科普 | 什么是风电滑环？

风电是一种清洁、可再生的能源，利用‌风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此受到世界各国的重视。

（资料图：明阳集团）

在风机中，不论是直驱式风电机组还是双馈异步风电机组，都会有一个关键部件：滑环。滑环是整个风力发电机组运动部分与控制的连接介质，如果桨叶是臂膀，主控是大脑，那滑环就是整个系统的神经中枢。因此，滑环是风力发电机组中一个不可或缺的部分。

滑环的定义

滑环，也称旋转电气接口、电气旋转关节，是负责为旋转体连通、输送能源与信号的电气部件。也可通俗的统称为“旋转连通”或“旋通”。

滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由旋转与静止两大部分组成。旋转部分连接设备的旋转结构并随之旋转运动，称为“转子”，静止部分连接设备的固定结构的能源，称为“定子”。

（资料图：宜顺机电-精密滑环）

风电滑环一般由金属材料制成，它被安装在风力发电机的转子上，并固定在支架上，是风力发电机的重要组成部分之一，负责整个风力发电机系统的功率、控制信号及数据的传输。

风电滑环的组成

风电滑环主要是由弹性材料（电刷）、滑动触点表面材料（导电环、精密小钢轴承）、绝缘塑胶材料、树脂粘合材料组成。

导电环（转子）：安装在旋转部件上，由一个或多个金属环构成，每个环代表一个独立的传输通道。这些环负责在旋转中传递电流、信号或流体。

电刷（定子）：固定在不旋转的部件上，通常由耐磨材料制成，如含贵金属的合金，用于与旋转的导电环保持接触。电刷通过轻微的压力与导电环接触，确保在旋转中维持稳定的导电性能。

风电滑环的位置是安装在传动轴上，如机组输出轴，增速箱的输入轴与输出轴。主要结构是由外壳、内芯、碳刷、导轮等组成。

外壳是风机滑环的外部保护罩，通常由金属材料制成。其主要作用是保护内部零件免受外界环境的影响，并提供一个安装位置。

内芯是风机滑环的核心零件，通常由金属材料制成。其主要作用是支撑碳刷和导轮，并提供电气接触点。

碳刷是风机滑环中最重要的零件之一，分为石墨材料、复合金属刷、纤维刷等。其主要作用是在旋转时与导轮接触，实现电气传输。碳刷需要具有良好的导电性能和耐磨性，能够在长时间运转中保持稳定的电气接触。

（资料图：宜顺机电-碳刷）

导轮是风机滑环中另一个重要的零件，通常由金属材料制成。其主要作用是在旋转时与碳刷接触。导轮通常采用球形或圆柱形设计，具有较大的接触面积和较小的摩擦阻力。

风电滑环工作原理

滑环通过贵金属的导电环道与刷针接触传递电流和信号。

（资料图：默孚龙）

1、当设备旋转时，导电环随转子一起转动，而电刷保持静止。

2、电刷通过与旋转的导电环表面接触，形成动态的电接触点，从而在旋转运动中传输电流或信号。

3、设计上会采用精密的材料和工艺，确保接触点的低电阻和长寿命，减少磨损和电弧的产生，提高传输的稳定性和可靠性。

4、在使用过程中，为了保证传输效果，需要对滑环进行定期保养和维护。

风电滑环作用

电能传输：滑环作为导电连接，能够传输电能，实现风电机内部电能的传输。

信号传输：滑环还可以传输信号，如控制信号、测量信号等，使得风电机能够实现自动控制。

保护传动系统：风力发电机在高速旋转时，需要承受大量的机械应力，此时滑环的作用就显得尤为重要。滑环可以保护风电机传动系统，防止机械结构被损坏，延长风电机的使用寿命。

