CN105351154B - 风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置及设定方法，包括支架、驱动齿轮及调整螺栓；调整螺栓穿过支架上的调整螺孔与驱动齿轮固定连接；支架上还设置有与所述调整螺栓平行的定位轴，其用于安装扭缆保护装置的齿轮，且保证安装后的齿轮与驱动齿轮相啮合；调整螺栓的旋转可带动驱动齿轮、进而带动扭缆保护装置的齿轮旋转，调整螺栓在支架上的最大旋转进程与扭缆保护装置的齿轮由左限位到右限位所需旋转的圈数对应。本发明的设定方法主要是通过调整螺栓在支架上的最大旋转进程的限定来进行设定。本发明克服了风电机组偏航扭缆位置设定错误导致的故障误报或未能及时报警问题，降低了风电机组运行故障率，提升了机组发电量。

Description

风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置及方法

技术领域

本发明涉及风电机组偏航系统安全保护技术领域，尤其是涉及风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置及方法。

背景技术

风电机组偏航系统扭缆极限位置安全保护装置的功能，是为使风电机组的机舱位置在偏航到一定角度时，防止功率电缆——即扭缆，因扭转过度导致的扭缆损伤；并及时触发极限报警，使机舱反向偏航到零位，释放扭缆，此即风电机组的自动解缆过程，其中触发极限报警的是极限位置安全保护装置(下简称保护装置)。保护装置包括编码器、凸轮开关、齿轮与电缆等部分。其中，编码器用于检测机舱所处的角度位置；凸轮开关中有4个凸轮，分别对应机舱左限位、机舱左极限、机舱右极限与机舱右限位；齿轮同偏航齿圈啮合，驱动编码器旋转计数。当机舱向左偏航达到一定角度，触发凸轮开关机舱左极限报警信号，控制系统将启动解缆程序使机舱回到零位；如果由于环境影响或其他不可预知的因素，未能触发左极限报警，机舱继续左偏航至机舱左限位位置，触发机舱左限位，故障停机。机舱右极限与机舱右限位报警与其相似。

凸轮开关的左/右极限、左/右限位的设定，是通过手动双向旋转齿轮数十圈(根据齿轮与偏航齿圈的传动比计算得到)之后来实现，这便是保护装置极限位置设定方法，具体如下：

首先，确定扭缆保护装置的齿轮与偏航齿圈之间的传动比，以及偏航齿圈左右极限与左右限位的角度值，由此得到扭缆保护装置的齿轮自偏航齿圈左限位到左极限、右极限与右限位三个关键位置所需旋转的圈数。

接着，将扭缆保护装置中的4个凸轮开关全部调整到同一位置，并调节微调螺丝使其中的左限位凸轮开关处于触发状态；按照规定圈数将扭缆保护装置的齿轮旋转至左极限位置，调节微调螺丝使左极限凸轮开关处于触发状态；按照规定圈数将扭缆保护装置的齿轮旋转至右极限位置，调节微调螺丝使右极限凸轮开关处于触发状态；按照规定圈数将扭缆保护装置的齿轮旋转至右限位位置，调节微调螺丝使右限位凸轮开关处于触发状态。

旋转齿轮的过程中，由于左限位位置到右极限或右限位位置所需旋转圈数较多(一般大于50圈)，使得该方法在实际操作过程中，经常因为人为因素的失误，导致旋转圈数不足或过多，由于该类失误导致的左/右限位故障停机占风电机组偏航系统故障的近一半，造成机组发电量的损失和偏航故障率偏高。

目前偏航系统保护装置的技术研究主要倾向于设计更新的保护装置结构，或通过GPS定位等手段来检测机舱位置，但是这些结构存在结构复杂可靠性差，或成本过高等缺陷。

因此，结合现有可靠性较高的保护装置结构，开发设计一种免受人为因素影响的偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置及方法，是解决当前风电机组扭缆保护装置故障误报或未能及时报警问题的重要课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种避免人为因素导致错误的风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置及设定方法，使其克服风电机组偏航扭缆位置设定错误导致的故障误报问题或未能及时报警问题，从而降低风电机组运行故障率，提升机组发电量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置，包括支架、驱动齿轮及调整螺栓；所述支架上设置有调整螺孔，所述调整螺栓的螺杆由支架后面通过所述调整螺孔穿到支架前面，并且在支架前面所述螺杆与驱动齿轮固定连接；

所述支架上还设置有与所述调整螺栓平行的定位轴，所述定位轴用于安装扭缆保护装置的齿轮，且保证安装后的扭缆保护装置的齿轮与驱动齿轮相啮合；

所述调整螺栓的旋转可带动驱动齿轮、进而带动扭缆保护装置的齿轮旋转，所述调整螺栓在支架上的最大旋转进程与扭缆保护装置的齿轮由左限位到右限位所需旋转的圈数对应。

进一步地，所述调整螺栓的螺杆通过盖板及紧固螺栓与驱动齿轮固定连接；所述盖板固定连接到驱动齿轮的上表面，覆盖驱动齿轮的中心孔，所述螺杆穿入驱动齿轮的中心孔，通过所述紧固螺栓与盖板连接。

