[實用新型]風力發電機組的安全鏈系統和風力發電機組

有效

• 申請號: 201520278934.1
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN204646533U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 王迥波;劉勝玉;隋振利
• 申請（專利權）人: 西門子工廠自動化工程有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及風力發電機組的安全領域，尤其涉及風力發電機組的安全鏈系統和風力發電機組。

背景技術

風能作為一種清潔可再生能源，已經成為當前重點發展的能源。風力發電技術是將風能轉換為機械能，進而再將機械能轉化為電能的技術。隨著風力發電技術不斷發展，風力發電機組得到了越來越多的應用。

常見的風力發電機組包括塔筒、機艙、輪轂、轉子葉片、發電機以及變槳系統、剎車系統、變流器等。塔筒設置于地基上，機艙設置于塔頂，發電機設置于機艙，轉子葉片通過輪轂連接在一起，輪轂與發電機連接。這樣當風力發電機組運轉進行發電時，轉子葉片被風力帶動旋轉，進而帶動發電機進行發電。

為了確保安全運行，風力發電機組通常配置安全鏈系統。安全鏈系統可對風力發電機組起保護作用，用于當風力發電機組控制功能失效、內外部損傷或危險事件導致風力發電機組不能保持正常運行時，安全鏈系統可使風力發電機組安全停機，以實現對風力發電機組的保護。安全鏈作為風力發電機組安全運行的最后一道保障，是風力發電機組的一個重要組成部分。

目前常見的風力發電機組的安全鏈系統有以下兩種設計方案：

1.安全鏈保護點硬連線串聯模式

它是由24V直流電源以及關鍵設備的檢測保護點串聯構成的安全鏈回路。正常情況下，安全鏈回路上的所有檢測保護點均處于閉合狀態。安全鏈回路上任意一個安全保護點斷開，該回路將會失電，安全鏈系統通過收槳和機械剎車等實現風力發電機組停機。

2.安全鏈保護點安全繼電器(安全CPU)串聯模式

使用安全繼電器(安全CPU)實現對風力發電機組重要設備的保護監控。安全繼電器(安全CPU)具有多路接點輸入和輸出功能。

實用新型內容

本實用新型的目的之一是提供一種快速識別故障的風力發電機組的安全鏈系統和風力發電機組。

本實用新型的一個方面提供了風力發電機組的安全鏈系統，包括：一個主控制器；一個塔底急停按鈕；一個機艙柜急停按鈕；一個機艙操作盒急停按鈕；一個輪轂超速檢測模塊；至少一個變槳系統檢測模塊；和

與主控制器電連接的復數個分布式安全型輸入輸出模塊，包括：

一個位于塔底的第一安全型輸入輸出模塊，包括：

一個第一安全型輸入模塊，與塔底急停按鈕電連接；和

一個第一安全型輸出模塊，用于控制風力發電機組執行安全操作；

一個位于機艙的第二安全型輸入輸出模塊，包括：

一個第二安全型輸入模塊，與機艙柜急停按鈕和機艙操作盒急停按鈕電連接；和

一個第二安全型輸出模塊，用于控制風力發電機組執行安全操作；以及，

一個位于輪轂的第三安全型輸入輸出模塊，包括：

一個第三安全型輸入模塊，與輪轂超速檢測模塊和至少一變槳系統檢測模塊電連接；和

一個第三安全型輸出模塊，用于控制風力發電機組執行安全操作。

采用分布式安全型輸入輸出模塊作為安全信號的輸入和輸出，能夠快速識別故障。

在風力發電機組的安全鏈系統的另一種示意性的實施方式中，還包括：一個位于塔底的第一安全鏈復位按鈕，與第一安全型輸入模塊電連接；和一個位于機艙的第二安全鏈復位按鈕，與第二安全型輸入模塊電連接。分別在塔底和機艙設置安全鏈復位按鈕能夠很方便地實現安全鏈復位。

在風力發電機組的安全鏈系統的再一種示意性的實施方式中，還包括下列中的一個或復數個：變流器檢測模塊，與第一安全型輸入模塊電連接；扭纜檢測模塊，與第二安全型輸入模塊電連接；和振動檢測模塊，與第二安全型輸入模塊電連接。對變流器、扭纜、振動其中的一個或復數個進行安全保護。

在風力發電機組的安全鏈系統的又一種示意性的實施方式中，第一安全型輸出模塊與機艙電源開關和變流器電連接，分別用于控制機艙電源開關的通斷，和控制變流器執行安全操作；第二安全型輸出模塊與偏航系統電連接，用于控制偏航系統執行安全操作；第三安全型輸出模塊與變槳系統電連接，用于控制變槳系統執行安全操作。第一安全輸出模塊、第二安全輸出模塊、第三安全輸出模塊分別控制不同的安全執行機構進行安全操作，可并行操作、效率高，相互不影響、安全性高。

在風力發電機組的安全鏈系統的又一種示意性的實施方式中，變槳系統檢測模塊有三個，三個變槳系統檢測模塊串聯后接入第三安全型輸入模塊。三個變槳系統檢測模塊串聯，任何一個檢測到故障都會使得安全鏈起作用，更好地保護變槳系統。