[發明專利]一種風電機組葉片凈空檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202011173869.8
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112283048B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 劉河生;張瑞剛;雷航;余成;田曉璇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D7/04;G01B7/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種風力發電機組葉片凈空檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：風電機組葉片A的葉尖在順時針方向將要高速通過塔筒時，PLC控制接觸器觸點吸合，電磁鐵帶電有磁性；

步驟二：風電機組葉片A的葉尖在順時針方向高速通過塔筒時，葉尖位置的繞組線圈通過與電磁鐵之間的相對運動產生感應電動勢；感應電動勢的計算公式如下：

式子中，E為感應電動勢，單位為V；

N為線圈匝數；

為磁通量的變化率，單位為Wb；

Δt為變化時間，單位為s；

步驟三：PLC的模擬量輸入模塊采集感應電流，將感應電流模擬量轉化為數字量傳遞給PLC；

步驟四：PLC檢測該數字量值的大小，從而確定葉片與塔筒的凈空距離；

步驟五：當風電機組葉片A在順時針方向高速通過塔筒后，PLC控制接觸器觸點斷開，電磁鐵失電失去磁性；

步驟六：當風電機組三個葉片依次通過塔筒時，風電機組葉片B、C通過時的控制邏輯和風電機組葉片A采用的步驟一至步驟五中的控制邏輯；

步驟七：當機組運行時檢測到葉片凈空小于設計值一定范圍時，立即啟用附加控制算法；包含以下四個步驟：

1)：假設對于任意型號的機組而言，在極限凈空距離為h1，機組設計凈空值為h2，即當測量到的凈空值小于h1時，機組觸發停機標志位，自動停機；

2)：當測量凈空值h＞h2，機組正常運行，無附加控制條件；

3)：當測量凈空值h＜h1，機組觸發停機標志，無附加控制條件；

4)：當測量凈空值有h2＜h＜h1，機組則需要限制功率來主動降低葉片撓度，即限制的功率根據檢測的凈空值通過插值法來確定；

步驟八：當機組處于由于其他原因造成的停機狀態時，PLC控制接觸器觸點斷開，電磁鐵失電失去磁性；

步驟九：風電機組葉片凈空小于設計值，發生在額定風速、額定風速以上以及強陣風情況，因此針對不同的風速，設計不同的檢測裝置工作周期；具體包含以下四個步驟：

1)：控制程序里設置一個陣風風況的標志L1和強湍流風況的標志L2；當主控程序根據風速值判斷到當前風況為陣風風況時，L1觸發，當主控程序根據風速值判斷到當前風況為強湍流風況時，L2觸發；

2)：當機組運行在額定風速以下且L1和L2均沒有觸發時，設置一個檢測裝置工作的時間間隔T1，此時間間隔T根據輪轂處測量到的1s的平均風速值采用插值方法確定，檢測裝置每隔T1時間來工作一次，間歇性檢測葉片的凈空值；

3)：當機組運行在額定風速以下，同時L1和L2至少有一個觸發時，控制程序縮短檢測裝置工作的時間間隔，調整為T2，每隔T2時間，檢測裝置工作一次；

4)：當機組運行在額定風速或者額定風速以上，同時L1和L2至少有一個觸發時，檢測裝置工作時間間隔根據風輪轉速來確定，假設風輪轉速為n rpm，風輪直徑為2R(m)，塔筒高度為H(m)，離塔筒基礎高度的塔筒直徑為D，則葉片的葉尖線速度為則每個葉片通過塔筒的時間小于t3＝D/v，風輪旋轉一周的時間為假設此時葉片A即將通過塔筒，設為0時刻，則0時刻～t3時刻，控制器控制接觸器觸點閉合，電磁鐵帶電，控制器不輸出控制指令，接觸器觸點斷開，電磁鐵失電；時刻，控制器控制接觸器觸點閉合，電磁鐵帶電，該時間段內葉片B通過塔筒；在控制器不輸出控制指令，接觸器觸點斷開，電磁鐵失電；在控制器控制接觸器觸點閉合，電磁鐵帶電，該時間段內葉片C通過塔筒；

步驟十：當機艙對風方向不同時，控制器通過控制接觸器觸點閉合和斷開實現通過不同的電磁鐵來提供磁場。