[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機組葉片凈空檢測方法及裝置

有效

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• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112283048B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉河生;張瑞剛;雷航;余成;田曉璇
• 申請（專利權(quán)）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(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機組葉片凈空檢測方法及裝置，根據(jù)固定在塔筒上的電磁鐵和固定在葉片上的繞組線圈發(fā)生高速相對運動的原理產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該感應(yīng)電動勢經(jīng)由線圈、滑動變阻器、浪涌保護器以及模擬量輸入模塊組成的閉合回路形成感應(yīng)電流，從而控制器可以通過模擬量輸入模塊實時、精確感知葉片的凈空距離；所述的控制邏輯可以極大限度的提高該裝置的工作效率，降低風(fēng)電機組因為不必要的停機而帶來的發(fā)電量損失。該裝置簡單、高效、易維護，降低了機組的安全風(fēng)險，提高了風(fēng)電場的經(jīng)濟效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)電機組檢測及控制領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電機組葉片凈空檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的迅猛發(fā)展，風(fēng)電機組大型化的趨勢越來越明顯，機組的大型化趨勢對機組的穩(wěn)定運行、可靠性等提出了越來越嚴(yán)格的要求。機組在湍流強度大、陣風(fēng)風(fēng)況下的運行會使葉片的撓度變大，有可能發(fā)生葉片打塔的現(xiàn)象，葉片打塔輕則損壞葉片，重則發(fā)生倒塔。同時，巨大的風(fēng)輪直徑使得風(fēng)切變對機組運行安全造成了越來越大的困擾。無論哪一種故障，帶來的發(fā)電量損失和設(shè)備更換損失都是非常巨大的。因此，實時檢測葉片的凈空在風(fēng)電機組風(fēng)輪直徑越來越大的當(dāng)下是非常重要且有必要的。

現(xiàn)如今，對于風(fēng)電機組葉片凈空的檢測主要有兩種方式。其一為激光檢測：激光檢測容易受天氣影響，會出現(xiàn)誤判的現(xiàn)象，從而可靠性不高；其二為雷達探頭檢測：雷達探頭也容易受到其他物體干擾而發(fā)生誤判、所要求的探頭數(shù)量較多、經(jīng)濟性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出了一種可以實時感知葉尖凈空的方法及裝置，該裝置所應(yīng)用的該方法更加全面和準(zhǔn)確，從而使機組運行更加安全，減少不必要的發(fā)電量損失。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種風(fēng)力發(fā)電機組葉片凈空檢測方法，包括以下步驟：

步驟一：風(fēng)電機組葉片A的葉尖在順時針方向?qū)⒁咚偻ㄟ^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(fēng)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(chǎn)生感應(yīng)電動勢；

步驟三：PLC的模擬量輸入模塊采集感應(yīng)電流，將感應(yīng)電流模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳遞給PLC；

步驟四：PLC檢測該數(shù)字量值的大小，從而確定葉片與塔筒的凈空距離；

步驟五：當(dāng)風(fēng)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(dāng)風(fēng)電機組三個葉片依次通過塔筒時，B、C葉片通過時的控制邏輯和A的一樣；

步驟七：當(dāng)機組運行時檢測到葉片凈空小于設(shè)計值一定范圍時，立即啟用附加控制算法；

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

步驟九：風(fēng)電機組葉片凈空小于設(shè)計值，絕大多數(shù)發(fā)生在額定風(fēng)速附近、額定風(fēng)速以上、強陣風(fēng)情況以及其他故障狀態(tài)，因此針對不同的風(fēng)速，設(shè)計不同的檢測裝置工作周期；

步驟十：當(dāng)機艙對風(fēng)方向不同時，控制器控制不同的電磁鐵來提供磁場。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟二中，感應(yīng)電動勢的計算公式如下：

式子中，E為感應(yīng)電動勢，單位為V；

N為線圈匝數(shù)；

為磁通量的變化率，單位為Wb；

Δt為變化時間，單位為s。

本發(fā)明進一步的改進在于，所述步驟七包含以下四個步驟：