进一步地，所述盖板通过多个紧固螺栓固定连接到驱动齿轮的上表面。

进一步地，所述定位轴采用定位螺栓，所述支架上设置有定位螺栓安装孔，所述定位螺栓固定连接在定位螺栓安装孔内。

一种风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定方法，采用上述的极限位置设定装置进行设定，包括如下步骤；

(1)使驱动齿轮的底面紧贴支架，利用扭缆保护装置的齿轮中心孔，将扭缆保护装置连接到定位轴上，并使扭缆保护装置的齿轮与驱动齿轮相啮合；

(2)将扭缆保护装置中并列的4个凸轮开关全部调整到同一位置，并调节左限位凸轮开关对应的微调螺丝，使左限位凸轮开关处于触发状态；

(3)旋转调整螺栓，利用驱动齿轮使扭缆保护装置的齿轮旋转一定圈数达到左极限位置，调节左极限凸轮开关对应的微调螺丝，使左极限凸轮开关处于触发状态；

(4)旋转调整螺栓，利用驱动齿轮使扭缆保护装置的齿轮旋转，直至调整螺栓达到最大旋转进程无法旋转为止，此时，扭缆保护装置的齿轮准确达到右限位位置，调节右限位凸轮开关对应的微调螺丝，使右限位齿轮开关处于触发状态；

(5)利用驱动齿轮使扭缆保护装置的齿轮反向旋转一定圈数达到右极限位置，调节右极限凸轮开关对应的微调螺丝，使右极限凸轮开关处于触发状态。

通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明通过将调整螺栓在支架上的最大旋转进程与扭缆保护装置的齿轮由左限位到右限位所需旋转的圈数对应，利用调整螺栓的螺纹长度限制，可以实现扭缆保护装置的齿轮旋转圈数的准确计数，避免了人为因素影响而导致的故障误报问题或未能及时报警问题，从而降低了风电机组运行故障率，提升了机组发电量，同时又降低了现场运维人员的工作强度。

2、本发明采用的纯机械结构的方法相较于利用传感器甚至GPS定位系统的方法，可靠性更高。

3、本发明的装置结构简单，操作简便，易于掌握，适于推广应用。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1、图2是本发明风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置不同角度的整体结构示意图；

图3是图1中的A-A向剖视图(不含扭缆保护装置的齿轮)；

图4为图1中的A-A向剖视图；

图5为极限设定过程中的右限位位置对应的状态图。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明的风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置，包括支架1、驱动齿轮2及调整螺栓3；支架1上设置有调整螺孔，调整螺栓3的螺杆由支架1后面通过调整螺孔穿到支架1前面，并且在支架1前面，螺杆与驱动齿轮2固定连接。优选地，调整螺栓3的螺杆通过盖板7及紧固螺栓5与驱动齿轮2固定连接；盖板7固定连接到驱动齿轮2的上表面，覆盖驱动齿轮2的中心孔，螺杆穿入驱动齿轮2的中心孔，通过紧固螺栓5与盖板7连接。盖板7可通过多个紧固螺栓6固定连接到驱动齿轮2的上表面。

在支架1上还设置有与调整螺栓3平行的定位轴，定位轴用于安装扭缆保护装置的齿轮100，且保证安装后的扭缆保护装置的齿轮100与驱动齿轮2相啮合；优选地，定位轴可采用定位螺栓4，支架1上设置有定位螺栓安装孔，定位螺栓4固定连接在定位螺栓安装孔内。

上述调整螺栓3的旋转可带动驱动齿轮2、进而带动扭缆保护装置的齿轮100旋转，调整螺栓3在支架1上的最大旋转进程与扭缆保护装置的齿轮100由左限位到右限位所需旋转的圈数对应。以调整螺栓的螺距为1mm为例，由于扭缆保护装置的齿轮100由左限位到右限位所需旋转的圈数可以事先确定，以确定的圈数为58圈为例，则调整螺栓3的最大的可以旋进的螺纹长度应设置为58mm(请注意，该螺纹长度并非为整个调整螺栓3的螺纹长度，其对应的是：当驱动齿轮2的底面紧贴支架1的前面时，从支架1后面到调整螺栓头部之间的螺纹长度)。

通过将调整螺栓3在支架1上的最大旋转进程与扭缆保护装置的齿轮由左限位到右限位所需旋转的圈数对应，则可利用调整螺栓3的螺纹长度限制，实现扭缆保护装置的齿轮旋转圈数的准确计数，避免了人为因素影响而导致的故障误报问题或未能及时报警问题，从而降低了风电机组运行故障率，提升了机组发电量，同时又降低了现场运维人员的工作强度。

上述整个装置的安装具体参考如下方法：

利用3个紧固螺栓6，将盖板7固连到驱动齿轮2上；再将调整螺栓3旋入支架1的调整螺孔中；继而利用1个紧固螺栓5，将驱动齿轮2与盖板7一起固连到调整螺栓3上，并使驱动齿轮2的底面紧贴支架1；同时将定位螺栓4旋入支架1的定位螺栓安装螺孔中。

