[發(fā)明專利]一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪鎖定自動(dòng)控制系統(tǒng)及葉輪鎖定自動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210045922.5
• 申請(qǐng)日: 2012-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102536659A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋冬然;馬學(xué)亮;陳剛?cè)A
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東明陽(yáng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/02
• 分類號(hào): F03D7/02;F03D1/06
• 代理公司: 中山市科創(chuàng)專利代理有限公司 44211
• 代理人: 謝自安

[技術(shù)領(lǐng)域]

本發(fā)明涉及大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪鎖定自動(dòng)控制系統(tǒng)及葉輪的鎖定方法，葉輪鎖定自動(dòng)控制系統(tǒng)將風(fēng)電機(jī)組中的多個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)合起來(lái)，建立一套可以實(shí)現(xiàn)葉輪自動(dòng)鎖定的控制系統(tǒng)。

[背景技術(shù)]

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按結(jié)構(gòu)可以分兩類：垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。對(duì)于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其按空間結(jié)構(gòu)可以分為：輪轂、機(jī)艙、塔筒和塔基四部分。

對(duì)于現(xiàn)階段常見(jiàn)的變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，槳葉及驅(qū)動(dòng)裝置都安裝在輪轂里面。作為連接槳葉與機(jī)艙的部件，輪轂隨槳葉而旋轉(zhuǎn)。槳葉及其驅(qū)動(dòng)裝置是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最重要的部件之一，而作為旋轉(zhuǎn)部件，它也是比較容易出故障而且難以維護(hù)的設(shè)備之一。出現(xiàn)故障時(shí)，修理和維護(hù)人員需要進(jìn)入輪轂對(duì)其進(jìn)行修理及其維護(hù)。

此外，對(duì)于水平軸的兩葉片風(fēng)機(jī)來(lái)講，其所承受的載荷直接取決于兩個(gè)葉片的停留的空間位置：在大風(fēng)或故障長(zhǎng)期停機(jī)情況下，為減小風(fēng)機(jī)承受的載荷，葉輪必須可靠鎖定在水平位置。

國(guó)外設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，關(guān)于葉輪自動(dòng)鎖定方法的相關(guān)描述都沒(méi)有形成翔實(shí)并可應(yīng)用于實(shí)際操作的文檔。例如，在已公開(kāi)的發(fā)明專利“風(fēng)輪機(jī)的自動(dòng)制動(dòng)和鎖定”(國(guó)內(nèi)申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)：200580015653)對(duì)葉輪的鎖定方法進(jìn)行了講解，其中不乏新意，但內(nèi)容較泛，實(shí)際可操作性不強(qiáng)。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段所設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，涉及對(duì)葉輪鎖定的裝置及方法需要維護(hù)人員在機(jī)艙里面手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)葉輪制動(dòng)及鎖定。這樣的情況下，維護(hù)人員采用的一般方式是依靠人力來(lái)推動(dòng)轉(zhuǎn)子，進(jìn)而挪動(dòng)葉輪來(lái)使得葉輪低速旋轉(zhuǎn)至鎖定位置，再依靠轉(zhuǎn)子端制動(dòng)夾來(lái)制動(dòng)葉輪，并釋放葉輪鎖定裝置實(shí)現(xiàn)葉輪鎖定。

顯然，這種依靠維護(hù)人員團(tuán)隊(duì)參與，耗費(fèi)大量勞動(dòng)力，增加勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的手動(dòng)鎖定葉輪方式是迫切需要改進(jìn)的。尤其對(duì)于兩葉片風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，風(fēng)機(jī)每次在停機(jī)后靠維護(hù)人員手動(dòng)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)葉輪鎖定在水平位置是不現(xiàn)實(shí)的。

[發(fā)明內(nèi)容]

針對(duì)上述情況，本發(fā)明提供了一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪鎖定自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)在停機(jī)過(guò)程中對(duì)葉輪的自動(dòng)制動(dòng)及鎖定，在節(jié)約維護(hù)成本、減少勞動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，保證了風(fēng)機(jī)安全。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：

一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪鎖定自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括主制動(dòng)裝置100，從制動(dòng)裝置200，葉輪鎖定裝置300，控制元件400，控制器500，所述葉輪鎖定裝置300包括葉輪鎖定元件320和被鎖定元件310，所述控制元件400包括設(shè)置在主制動(dòng)裝置100上的變槳元件410，設(shè)置在從制動(dòng)裝置200上的從制動(dòng)壓力元件430，驅(qū)動(dòng)葉輪鎖定元件320進(jìn)行鎖定的驅(qū)動(dòng)元件460及設(shè)置在主制動(dòng)裝置100、從制動(dòng)裝置200、葉輪鎖定裝置300上的傳感器；其特征在于，所述控制器500包括風(fēng)電機(jī)組主控制器510以及連接主控制器510的輸入輸出接口單元520；當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入停機(jī)模式后，所述主控制器510順次進(jìn)行如下控制實(shí)現(xiàn)葉輪鎖定：首先驅(qū)動(dòng)主制動(dòng)裝置100中的變槳元件410保證葉輪轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速；然后調(diào)節(jié)從制動(dòng)裝置200中的從制動(dòng)壓力元件430保證葉輪轉(zhuǎn)速以恒速或減速接近于鎖定位置，并在允許的鎖定范圍內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)子剎車；最后，主控制器510通過(guò)傳感器檢測(cè)葉輪的位置，當(dāng)葉輪在主、從制動(dòng)裝置作用下成功停止在允許鎖定范圍內(nèi)，控制驅(qū)動(dòng)元件460來(lái)驅(qū)動(dòng)葉輪鎖定元件320動(dòng)作，使得葉輪鎖定元件320鎖定被鎖定元件310，完成葉輪自動(dòng)鎖定。

所述控制元件400的傳感器包括設(shè)置在主制動(dòng)裝置100上的槳葉角度傳感器420，設(shè)置在從制動(dòng)裝置200上的制動(dòng)壓力傳感器440，設(shè)置在葉輪鎖定裝置300上的鎖定位移傳感器450，設(shè)置在葉輪上的葉輪位置數(shù)字量傳感器470、葉輪位置模擬量傳感器480、葉輪轉(zhuǎn)速傳感器490。

所述驅(qū)動(dòng)元件460順次連接有延時(shí)繼電器610和中間繼電器620，所述繼電器610/620同時(shí)導(dǎo)通時(shí)驅(qū)動(dòng)元件460進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鎖定元件320完成鎖定；在所述延時(shí)繼電器610上連接有觸發(fā)其導(dǎo)通的葉輪位置數(shù)字量傳感器470的常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)葉輪可靠停止在允許鎖定位置時(shí)，葉輪位置數(shù)字量傳感器470的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合而使得繼電器610延時(shí)導(dǎo)通；所述中間繼電器620通過(guò)輸入輸出接口單元520與主控制器510連接，所述主控制器510從輸入輸出接口單元520接收到葉輪位置數(shù)字量傳感器的信息后使中間繼電器620導(dǎo)通。

如上所述，當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入停機(jī)模式后，葉輪鎖定的順序控制包括如下三個(gè)步驟：

首先，主控制器510驅(qū)動(dòng)主制動(dòng)裝置100中的變槳元件410保證葉輪轉(zhuǎn)速低于設(shè)定轉(zhuǎn)速；