CN105508137B - 一种防止风机超速飞车的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止风机超速飞车的控制系统，包括偏航刹车控制阀、左偏航接触器KM1、右偏航接触器KM2、偏航解缆开关、过速检测仪和用于调整偏航时间的时间继电器KT1；左偏航接触器KM1、右偏航接触器KM2的控制电路分别：包括由PLC输出偏航指令控制的软件偏航控制电路和由机舱位置继电器输出控制的硬件偏航控制电路，软件偏航控制电路和硬件偏航控制电路并联连接；硬件偏航控制电路中还串联有由时间继电器KT1控制闭合时间的常开开关K2；过速检测仪检测到过速信号时，时间继电器KT1根据偏航电机每秒偏航角度调整偏航时间，PLC根据偏航解缆开关控制偏航电机的动作，使风机偏离主风位，防止风机超速飞车。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止风机超速飞车的控制系统，属于风力发电机组技术领域。
背景技术
在正常情况下，风机的转速受到控制器的控制，实时调整叶片角度以使转速尽可能的靠近额定转速。
当转速超过额定转速，控制系统将根据实际转速超过额定转速的程度做出保护措施。通常超过额定转速设有两级保护。第一级为软件超速保护，即当控制器采集到的速度高于控制器设定的最高速度，控制器将命令风机停机同时命令变桨系统收桨。第二级为硬件超速保护，即当达到软件超速后，没有能控制变桨收桨导致转速第一步升高达到过速监测仪所限定的转速，这时断开安全链通过硬线再次尝试命令变桨收桨。
但是，当风机由软件超速达到硬件超速，通常有以下4种情况：1.到控制器的测速开关不正常，不能正确反映实时速度，变桨、主控控制器完好。2.主控控制器不正常，变桨完好。3.变桨出现问题，叶片不能收桨，主控控制器完好。4.变桨与主控控制器均存在故障。对于情况1和2，只要过速检测仪的回路没有问题，在达到过速检测仪设定的速度时安全链断开依然能保证变桨收桨，防止超速飞车。对于情况3和4，上速办法将不能有效防止风机超速飞车。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种防止风机超速飞车的控制系统，解决现有技术中变桨出现故障时，不能有效防止风机超速飞车的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种防止风机超速飞车的控制系统，包括可编程逻辑控制器、偏航电机M1、偏航刹车控制阀、使偏航电机顺时针偏航的左偏航接触器KM1、使偏航电机逆时针偏航的右偏航接触器KM2、用于检测机舱方向与扭缆状况的偏航解缆开关、用于采集风机主轴转速的过速检测仪和用于调整偏航时间的时间继电器KT1；
所述左偏航接触器KM1、右偏航接触器KM2的控制电路均包括由可编程逻辑控制器输出偏航指令控制的软件偏航控制电路和由机舱位置继电器输出控制的硬件偏航控制电路，所述软件偏航控制电路和硬件偏航控制电路并联连接；所述硬件偏航控制电路中还串联有由时间继电器KT1控制闭合时间的常开开关K2；
所述偏航刹车控制阀的控制电路包括：由可编程逻辑控制器输出刹车控制指令的软件刹车控制电路和由受控于时间继电器KT1的继电器K1组成的硬件刹车控制电路；软件刹车控制电路和硬件刹车控制电路并联连接；
所述过速检测仪检测到过速信号时，时间继电器KT1根据偏航电机每秒偏航角度调整偏航时间，可编程逻辑控制器根据偏航解缆开关控制偏航电机的动作，使风机偏离主风位，防止风机超速飞车。
所述偏航解缆开关具有5个信号反馈干接点，分别为：当偏航位置位于偏航零点左边时，带动微动开关给一对干接点；当偏航位置位于偏航零点右边时，带动微动开关给一对干接点；当偏航位置位于偏航零点时，带动微动开关给一对干接点；当左扭缆时，带动微动开关给一对干接点；当右扭缆时，带动微动开关给一对干接点。
所述偏航刹车控制阀设置有三路，三路偏航刹车控制阀均得电时表示偏航刹车控制阀处于解缆模式。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：设置了软件偏航控制电路和硬件偏航控制电路，当两控制电路均完好时，能够同时接通，当其中一路出现故障时，另一路可正常工作，使偏航电机在风机超速飞车时能够有效执行偏航动作，防止风机超速飞车。
附图说明
图1是偏航电机的主电路图。
图2是偏航电机的控制电路图。
图3是偏航解缆开关的电路连接关系图。
图4是偏航刹车控制阀的电路连接关系图。
图5是可编程逻辑控制器的连接关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，是偏航电机的主电路图，接触器KM1、KM2用于控制偏航电机与主电路的通断，KM1控制顺时针偏航，接触器KM2控制逆时针偏航。
