一种风力发电机组超速主动偏航侧风系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机组偏航技术领域，具体而言，涉及一种风力发电机组超速主动偏航侧风系统。


背景技术：

2.目前，早期风电场机组从建设投产至今最长运行时间已超过10年，伴随着机组运行年限的增加，安全问题逐步日益暴露。近些年，特别是受风电机组运行环境和状态的影响，风电场风力发电机组超速飞车、倒塔等情况时有发生，对于风电机组安全运行影响极大。
3.风电机组发生超速飞车的主要原因是桨叶不能顺桨到停机位置，此时叶轮基本处于正对风状态，加剧风能吸收，会导致叶轮转速不断增加，如果得不到及时控制，很容易造成机组叶片、主轴、主轴轴承、齿轮箱、联轴器和发电机等传动链部件损坏，严重时进而导致超速飞车、倒塔等灾难性事故，造成重大经济损失；而影响桨叶不能顺桨到停机位置的原因有电网失电、变桨机械部分卡死、变桨系统故障等。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种风力发电机组超速主动偏航侧风系统，其能够在风力发电机组超速转动时进行偏航控制，避免事故的发生。
5.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
6.一种风力发电机组超速主动偏航侧风系统，包括采集装置、偏航plc控制柜、偏航变频器以及偏航驱动系统，所述采集装置通过逻辑电路与所述偏航plc控制柜的输入端连接，所述偏航plc控制柜的输出端连接所述偏航变频器的输入端，所述偏航变频器的输出端连接所述偏航驱动系统。
7.优选地，所述采集装置包括轮毂滑环编码器、发电机编码器、叶轮转速监测超速继电器、风速风向仪、机组plc控制柜以及偏航计数器，
8.其中，所述叶轮转速监测超速继电器的第一输出端、轮毂滑环编码器的输出端以及发电机编码器的输出端分别连接或门电路的输入端；所述机组plc控制柜的第一输出端以及所述或门电路的输出端连接第一与门电路的输入端；
9.所述偏航plc控制柜的第一输出端连接第一非门电路的输入端，所述偏航plc控制柜的第二输出端连接第二非门电路的输入端，所述偏航plc控制柜的第三输出端连接第三非门电路的输入端，所述第一非门电路、第二非门电路以及第三非门电路的输出端均连接第二与门电路的输入端；
10.所述第二与门电路的第一输出端、第一与门电路的输出端以及所述机组plc控制柜的第二输出端均连接第三与门电路的输入端，所述第三与门电路的输出端连接所述偏航plc控制柜的第一输入端；
11.所述偏航计数器的输出端、叶轮转速监测超速继电器的第二输出端以及偏航plc
控制柜的第四输出端分别连接第四与门电路的输入端，所述第四与门电路的输出端以及第二与门电路的第二输出端分别连接第五与门电路的输入端，所述第五与门电路的输出端连接所述偏航plc控制柜的第二输入端，所述偏航plc控制柜的第五输出端以及第六输出端分别与所述偏航变频器连接；
12.所述风速风向仪与所述偏航plc控制柜连接。
13.优选地，所述叶轮转速监测超速继电器设于叶轮法兰盘处。
14.优选地，所述风力发电机组超速主动偏航侧风系统还包括偏航动作控制电路，所述偏航动作控制电路的输入端连接所述偏航plc控制柜，所述偏航动作控制电路的输出端连接所述偏航变频器。
15.优选地，所述偏航动作控制电路包括第一延时继电器、第二延时继电器、第三延时继电器、第四延时继电器以及中间继电器，
16.其中，第一延时继电器的第一端、第二延时继电器第一触点的第一端、中间继电器第一触点的第一端、中间继电器第二触点的第一端、中间继电器第三触点的第一端以及中间继电器第四触点的第一端连接所述偏航plc控制柜的高电平端；
17.所述第二延时继电器第一触点的第二端与所述第一延时继电器的线圈连接；
18.所述第一延时继电器的第二端与所述中间继电器的线圈连接；
19.所述中间继电器第一触点的第二端与所述第二延时继电器的线圈连接；
20.所述中间继电器第二触点的第二端连接所述第二延时继电器第二触点的第一端，所述第二延时继电器第二触点的第二端连接所述第三延时继电器的线圈，所述第二延时继电器第二触点的第二端还连接所述第三延时继电器的第一端；
21.所述中间继电器第三触点的第二端连接所述第二延时继电器第三触点的第一端，所述第二延时继电器第三触点的第二端连接所述第四延时继电器的线圈，所述第二延时继电器第三触点的第二端还连接所述第四延时继电器的第一端；
