CN105332861A - 一种风力发电机联轴器打滑的预保护系统及检测控制方法 - Google Patents

一种风力发电机联轴器打滑的预保护系统及检测控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机联轴器打滑的预保护系统及检测控制方法，风力发电机包括齿轮箱输出轴、联轴器、发电机主轴及风机主控系统，联轴器连接齿轮箱输出轴和发电机主轴，还包括：温度传感器，用以监控联轴器的当前温度，以获取当前温度，并将获取到的当前温度发送给控制器；控制器，根据温度传感器发送的当前温度确定联轴器是否打滑，并根据确定的打滑结果向风机主控制系统发送控制信号，风机主控系统接收控制器发出的控制信号并控制风力发电机的停开机；该方法通过将温度传感器监控的当前温度与预设温度值，临界温度值比对，并将前后两时刻的温度上升斜率与联轴器的温度上升斜率比对，从而判断联轴器是否打滑并控制风力发电机的停开机。

Description

一种风力发电机联轴器打滑的预保护系统及检测控制方法
技术领域
本发明属于大型风力发电机组传动链关键设备优化领域，涉及一种风力发电机联轴器打滑的预保护系统及检测控制方法。
背景技术
在双馈、高速永磁及半直驱等大型风力发电机组中，联轴器连接齿轮箱高速端和发电机端，是传递转矩和保护齿轮箱及发电机重要且必不可少的部件之一，它能有效限制传动链中的瞬时冲击力矩，保证齿轮箱和发电机的运行安全及使用寿命。然而，在实际风场运行中，联轴器打滑失效的故障出现较为频繁，目前国内外普遍缺乏有效的联轴器打滑检测控制方法及保护系统，处理方式仅限于更换新的联轴器，一来更换繁琐费时费力，二来给企业造成巨大发电量损失和备件成本的上升。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的是提供一种风力发电机联轴器打滑的预保护系统及检测控制方法，可以有效地预防联轴器打滑损坏，使损失减到最低。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种风力发电机联轴器打滑的预保护系统，所述风力发电机包括齿轮箱输出轴、联轴器、发电机主轴及风机主控系统，所述联轴器连接所述齿轮箱输出轴和发电机主轴，还包括：温度传感器，用以监控所述联轴器的当前温度，以获取当前温度，并将获取到的当前温度发送给控制器；控制器，根据温度传感器发送的当前温度确定联轴器是否打滑，并根据确定的打滑结果向风机主控制系统发送控制信号，所述风机主控系统接收所述控制器发出的控制信号并控制风力发电机的停开机。
本发明的另一技术方案，一种风力发电机联轴器打滑的检测控制方法，包括以下步骤：
步骤1：获取联轴器的初始温度值T0，联轴器的初始温度值即环境温度，并启动风力发电机；
步骤2：风力发电机启动后，获取联轴器的当前t时刻的温度值Tt以及t-1时刻的温度值Tt-1，并计算t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt，其中， k t = T t - T 0 T t - 1 - T 0 ;
步骤3:分别比对当前t时刻的温度值Tt与预设的温度值Tθ、临界温度值Tlin，t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt与联轴器的温度上升斜率k；并按照以下方式进行处理；
(1)若当前t时刻的温度值Tt大于等于预设的温度值Tθ，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(2)若当前t时刻的温度值Tt小于预设的温度值Tθ，而且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt大于等于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(3)若当前t时刻的温度值Tt小于预设的温度值Tθ，而且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt小于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作；
(4)若当前t时刻的温度值Tt大于等于临界温度值Tlin，控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(5)若当前t时刻的温度值Tt小于临界温度值Tlin，并大于等于0.8倍的临界温度值Tlin，且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt大于等于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(6)若当前t时刻的温度值Tt小于临界温度值Tlin，并大于等于0.8倍的临界温度值Tlin，且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt小于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作；
(7)若当前t时刻的温度值Tt小于等于0.8倍的临界温度值Tlin，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作。
作为优选的，所述预设的温度θ为联轴器单次打滑的最大角度；联轴器的打滑力矩为TL；C为转矩限制器材料的比热容，M为转矩限制器的质量，TL为设计打滑转矩，其中，θ、TL、C、M、TL均为联轴器的原始性能参数。
本发明的有益效果：
本发明在原有的联轴器摩擦片附近增加一个红外线温度传感器来监控联轴器摩擦部位的温升情况，如果联轴器发生打滑，红外传感器就会检测到联轴器的异常温升，控制器对温度信号进行处理并向风机主控系统发出判断信号，风机主控系统根据判断信号来控制联轴器的运行，如果判断温升超过设定温度，就会立即停机来保护联轴器，待联轴器温度正常后再重启动风力发电机，从而有效地预防联轴器打滑损坏，使损失减到最低。
附图说明
图1为本发明风力发电机联轴器打滑的预保护系统示意图；
图2为联轴器温度报警流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
参照图1，为本发明的结构示意图；所述风力发电机联轴器打滑的预保护系统，所述风力发电机包括齿轮箱输出轴、联轴器和发电机主轴，所述联轴器连接所述齿轮箱输出轴和发电机主轴，该联轴器包括与发电机主轴连接的转矩限位器，与齿轮箱输出轴连接的制动盘，所述转矩限位器通过连杆连接制动盘；发电机通过支架连接温度传感器，该温度传感器与控制器通讯；控制器与风机主控系统通讯；所述温度传感器优选红外温度传感器，用以监控联轴器的当前温度，以获取当前温度，并将获取到的当前温度发送给控制器；所述控制器根据温度传感器发送的当前温度确定联轴器是否打滑，并根据确定的打滑结果向风机主控制系统发送控制信号，所述风机主控系统接收所述控制器发出的控制信号并控制风力发电机的停开机。
实施例2：
