CN102818519A - 风力发电机组变桨方向和角度的检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风力发电机组变桨方向和角度的检测装置及其检测方法，检测装置包括：变桨轴承、接近开关安装支架和霍尔接近开关，将所述接近开关安装支架固定在轮毂上靠近所述变桨轴承内齿圈的位置，两个所述霍尔接近开关固定在所述接近开关安装支架上。本发明的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置及其检测方法结构简单，成本较低。

Description

风力发电机组变桨方向和角度的检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其是一种风力发电机组变桨方向和角度的检测装置及其检测方法。
背景技术
目前，在大型风力发电机组的变桨系统中，一般采用冗余编码器配置，每一台变桨电机轴上装有一个绝对值编码器，同时在变桨轴承附近装有一个测量桨距角的冗余绝对值编码器，该冗余编码器需要小齿轮与变桨轴承啮合，通过小齿轮传动来检测变桨方向和角度。当两个编码器的角度偏差过大时，变桨系统收桨以保护风机，防止编码器故障后变桨系统继续运行。在该方案中，虽然冗余绝对值编码器的精度较高，但传动结构较复杂，冗余编码器承受的扭矩较大，如果没有专用的减震措施容易损坏编码器，另外，冗余绝对值编码器以及接口控制模块的成本也较高。
霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔接近开关。当磁性物件移近霍尔接近开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。
发明内容
本发明提出一种风力发电机组变桨方向和角度的检测装置及其检测方法，结构简单，成本较低。本发明所采用的技术方案具体是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种风力发电机组变桨方向和角度的检测装置，包括：变桨轴承、接近开关安装支架和霍尔接近开关，将所述接近开关安装支架固定在轮毂上靠近所述变桨轴承内齿圈的位置，两个所述霍尔接近开关固定在所述接近开关安装支架上。
优选地，所述霍尔接近开关与所述变桨轴承的齿面的距离可调。
优选地，两个所述霍尔接近开关的纵轴线的距离为变桨轴承齿距的1.25倍。
另一方面，本发明还提供了一种风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法，其中，所述风力发电机组变桨方向和角度的检测装置包括：变桨轴承、接近开关安装支架和霍尔接近开关，将所述接近开关安装支架固定在轮毂上靠近所述变桨轴承内齿圈的位置，两个所述霍尔接近开关固定在所述接近开关安装支架上，所述霍尔接近开关与齿面的距离可调，两个所述霍尔接近开关的纵轴线的距离为变桨轴承齿距的1.25倍；所述风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法包括步骤：
a.两个所述霍尔接近开关通过屏蔽电缆接入变桨控制器的高速计数模块;
b.在变桨时,两个所述霍尔接近开关将其与所述变桨轴承内齿圈的相对运动转化为近似方波的信号;
c.PLC内部程序对所述霍尔接近开关的输出信号进行判断和计算得出变桨的方向和角度。
优选地，当所述变桨轴承齿圈转动时，两个所述霍尔接近开关的输出信号发生变化，两个所述霍尔接近开关输出信号有0、1、2、3四种状态序列。
优选地，当两个所述霍尔接近开关的输出信号出现0转换为2,1转换为3,2转换为0或者3转换为1时，可判断两个所述霍尔接近开关安装的相对位置存在问题。
优选地，当两个所述霍尔接近开关的输出信号2转换为3，可判断变桨系统顺时针转动。
优选地，当两个所述霍尔接近开关的输出信号3转换为2，可判断变桨系统逆时针转动。
优选地，在变桨系统校零时，变桨控制器将当时的桨距角标定为0度，通过所述变桨轴承内齿圈的齿数可以计算出每个脉冲信号对应的角度，当所述变桨轴承顺时针或逆时针转动的瞬间，变桨控制器根据高速计数器得到的数据计算出所述变桨轴承转过的角度。
本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置，结构简单，成本较低，检测方法也比较简单，易操作。
附图说明
图1是本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的结构示意图；
图2是本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的霍尔接近开关输出信号图；
图3是本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的信号状态转换图；
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的结构示意图，如图1所示，本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置，其包括：包括：变桨轴承1、接近开关安装支架2和霍尔接近开关3，将接近开关安装支架2固定在轮毂上靠近变桨轴承1内齿圈的位置，两个霍尔接近开关3固定在接近开关安装支架2上，霍尔接近开关3与变桨轴承的齿面的距离可调，两个霍尔接近开关3的纵轴线的距离为变桨轴承齿距的1.25倍。
