风机滑环的寿命以及工作原理

风机的寿命一般可以达到20年。但大多数风机的保修范围只是风机整个使用寿命的前两到五年。随着风力涡轮机系统的老化，并不是所有的风电场所有者都准备好维护风力涡轮机。在某些情况下，缺乏维护工作所需的技术人员。而且，即使配备了技术人员来满足风电场的日常维护需求，计划外的维护也会明显影响风电场的收益。

风电场所有者、工程师、技术人员和风力涡轮机制造商可以通过采用维护要求较低的组件，甚至提前告知何时会出现故障，来降低计划外维护的风险。听起来不现实，其实不是。虽然尺寸小，但是纤维刷滑环就是这样的产品。虽然只是总成本和风机设计的一小部分，但滑环在运行中起着关键作用。滑环安装在风力发电机的机舱罩内，通常用于为变桨距动力和控制提供电信号和能量。滑环通过旋转接口传输电力和信号。

滑环的工作原理：

滑动触点通过滑环组件中的旋转接口传递电信号和能量。电刷(或接触电刷)在旋转滑环上滑动，并在其旋转过程中保持不间断的接触。也就是说，固定电刷和旋转滑环之间需要“金属对金属接触”，以确保电信号的正确传输。

纤维刷滑环可以为风力发电机组所有者提供至少1亿转的工作寿命，无需维护，这意味着技术人员在风力发电机组20年的工作寿命中可能只需要更换一次滑环。但并不是所有的滑环都能满足这个要求。事实上，有必要了解滑环组件的设计和结构，以评估其维护需求。

市场分类

市面上大约10%的风机滑环是纤维刷滑环，只需要少量的维护。大部分(约60%)滑环由复合金属刷制成，通常是由金属和石墨烧结而成的导电块。即使这种复合金属刷滑环如其制造商所声称的那样具有高达7500万转的工作寿命，它们也需要经常维护。剩下30%的风机滑环用的是单线贵金属刷(一般是金的)。复合金属刷滑环和单钢丝刷滑环都比纤维刷滑环需要更多的维护。

原因如下：复合电刷的设计是优先磨损电刷，避免滑环磨损，需要足够长的电刷，最大限度延长电刷更换周期。在高功率和/或高可靠性滑环应用中，这种材料面临三大挑战：

1)运行中产生的磨屑是导电的、磨蚀性的、粉末状的，应定期清理;

2)这种刷材对湿度非常敏感。如果相对湿度低于15%或高于85%，会造成磨损不均匀;3)用在信号电平电路中，这些复合电刷会占用很大的空间。

与复合刷设计相比，单刷金属刷滑环的优点是，第一，磨损碎片少，第二，用于信号电路时容量更高。然而，单线金属刷系统也有缺点：

1)单个电刷相对较小的尺寸导致有限的载流能力;

2)比如金与金的接触大多需要润滑，很难一直保持足够的润滑。

目前市场上出现了电源电路用石墨/金属刷、信号电路用金单丝刷的滑环设计。在滑环组件转数低的应用中，这种“混合使用”可以获得可接受的结果。但是在同一个组件中混合“石墨/金属”和“金触金”的电刷会使风机运行不可靠。石墨/金属碎屑会污染金信号触点，产生磨蚀性金属粉末，尤其是有触点润滑油时，会导致信号电路过早失效。

默孚龙科技纤维刷被设计成将多根金属纤维丝束成紧凑的多纤维“刷”。一般这些纤维都是相当于单线设计的贵金属材料，电刷运行的滑环也涂有贵金属。贵金属的使用防止了触点上氧化物和涂层的产生，并确保了非常小的接触力。较小的接触力降低了磨损速度，因此刷子产生的磨损碎屑几乎可以忽略不计。而且，很多金属纤维可以提供优异的导电性和高电流密度，所以工程师可以将纤维刷用于电源和信号电路。

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