22.所述延时继电器的线圈、中间继电器的线圈、第二延时继电器的线圈、第三延时继电器的线圈以及第四延时继电器的线圈均连接低电平端；
23.所述第三延时继电器的第二端、第四延时继电器的第二端以及中间继电器第四触点的第二端分别与所述偏航变频器。
24.优选地，所述偏航动作控制电路还包括报警指示灯，所述报警指示灯的一端连接所述偏航plc控制柜的高电平端，所述报警指示灯的另一端连接所述低电平端。
25.优选地，所述第三延时继电器以及第四延时继电器的延时时间为1-2s。
26.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
27.本实用新型很好的在机组plc柜运行异常时第一时间启动偏航驱动系统实现机组超速偏航侧风保护，使机组超速后安全性能得到保障，可以大大降低机组发生超速、飞车及倒塔的风险；
28.本实用新型设计合理、结构简单，实用性强。
附图说明
29.图1为本实用新型实施例1提供的风力发电机组超速主动偏航侧风系统的结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例1提供的风力发电机组超速主动偏航侧风系统的逻辑电路结构示意图；
31.图3为本实用新型实施例1提供的风力发电机组超速主动偏航侧风系统的逻辑电路的逻辑示意图；
32.图4为本实用新型实施例1提供的风力发电机组超速主动偏航侧风系统的偏航动作控制电路的电路图。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.实施例1
35.如图1-4所示，一种风力发电机组超速主动偏航侧风系统，包括采集装置、偏航plc控制柜、偏航变频器以及偏航驱动系统，所述采集装置通过逻辑电路与所述偏航plc控制柜的输入端连接，所述偏航plc控制柜的输出端连接所述偏航变频器的输入端，所述偏航变频器的输出端连接所述偏航驱动系统。采集装置用于监测机组plc运行状态、叶轮转速、发电机转速、风速、风向以及相对于风向的机舱位置信号；偏航plc控制柜用于接收采集装置采集的信号，并对信号进行监测，控制偏航变频器工作，偏航变频器用于控制偏航驱动系统，以实现机组紧急侧风偏航功能。当机组的plc控制器的控制状态异常(无法实现“在控”)时，本实用新型主动介入实现机组自动应急偏航侧风90度，以减低叶轮载荷。
36.所述采集装置包括轮毂滑环编码器、发电机编码器、叶轮转速监测超速继电器、风速风向仪、机组plc控制柜以及偏航计数器；轮毂滑环编码器用于采集轮毂转速，发电机编码器用于采集发电机的转速，叶轮转速监测超速继电器用于采集叶轮转速；机组plc控制柜用于向偏航plc控制柜的传输机组plc的运行状态，其中还包括安全链状态；风速风向仪用于监测环境中的风速及风向；偏航计数器用于采集相对于风向机舱位置。在本实用新型中，轮毂滑环编码器、发电机编码器、风速风向仪、偏航计数器以及机组plc控制柜均为风力发电机组原有装置，而叶轮转速监测超速继电器为新增设备，用于独立监测叶轮转速，为了避免原有主站plc异常情况下，无法监测到叶轮转速而增加。在本实施例中，叶轮转速监测超速继电器采用turck超速继电器。
37.采集装置与偏航plc控制柜通过逻辑电路连接，其中逻辑电路如下：
38.所述叶轮转速监测超速继电器的第一输出端、轮毂滑环编码器的输出端以及发电机编码器的输出端分别连接或门电路的输入端；所述机组plc控制柜的第一输出端以及所述或门电路的输出端连接第一与门电路的输入端；机组plc控制柜的第一输出端向偏航plc控制柜发送机组安全链的状态。
39.所述偏航plc控制柜的第一输出端连接第一非门电路的输入端，所述偏航plc控制柜的第二输出端连接第二非门电路的输入端，所述偏航plc控制柜的第三输出端连接第三非门电路的输入端，所述第一非门电路、第二非门电路以及第三非门电路的输出端均连接第二与门电路的输入端；偏航控制柜的第一输出端向偏航控制柜反馈偏航plc控制柜的电
源状态，偏航控制柜的第二输出端向偏航控制柜反馈偏航plc控制柜的工作状态，偏航控制柜的第三输出端向偏航控制柜反馈偏航变频器的工作状态。
40.所述第二与门电路的第一输出端、第一与门电路的输出端以及所述机组plc控制柜的第二输出端均连接第三与门电路的输入端，所述第三与门电路的输出端连接所述偏航plc控制柜的第一输入端；机组plc控制柜的第二输出端用于向偏航plc控制柜反馈机组plc控制柜的工作状态。