请参考图2，本发明还提供一种联轴器打滑检测控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：获取联轴器的初始温度值T0，联轴器的初始温度值即环境温度，并启动风力发电机；
步骤2：风力发电机启动后，获取联轴器的当前t时刻的温度值Tt以及t-1时刻的温度值Tt-1，并计算t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt，其中， k t = T t - T 0 T t - 1 - T 0 ;
步骤3:分别比对当前t时刻的温度值Tt与预设的温度值Tθ、临界温度值Tlin；t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt与联轴器的温度上升斜率k；其中，预设的温度值Tθ为联轴器允许单次打滑的最大角度为θ度时联轴器的温度值，联轴器的打滑力矩为TL；C为转矩限制器材料的比热容，M为转矩限制器的质量，TL为设计打滑转矩，其中，θ、TL、C、M、TL均为联轴器的原始性能参数。所述临界温度值Tlin为联轴器摩擦材料(本实施例中为摩擦片)的摩擦系数开始下降的临界温度值，为实验获得。联轴器的温度上升斜率k为联轴器启动到联轴器平稳运行这段时间内联轴器温度上升的平均值，为实验获得。
比对后，并按照以下方式进行处理；
(1)若当前t时刻的温度值Tt大于等于预设的温度值Tθ，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(2)若当前t时刻的温度值Tt小于预设的温度值Tθ，而且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt大于等于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(3)若当前t时刻的温度值Tt小于预设的温度值Tθ，而且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt小于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作；
(4)若当前t时刻的温度值Tt大于等于临界温度值Tlin，控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(5)若当前t时刻的温度值Tt小于临界温度值Tlin，并大于等于0.8倍的临界温度值Tlin，且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt大于等于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(6)若当前t时刻的温度值Tt小于临界温度值Tlin，并大于等于0.8倍的临界温度值Tlin，且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt小于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作；
(7)若当前t时刻的温度值Tt小于等于0.8倍的临界温度值Tlin，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种风力发电机联轴器打滑的预保护系统，所述风力发电机包括齿轮箱输出轴、联轴器、发电机主轴及风机主控系统；所述联轴器连接所述齿轮箱输出轴和发电机主轴，其特征在于，还包括：
温度传感器，用以监控所述联轴器的当前温度，以获取当前温度，并将获取到的当前温度发送给控制器；
控制器，根据温度传感器发送的当前温度确定联轴器是否打滑，并根据确定的打滑结果向风机主控制系统发送控制信号，所述风机主控系统接收所述控制器发出的控制信号并控制风力发电机的停开机。
2.一种风力发电机联轴器打滑的检测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取联轴器的初始温度值T0，联轴器的初始温度值即环境温度，并启动风力发电机；
步骤2：风力发电机启动后，获取联轴器的当前t时刻的温度值Tt以及t-1时刻的温度值Tt-1，并计算t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt，其中， k t = T t - T 0 T t - 1 - T 0 ;
步骤3:获取t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt、联轴器的温度上升斜率k以及预设的温度值Tθ、临界温度值Tlin，并按照以下方式进行处理；
(1)若当前t时刻的温度值Tt大于等于预设的温度值Tθ，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(2)若当前t时刻的温度值Tt小于预设的温度值Tθ，而且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt大于等于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(3)若当前t时刻的温度值Tt小于预设的温度值Tθ，而且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt小于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作；
(4)若当前t时刻的温度值Tt大于等于临界温度值Tlin，控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(5)若当前t时刻的温度值Tt小于临界温度值Tlin，并大于等于0.8倍的临界温度值Tlin，且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt大于等于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出报警信号，风机主控系统控制风力发电机立即停机；
(6)若当前t时刻的温度值Tt小于临界温度值Tlin，并大于等于0.8倍的临界温度值Tlin，且t-1时刻到t时刻的温度上升斜率kt小于联轴器的温度上升斜率k，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作；
(7)若当前t时刻的温度值Tt小于等于0.8倍的临界温度值Tlin，则控制器向风机主控系统发出正常运行的控制信号，风机主控系统控制风力发电机正常工作。
3.根据权利要求2所述的风力发电机联轴器打滑的检测控制方法，其特征在于：所述预设的温度 T θ = πT L θ 180 C M + T 0 , θ为联轴器单次打滑的最大角度；联轴器的打滑力矩为TL；C为转矩限制器材料的比热容，M为转矩限制器的质量，TL为设计打滑转矩，其中，θ、TL、C、M、TL均为联轴器的原始性能参数。
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