CN104234932A - 中小型风力发电机自动安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中小型风力发电机自动安全控制系统，包括同步机构1、拉杆2、调整弹簧3、制动器6和制动钢丝绳8，其还包括叶片安装总成4、桨距控制杆5、桨距操纵机构7、测力绞盘9和安全系统控制器10，安全系统控制器10输出指令控制测力绞盘9进行正反转通过制动钢丝绳8、桨距操纵机构7、桨距控制杆5、同步机构1、拉杆2、叶片安装总成4控制桨叶角度按顺时针或逆时针转动。

Description

中小型风力发电机自动安全控制系统

技术领域

本发明属于风力发电机制造技术领域，具体涉及一种中小型风力发电机自动安全控制系统。

背景技术

现有技术中，中小型风力发电机的安全控制存在诸多隐患，主要体现如下方面：（1）不能实现大风工况下的可靠停机，现有制动机构多为安装在风力发电机低速轴上的鼓式或盘式制动器，由于制动力矩有限，不能实现在大风工况下的安全制动，仅仅可以作为一种停机维护的锁定装置。（2）寿命短，由于制动力矩有限，大风工况下停机造成制动蹄摩擦材料磨损严重，更换频繁。（3）可靠性低，由于不能实现大风工况下的可靠停机，频频造成风轮超速，电机烧毁的现象。（4）自动化程度低，现有制动系统多采用手动，无法实现风力发电机的自动开停机控制。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出了本发明，其目的是提供一种安全可靠、自动化程度高的可以使风力发电机在风速10-30m/s大范围变化时能够安全可靠运行的系统，该系统可以实时监控机组运行情况、自动实现停机保护和开机运行。

本发明的技术方案为：中小型风力发电机自动安全控制系统，由三个分系统组成：变桨距操纵与制动机构、制动状态检测执行机构、自动检测控制系统。

本发明所述的变桨距操纵与制动机构由在风轮前端同步机构、贯穿电机轴的变桨导杆、机舱里的齿轮机构、制动连杆、制动器组成，其特征在于：机舱里的齿轮机构转动带动变桨导杆牵引变桨距同步机构将桨叶角度置于负值，齿轮机构在变桨距操纵机构到位后，驱动制动臂转动凸轮启动刹车，而在变桨操纵的过程中制动刹车不启动。

本发明所述的制动状态检测与执行机构有电动绞盘、电动绞盘支架、滑轮、滑块、制动钢丝绳、制动弹簧、位置传感器组成，制动钢丝绳一端与变桨距操纵机构的齿轮臂相连，另一端通过滑轮与电动绞车相连，滑轮两侧的滑块在滑轮移动式压缩制动弹簧，在制动起始与制动到位处设置行程开关。

本发明所述的自动检测控制系统由控制器、风速仪、行程开关信号、发电机电压传感器、网电传感器组成。其特征在于控制器检测环境风速信号、发电机电压信号、网电信号、行程开关信号等，并根据信号检测情况启动电动绞车执行风力发电机停机和启动动作。 

本发明具有如下有益效果：

1、变桨距操纵机构的设置可以实现在风速过大时可以通过机舱内的齿轮机构将叶片叶尖角度调整为负值使风轮主动失速而失去加速动力，并产生促使风轮停止的反向气动阻力距。

2、变桨距操纵机构与制动结构联动设置实现了在风速过高先将风轮失速以解除风轮的动力，然后在进行制动，减小了制动器摩擦材料的磨损，提高制动器的寿命。

3、制动力检测与执行机构的设置可以控制制动力的大小避免制动过程中制动力过大造成制动器磨损严重，电动绞车过载的问题，提高系统的可靠性。

4、自动检测控制系统的设置可以实时检测风力发电机机组的运行状态，并可以在风速过高、设备故障、电网故障等非正常工况下进行及时的停机保护；在条件情况满足要求时自动启动风力发电机，可实现自动控制、无人值守的功能。

5、自动安全控制系统自备电源的设置可以使得系统不依赖外部条件自动控制风力发电机的启动停机，提高了机组的可靠性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明的自动安全控制原理图。

图2为本发明的自动安全控制系统工作过程中，叶尖角度的变化图示。

具体实施方式

如图1、图2所示，中小型风力发电机控制安全控制系统包括同步机构1、拉杆2、调整弹簧3、叶片安装总成4、桨距控制杆5、制动器6、桨距操纵机构7、制动钢丝绳8、测力绞盘9、安全系统控制器10。

风力发电机停机程序：安全系统控制器10检测环境风速及系统运行参数，在风力发电机运行环境及系统运行异常时，发出风力发电机停机指令，执行安全制动程序，测力绞盘9的电动机转动，拉动制动钢丝绳8向下运动，制动钢丝8牵引桨距操纵机构7的齿轮支臂按顺时针方向转动，驱动桨距控制导杆5，桨距控制导杆与同步机构1刚性连接，同步机构1后移通过拉杆驱动叶片安装总成4按逆时针转动，桨叶角度调整为负值，风轮失速驱动力减小至0，此时变桨控制杆5运行至制动位置，制动器6启动产生制动力矩，风力发电机停机。

风力发电机重新启动运行程序：安全系统控制器10检测环境风速及系统工况参数，符合风力发电机启动条件执行如下开机程序，安全系统控制器10输出开机指令，测力绞盘9电机反转，制动钢丝绳8松弛，制动器6制动力矩消失，在调整弹簧3复位，驱动同步机构1反方向运行，同步机构1牵引拉杆2，叶片安装总成4顺时针转动，叶尖角度恢复到启动状态。

本发明的中小型风力发电机安全控制系统可以实现风力发电机大风保护、安全停机、寿命长、制动器磨损小的特点，同时系统自动监控，自动化程度高可实现无人值守。

Claims (3)

1.中小型风力发电机自动安全控制系统，包括同步机构（1）、拉杆（2）、调整弹簧（3）、制动器（6）和制动钢丝绳（8），其特征在于：其还包括叶片安装总成（4）、桨距控制杆（5）、桨距操纵机构（7）、测力绞盘(9)和安全系统控制器(10)，安全系统控制器(10)输出指令控制测力绞盘(9)进行正反转通过制动钢丝绳(8)、桨距操纵机构(7)、桨距控制杆(5)、同步机构(1)、拉杆(2)、叶片安装总成(4)控制桨叶角度按顺时针或逆时针转动。

2.根据权利要求1所述的中小型风力发电机安全控制系统，其特征在于：叶片安装总成上安装有桨叶，在制动时，将桨叶角度控制在负角度。

3.根据权利要求2所述的中小型风力发电机安全控制系统，其特征在于：桨距操纵机构与制动器联动，桨距操纵机构将浆叶角度按逆时针旋转至负角度后，制动器(6)执行制动动作，二者有动作先后顺序。