模拟系统来模拟电网电压跌落、过压、缺相故障，观察并记录故障报警状态和制动系统的响应。——变桨驱动故障：断开一个变桨动力源，观察并记录另外两个叶片和机械制动装置的制动响应。接通故障变桨动力源，观察并记录叶片的动作。——定桨距叶尖扰流器故障：保持一个叶尖扰流器的动力，观察并记录另外两个叶尖扰流器和机械制动装置的制动响应。使得故障叶尖扰流器失去动力，观察并记录叶尖扰流器的动作。——机械制动装置驱动故障：变桨距的风力发电机组正常运行时，锁闭机械制动装置使其不能制动，手动触发风力发电机组正常停机，观察并记录故障报警状态和空气制动装置的响应。定桨矩风力发电机组正常运行时，锁闭一台机械制动装置使其不能制动，触发风力发电机组正常停机，观察并记录故障报警状态、空气制动装置的制动响应和另一台制动器的制动响应。风力发电机组在空转状态下，使锁定装置解除锁定信号丢失，观察并记录故障报警状态和制动响应。6.2.8通信接口试验系统的通信协议测试应按照相关产品标准规定的试验方法进行试验。6.2.9.1响应时间检测气动制动装置和机械制动装置从接收指令到开始动作的时间。6.2.9.2最大负载试验机械制动装置的最大负载试验以主轴盘式制动器试验为例，其他参照执行；主轴盘式制动器最大负载试验按照NB/T31023—2021中6.2.4的方法执行。验按照NB/T31023—2021中6.2.5的方法执行。气动制动装置的稳定性试验以变桨距系统试验为例，其他参照执行；变桨距系统稳定性试验按照GB/T32077—2025中6.3.3.3.4规定的方法执行。验按照NB/T31023—2021中6.2.1的方法执行。6.2.9.5开闸间隙检测机械制动装置在非制动状态下，用塞尺检测摩擦副的间隙，记录松闸间隙值。6.2.9.6后备动力源制动检测在额定功率以上的风速电网断电，观察并记录其制动过程动作状态、机械制动装置动作后记录风轮保持完全停止的时间。6.2.9.7电磁兼容试验6.2.9.9机械性能试验机械性能试验应按照GB/T32077—2025中6.3.3的方法执行。6.2.9.10外壳防护等级(IP代码)试验6.2.9.11防腐性能试验6.2.10速度和加速度试验6.2.11.1按照GB/T2423.1—2008规定的试验Ad进行最低温度运行试验和最低贮存温度试验。6.2.11.2按照GB/T2423.2—2008规定的试验Bd进行最高温度运行试验和高贮存温度试验。6.2.11.4按照GB/T2423.4—2