41.所述偏航计数器的输出端、叶轮转速监测超速继电器的第二输出端以及偏航plc控制柜的第四输出端分别连接第四与门电路的输入端，所述第四与门电路的输出端以及第二与门电路的第二输出端分别连接第五与门电路的输入端，所述第五与门电路的输出端连接所述偏航plc控制柜的第二输入端，所述偏航plc控制柜的第五输出端以及第六输出端分别与所述偏航变频器连接；偏航计数器向偏航plc控制柜反馈偏航工作完成后，机舱方向与主方向的夹角值，叶轮转速监测超速继电器的第二输出端用于向偏航plc控制柜反馈偏航动作完成后的叶轮转租监测值，偏航plc控制柜的第四输出端用于向偏航plc控制器反馈偏航工作的运行时间。
42.所述风速风向仪与所述偏航plc控制柜连接。风速风向仪用于监测风速风向，并向偏航plc控制柜传输，使得偏航plc控制柜能够判断偏航反向。
43.所述叶轮转速监测超速继电器设于叶轮法兰盘处。
44.所述风力发电机组超速主动偏航侧风系统还包括偏航动作控制电路，所述偏航动作控制电路的输入端连接所述偏航plc控制柜，所述偏航动作控制电路的输出端连接所述偏航变频器。
45.所述偏航动作控制电路包括第一延时继电器1kt、第二延时继电器2kt、第三延时继电器3kt、第四延时继电器4kt以及中间继电器1ka，
46.其中，第一延时继电器1kt的第一端、第二延时继电器2kt第一触点的第一端、中间继电器1ka第一触点的第一端、中间继电器1ka第二触点的第一端、中间继电器1ka第三触点的第一端以及中间继电器1ka第四触点的第一端连接所述偏航plc控制柜的高电平端；
47.所述第二延时继电器2kt第一触点的第二端与所述第一延时继电器1kt的线圈连接；
48.所述第一延时继电器1kt的第二端与所述中间继电器1ka的线圈连接；
49.所述中间继电器1ka第一触点的第二端与所述第二延时继电器2kt的线圈连接；
50.所述中间继电器1ka第二触点的第二端连接所述第二延时继电器2kt第二触点的第一端，所述第二延时继电器2kt第二触点的第二端连接所述第三延时继电器3kt的线圈，所述第二延时继电器2kt第二触点的第二端还连接所述第三延时继电器3kt的第一端；
51.所述中间继电器1ka第三触点的第二端连接所述第二延时继电器2kt第三触点的第一端，所述第二延时继电器2kt第三触点的第二端连接所述第四延时继电器4kt的线圈，所述第二延时继电器2kt第三触点的第二端还连接所述第四延时继电器4kt的第一端；
52.所述延时继电器的线圈、中间继电器1ka的线圈、第二延时继电器2kt的线圈、第三延时继电器3kt的线圈以及第四延时继电器4kt的线圈均连接低电平端；
53.所述第三延时继电器3kt的第二端、第四延时继电器4kt的第二端以及中间继电器1ka第四触点的第二端分别与所述偏航变频器。
54.所述偏航动作控制电路还包括报警指示灯，所述报警指示灯的一端连接所述偏航plc控制柜的高电平端，所述报警指示灯的另一端连接所述低电平端。
55.所述第三延时继电器3kt以及第四延时继电器4kt的延时时间为1-2s。
56.偏航动作的具体过程如下：
57.(1)偏航plc控制柜时刻监测机组的转速1(轮毂转速)、转速2(发电机转速)和转速3(叶轮转速监测超速继电器)三者信号是否超过设定限值。
58.(2)当偏航plc控制柜监测机组plc控制柜运行状态处于异常时，判断存在超速风险，启动偏航侧风功能。即输出启动信号，1kt延时得电动作(加延时防止误启动)，辅助触点随相应动作；继电器1ka得电，辅助触点随相应动作；
59.(3)偏航plc控制柜结合风速、风向、机舱位置(扭缆位置)等信号，择优选取左偏或右偏方向(避免扭缆的同时，尽快偏离主风向)，计算完成偏航侧风90度所需时间作为设定时间，2kt延时继电器开始计时。
60.(4)偏航plc控制柜对应输出左偏或右偏指令，左偏(右偏)延时继电器3kt(4kt)延时1-2s后动作(延时是等待偏航刹车完全打开)，打开偏航驱动刹车后，根据偏航plc控制柜发出左偏或右偏指令，由偏航变频器驱动偏航电机开始向侧风向偏航；
61.(5)当2kt延时继电器时间到达设定时间后，判断此时机舱位置、轮毂转速和叶轮转速，是否到达预设要求。若达到定值，则停止偏航，2kt延时得电动作，左偏(右偏)停止，同时1kt失电，完成紧急偏航任务；若未达到预设定值，则2kt动作后，偏航plc控制柜再次执行(2)过程，继续启动紧急偏航，直至机舱与主风向始终保持90度夹角、叶轮转速基本趋于低速为止。
62.(6)登塔人员根据设置的报警指示灯，可及时发现及采取处理措施。
63.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。