本发明明具体实施例中，还提供一种风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法，其中，风力发电机组变桨方向和角度的检测装置包括：变桨轴承1、接近开关安装支架2和霍尔接近开关3，将接近开关安装支架2固定在轮毂上靠近变桨轴承1内齿圈的位置，两个霍尔接近开关3固定在接近开关安装支架2上，霍尔接近开关3与齿面的距离可调，两个霍尔接近开关3的纵轴线的距离为变桨轴承齿距的1.25倍；风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法包括步骤：
a.两个霍尔接近开关3通过屏蔽电缆接入变桨控制器的高速计数模块;
b.在变桨时,两个霍尔接近开关3将其与变桨轴承1内齿圈的相对运动转化为近似方波的信号;
c. PLC（可编程控制器）内部程序对霍尔接近开关3的输出信号进行判断和计算得出变桨的方向和角度。
图2是本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的霍尔接近开关输出信号图，如图2所示，当变桨轴承1齿圈转动时，两个霍尔接近开关3的输出信号发生变化，两个霍尔接近开关3输出信号有下面四种状态序列：
0（LL）
1（HL）
2（HH）
3（LH）
图3是本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的信号状态转换图，如图3所示，当两个霍尔接近开关3的输出信号出现0转换为2,1转换为3,2转换为0或者3转换为1时，可判断两个霍尔接近开关3安装的相对位置存在问题；当两个霍尔接近开关3的输出信号2转换为3，可判断变桨系统顺时针转动；当两个霍尔接近开关3的输出信号3转换为2，可判断变桨系统逆时针转动。
在变桨系统校零时，变桨控制器将当时的桨距角标定为0度，通过变桨轴承1内齿圈的齿数可以计算出每个脉冲信号对应的角度，当变桨轴承1顺时针或逆时针转动的瞬间，变桨控制器根据高速计数器得到的数据计算出变桨轴承1转过的角度，从而增加或减少相应的角度，得到最新的桨距角，并将该数据存入变桨PLC，并要使该数据掉电保持。
本发明具体实施例的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置，结构简单，成本较低，检测方法也比较简单，易操作。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种风力发电机组变桨方向和角度的检测装置，其特征在于，包括：变桨轴承、接近开关安装支架和霍尔接近开关，将所述接近开关安装支架固定在轮毂上靠近所述变桨轴承内齿圈的位置，两个所述霍尔接近开关固定在所述接近开关安装支架上。
2.如权利要求1所述的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置，其特征在于，所述霍尔接近开关与所述变桨轴承的齿面的距离可调。
3.如权利要求1所述的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置，其特征在于，两个所述霍尔接近开关的纵轴线的距离为变桨轴承齿距的1.25倍。
4.一种风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法，其特征在于，所述风力发电机组变桨方向和角度的检测装置包括：变桨轴承、接近开关安装支架和霍尔接近开关，将所述接近开关安装支架固定在轮毂上靠近所述变桨轴承内齿圈的位置，两个所述霍尔接近开关固定在所述接近开关安装支架上，所述霍尔接近开关与齿面的距离可调，两个所述霍尔接近开关的纵轴线的距离为变桨轴承齿距的1.25倍；所述风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法包括步骤：
a.两个所述霍尔接近开关通过屏蔽电缆接入变桨控制器的高速计数模块;
b.在变桨时,两个所述霍尔接近开关将其与所述变桨轴承内齿圈的相对运动转化为近似方波的信号;
c.PLC内部程序对所述霍尔接近开关的输出信号进行判断和计算得出变桨的方向和角度。
5.如权利要求4所述的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法，其特征在于，当所述变桨轴承齿圈转动时，两个所述霍尔接近开关的输出信号发生变化，两个所述霍尔接近开关输出信号有0、1、2、3四种状态序列。
6.如权利要求4所述的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法，其特征在于，当两个所述霍尔接近开关的输出信号出现0转换为2,1转换为3,2转换为0或者3转换为1时，可判断两个所述霍尔接近开关安装的相对位置存在问题。
7.如权利要求4所述的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法，其特征在于，当两个所述霍尔接近开关的输出信号2转换为3，可判断变桨系统顺时针转动。
8.如权利要求4所述的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法，其特征在于，当两个所述霍尔接近开关的输出信号3转换为2，可判断变桨系统逆时针转动。
9.如权利要求4所述的风力发电机组变桨方向和角度的检测装置的检测方法，其特征在于，在变桨系统校零时，变桨控制器将当时的桨距角标定为0度，通过所述变桨轴承内齿圈的齿数可以计算出每个脉冲信号对应的角度，当所述变桨轴承顺时针或逆时针转动的瞬间，变桨控制器根据高速计数器得到的数据计算出所述变桨轴承转过的角度。
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