利用上述装置进行风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定的方法，包括如下步骤；

(1)使驱动齿轮2的底面紧贴支架1，利用扭缆保护装置的齿轮中心孔，将扭缆保护装置连接到定位螺栓4上，并使扭缆保护装置的齿轮100与驱动齿轮2相啮合；

(2)将扭缆保护装置中并列的4个凸轮开关全部调整到同一位置，并调节左限位凸轮开关对应的微调螺丝，使左限位凸轮开关处于触发状态；在驱动齿轮2与支架1上作标记，记录驱动齿轮2的初始位置，标记目的是记录驱动齿轮2与支架1初始相对位置，将其作为驱动齿轮旋转起点，以便后续圈数的计数。

(3)旋转调整螺栓3，利用驱动齿轮2使扭缆保护装置的齿轮100旋转规定圈数(一般为1-2圈)，使扭缆保护装置的齿轮100达到左极限位置，调节左极限凸轮开关对应的微调螺丝，使左极限凸轮开关处于触发状态；

(4)旋转调整螺栓3，利用驱动齿轮2使扭缆保护装置的齿轮100旋转，直至调整螺栓3达到最大旋转进程无法旋转为止，此时，扭缆保护装置的齿轮100则会对应旋转到规定圈数(一般大于50圈)，达到右限位位置，调节右限位凸轮开关对应的微调螺丝，使右限位齿轮开关处于触发状态；

(5)利用驱动齿轮2使扭缆保护装置的齿轮100反向旋转规定圈数(一般1-2圈)达到右极限位置，调节右极限凸轮开关对应的微调螺丝，使右极限凸轮开关处于触发状态。

上述调整过程中的右限位位置对应的状态如图5所示。

综上所述，本发明针对现有风电机组偏航极限位置故障频发问题，结合现有可靠性较高的保护装置结构，开发设计了上述免受人为因素影响的偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置及方法，既解决故障率高，影响发电量的问题；又降低了现场运维人员的工作强度；同时，采用的纯机械结构的方法相较于利用传感器甚至GPS定位系统的方法，可靠性更高，适于推广应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置，其特征在于，包括支架、驱动齿轮及调整螺栓；所述支架上设置有调整螺孔，所述调整螺栓的螺杆由支架后面通过所述调整螺孔穿到支架前面，并且在支架前面所述螺杆与驱动齿轮固定连接；

所述支架上还设置有与所述调整螺栓平行的定位轴，所述定位轴用于安装扭缆保护装置的齿轮，且保证安装后的扭缆保护装置的齿轮与驱动齿轮相啮合；

所述调整螺栓的旋转可带动驱动齿轮、进而带动扭缆保护装置的齿轮旋转，所述调整螺栓在支架上的最大旋转进程与扭缆保护装置的齿轮由左限位到右限位所需旋转的圈数对应。

2.根据权利要求1所述的风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置，其特征在于，所述调整螺栓的螺杆通过盖板及紧固螺栓与驱动齿轮固定连接；

所述盖板固定连接到驱动齿轮的上表面，覆盖驱动齿轮的中心孔，所述螺杆穿入驱动齿轮的中心孔，通过所述紧固螺栓与盖板连接。

3.根据权利要求2所述的风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置，其特征在于，所述盖板通过多个紧固螺栓固定连接到驱动齿轮的上表面。

4.根据权利要求1所述的风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定装置，其特征在于，所述定位轴采用定位螺栓，所述支架上设置有定位螺栓安装孔，所述定位螺栓固定连接在定位螺栓安装孔内。

5.风电机组偏航系统扭缆保护装置极限位置设定方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的极限位置设定装置进行设定，包括如下步骤；

(1)使驱动齿轮的底面紧贴支架，利用扭缆保护装置的齿轮中心孔，将扭缆保护装置连接到定位轴上，并使扭缆保护装置的齿轮与驱动齿轮相啮合；

(2)将扭缆保护装置中并列的4个凸轮开关全部调整到同一位置，并调节左限位凸轮开关对应的微调螺丝，使左限位凸轮开关处于触发状态；

(3)旋转调整螺栓，利用驱动齿轮使扭缆保护装置的齿轮旋转一定圈数达到左极限位置，调节左极限凸轮开关对应的微调螺丝，使左极限凸轮开关处于触发状态；

(4)旋转调整螺栓，利用驱动齿轮使扭缆保护装置的齿轮旋转，直至调整螺栓达到最大旋转进程无法旋转为止，此时，扭缆保护装置的齿轮准确达到右限位位置，调节右限位凸轮开关对应的微调螺丝，使右限位齿轮开关处于触发状态；

(5)利用驱动齿轮使扭缆保护装置的齿轮反向旋转一定圈数达到右极限位置，调节右极限凸轮开关对应的微调螺丝，使右极限凸轮开关处于触发状态。