滑环分类

按材质分类

目前使用的滑环主要有单丝（金合金材料）、弹性材料和金合金的结合、碳纤维（银刷丝束）、电触头形式、多刷头式电刷、墨合金碳刷。

单丝金合金材料优点是一次性折弯成型、稳定性比较好、耐磨性好，缺点弹性有些不足。

弹性材料和金合金结合有很好的弹性。弹性材料模具造型设计与生产，特殊角度设计保证每根刷丝力均衡，触点耐磨性好。

碳纤维滑环的设计采用刷硬和环软这个特性，这样的设计可以更好的作为摩擦负匹配，环以银为主要材料，银有很好的润滑性,这样的设计对环寿命要求较高，所以环要大。缺点是环的直径大了，磨损下来磨削会较多。

电触头形式弹性材料和金合金触头结合有很好的弹性，触头耐磨性好，单刷通过的电流大，触头式刷丝适合与平滑式环道匹配。滑环用到年限时更换刷丝相对方便，滑环设计时刷丝一般作为滑环的定子。

多刷头式电刷是弹性材料和金合金多刷头结合有很好的弹性。多刷头能够保证与平滑式环道更多接触。

墨合金碳刷是由弹性材料和石墨合金结合有很好的弹性，石墨合金结合耐磨性好，单刷通过的电流大，触头式刷丝适合与平滑式环道匹配，在旋转运动中容易产生磨损物，需要定期清理和保养，成本低。

按用途分类

主滑环：用于从塔基向旋转的机舱和叶片控制系统传输电力。

变桨滑环：用于叶片调节（变桨系统），确保叶片能够根据风速变化调整角度，以优化风能捕获效率。

（资料图：摩腾-变桨滑环）

编码器滑环：与风电滑环一起使用，用于监测风力发电机的转速和位置信息。

通信滑环：传输控制信号和数据，如温度监控、振动分析和其他状态监测数据。

风机滑环组装

1、收到滑环后打开所有的包装，准备好所需材料和工具，检查所有的配件是否齐全且完好无损。

2、将底部固定板放置在适当位置上，并用螺丝将其牢固安全；确认转子轴与底部固定板对正，在两者间加入合适数量密封垫片进行调节。（仔细选择合适数量及规格大小密封垫片以确保稳定性和可靠性，并使用扭矩扳手按照制造商建议数值紧固螺丝。）

3、将滑环组件放置在转子轴上，并确保与底部固定板对齐，使用适当的工具将滑环组件牢固地连接到转子轴上。（安装过程中避免使用不合适或损坏的工具以防止零件受损；确认所有螺纹和接口都正确配套并紧密连接。）

4、安装顶部盖板并用螺丝进行固定。（仔细检查顶部盖板是否完整、无缺陷及符合要求。）

5、组装完成后，检查每个联接点是否稳定可靠，没有松动现象；进行旋转试验以确认运作正常，并观察有无异常噪音或振动等情况出现。

风电滑环清洗

1、确定清洗材料和工具：根据实际情况确定所需的清洗溶剂、刷子、软布等清洗材料，并准备所需的工具，如梯子、安全带等。

2、清理工作区域：对待清洗的风电滑环进行周围环境的清理，确保工作区域干净整洁，避免杂物掉落到滑环上。

3、涂抹清洗溶剂：施工人员需要在滑环表面均匀涂抹清洗溶剂，并等待一定时间，让溶剂彻底渗透污垢。

4、刷洗滑环表面：使用刷子对滑环表面进行刷洗，力度要适中，以免损坏滑环表面。刷洗过程中，要特别注意滑环表面的凹槽和凸起部分。

5、擦拭清洗：用软布对滑环表面进行擦拭，将溶剂和污垢彻底清除，保持滑环表面干净。

6、检测滑环表面：对清洗后的滑环表面进行全面检测，确保没有残留的污垢和异物，同时检查滑环表面是否有损坏或磨损。

7、润滑滑环表面：根据实际情况，在滑环表面涂抹适量的润滑油或脂，保证滑环的正常运转和减少磨损。

8、清理工作区域：清洗完成后，需要及时清理工作区域，清除任何残留的清洗溶剂和污垢，确保工作区域整洁。

9、检查工作质量：施工人员需要对清洗后的滑环进行全面检查，确保清洗彻底，滑环表面光洁。

滑环的故障与维护

滑环故障

1、防护等级不够，机组内产生的油雾进入滑环内部，使滑环绝缘性能降低，甚至滑环会短路，烧损现象。

2、电刷摩擦产生的粉尘污染，使滑环绝缘性能降低，这个无法避免，需要定期维护，当这个污染程度较严重时滑环会短路，烧损现象。

3、弹簧/弹片弹力的疲劳，这意味着电刷刷压无法保证而引起的接触不良，可能造成打火花现象对铜环表面烧损，严重时会烧断刷丝。

4、接触材料不良，尤其是碳刷，如果碳刷质量差，粉尘颗粒粗硬，会造成粉尘多，使滑环绝缘性能降低，寿命短。

5、抗干扰性弱，电火花现象(尤其是大电流打火花现象)，线路交叉等均会对信号产生影响。

6、抗震性差，会造成波动不良，影响信号丢失，温升过高，严重时产生火花，对铜环表面烧损，甚至会烧断刷丝。

7、其他，主要指人为因素，比如说刷线碰弯，线拉断，接线位置不正确，清理不干净。

滑环维护

检查电刷及滑道的润滑

滑环体必须使用专用润滑油润滑。如果没有油膜，必须用不掉纤维的布擦干净，然后喷润滑油。整个滑道应该被油湿润，使得在电刷上形成油滴。

滑动道上或电刷上不得有纤维或粗颗粒。杂物会把电刷抬起，引起传输中断，甚至导致电刷打火而使滑环损坏。

电刷和电刷板更换

损坏的电刷板，损坏或者变蓝的电刷都必须更换。

把电刷从电刷装置中取出，用新的取代。电刷板的更换首先要松开端子盒中的电缆，然后把板拧下来。新板要装上电刷，然后调整，使电刷对中于轨道上的槽。螺钉涂抹螺纹紧固胶，并用至少7Nm的力拧紧。

更换电刷或者电刷板以后滑环要重新清洁并上油。维护完成后重新装好滑环外壳。不能有异物进入壳体里，不要有电缆被壳体压住。检查壳体上的密封件，如有必要，进行更换。滑环工作前，应再次检查所有连接是否正确牢固。

代表企业

宜顺机电

大连宜顺机电有限公司成立于2005年，是专业从事风力发电配套产品的研发、设计、制造、销售和服务于一体的高新技术企业。

（资料图：宜顺机电）

公司产品主要有滑环刷架、偏航集电环、变桨滑环、接地装置、电刷等，系列产品功率覆盖0.75MW-16MW、广泛应用于内陆、高原、沿海、海上等各类型的2000多个风场，为行业内90%以上客户提供服务。

摩腾

摩腾科技（上海）有限公司成立于2004年，公司发展初期，主要提供碳制品和滑环产品的代工服务，中期走向自主研发设计、制造、销售及服务于一体的发展道路，专业开发碳制品、电刷、刷架、滑环系统等产品，广泛应用于风电、火电、水电、铁路、航空、船舶、医疗、纺机、线缆、钢厂、消防、冶金、矿山、工程机械、橡胶等多个行业领域。摩腾自2006年进入风电行业，服务风电行业20年，为行业90%以上客户提供服务，摩腾风电滑环系列产品广泛应用于内陆、高原、沿海及海上各类型数千个风场。

默孚龙

深圳市默孚龙科技有限公司是国内最早从事滑环(360°旋转导电通气装置)技术研究，生产，销售的公司之一，于2013年成立深圳工厂，并涉足国内高端滑环行业，其产品在民用和工业得到广泛应用，并于2013年进入航空航天和军用领域，尤其对行业定制滑环经验丰富，60%以上的销售是定制产品，拥有超过10000种滑环图纸数据库。

（资料图：默孚龙-风电滑环）

公司长期以来为各军工，航空，航海，风力发电，自动化设备，各研究所及院校提供各种高精密导电滑环和技术支持，成熟完善的解决方案和可靠的品质，得到行内高度认可，成为其各种高要求，高精密导电滑环首选合作商。

来源：百度文库，能课堂、华盛电气技术、北京华信立达电力等