偏航电机的控制电路包括左偏航接触器KM1、右偏航接触器KM2和用于接收偏航刹车状态的常闭开关K7，当刹车抱闸时得电，常闭开关K7的触点11、12断开。左偏航接触器KM1、右偏航接触器KM2的控制电路均包括由可编程逻辑控制器输出偏航指令控制的软件偏航控制电路和由机舱位置继电器输出控制的硬件偏航控制电路。软件偏航控制电路和硬件偏航控制电路并联连接。如图2所示，左偏航接触器KM1的软件偏航控制电路由常开开关K8A组成，硬件偏航控制电路包括串联连接的常开开关K3和常开开关K2，常开开关K3的两端还并联有常开开关K0，常开开关K0在偏航零点位置时得电闭合。右偏航接触器KM2的软件偏航控制电路由常开开关K8B组成，硬件偏航控制电路包括串联连接的常开开关K4和常开开关K2。常闭开关K5串联在左偏航接触器KM1的控制回路中，在左偏航扭缆时得电断开；常闭开关K6串联在右偏航接触器KM2的控制回路中，在右偏航扭缆时得电断开。K3、K4、K5、K6均由可编程逻辑控制器开出控制指令进行控制，常开开关K3在机舱位置位于零点位置右侧时得电闭合，常开开关K4在机舱位置位于零点位置左侧时得电闭合，常开开关K8A由可编程逻辑控制器开出控制左偏航指令输出控制，常开开关K8B由可编程逻辑控制器开出控制右偏航指令输出控制。常开开关K2用于控制偏航开关，受控于时间继电器KT1，即时间继电器KT1动作时，保持t时间闭合。
图3是偏航解缆开关的电路连接关系图，偏航解缆开关用于检测机舱方向与扭缆状况，从而根据目前机舱相对于偏航零点（解缆中性点）的位置确定偏航方向。其中，偏航解缆开关具有5个信号反馈干接点，分别为：当偏航位置位于偏航零点左边时，带动微动开关给一对干接点；当偏航位置位于偏航零点右边时，带动微动开关给一对干接点；当偏航位置位于偏航零点时，带动微动开关给一对干接点；当左扭缆时，带动微动开关给一对干接点；当右扭缆时，带动微动开关给一对干接点。
图4是偏航刹车控制阀的电路连接关系图，偏航刹车控制阀设置有三路：DT1、DT2、DT3，三路偏航刹车控制阀DT1、DT2、DT3均得电时表示偏航刹车控制阀处于解缆模式。继电器K1受控于时间继电器KT1，用于控制偏航刹车控制阀。时间继电器KT1根据偏航电机每秒偏航的角度调整偏航时间从而控制偏航总角度。K1A、K1B、K1C由可编程逻辑控制器开出控制偏航刹车控制阀。
图5是可编程逻辑控制器的连接关系图。可编程逻辑控制器由CPU模块、DI模块、DO模块、4到20mA输入模块以及其他模块组成，4到20mA模块采集过速检测仪的毫安信号并换算成转速配合DI模块、DO模块参与控制。
工作时，过速检测仪SM1将主轴转速转化为0到20mA信号实时传送给可编程逻辑控制器，当转速到达SM1的动作值时，SM1触点13/14闭合；从而时间继电器KT1得电，常开触点15/18，25/28闭合，设定保持闭合时间为t（保持闭合时间t为偏航电机带动机舱偏转90°时所需的时间）；从而继电器K1、K2得电，K1常开触点13/14、23/24、33/34闭合，控制偏航刹车电磁阀处于解缆偏航模式；K2继电器常开触点13/14、23/24闭合；
此时若机舱实际位置位于偏航零点右侧，K3继电器得电，K3常开触点13/14闭合，如果偏航刹车未抱闸即K7触点11/12保持闭合，未左偏航扭缆即K5继电器11/12保持闭合，则接触器KM1得电，带动偏航电机执行持续时间为t的左偏航操作，t时间结束停止偏航，此时机舱向左偏转了90°。若机舱位置在偏航零点位置，此时的偏航方向设计当与可编程逻辑控制器控制在该位置正常偏航的偏航方向相同，此处设定为左偏航。按该示意图K0继电器得电，K0常开触点13/14闭合，同理进行持续时间为t的左偏航操作，t时间结束停止偏航，此时机舱向左偏航了90°。若在机舱位置在偏航零点左侧，K4得电，K4常开触点13/14闭合，同理进行持续时间为t的右偏航操作。
与此同时，若可编程逻辑控制器正常根据SM1传送给可编程逻辑控制器的4到20毫安信号，也能检测出目前的速度情况，再根据开入模块检测目前的偏航实际位置，可通过开出模块控制K8A或者K8B得电进行偏航操作。K8A继电器11/14触点与K3继电器13/14触点和K2继电器13/14触点串联形成的线路互相旁路。当控制器不正常时，可通过过速检测仪SM1控制时间继电器KT1进一步控制K2进行硬件偏航；当硬件偏航回路不正常时，可编程逻辑控制器正常时可进行软件偏航即通过K8A、K8B控制的回路进行偏航。当硬件偏航控制电路和软件偏航控制电路均完好时，软件偏航与硬件偏航控制电路同时接通，经过时间继电器KT1设定的时间t后硬件偏航结束，此时时间继电器将不再参与控制，直到下次风机硬件超速。此后若控制器正常，控制器可根据现在的角度单独进行控制而不受时间继电器回路的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种防止风机超速飞车的控制系统，其特征在于：包括可编程逻辑控制器、偏航电机M1、偏航刹车控制阀、使偏航电机顺时针偏航的左偏航接触器KM1、使偏航电机逆时针偏航的右偏航接触器KM2、用于检测机舱方向与扭缆状况的偏航解缆开关、用于采集风机主轴转速的过速检测仪和用于调整偏航时间的时间继电器KT1；
所述左偏航接触器KM1、右偏航接触器KM2的控制电路均包括由可编程逻辑控制器输出偏航指令控制的软件偏航控制电路和由机舱位置继电器输出控制的硬件偏航控制电路，所述软件偏航控制电路和硬件偏航控制电路并联连接；所述硬件偏航控制电路中还串联有由时间继电器KT1控制闭合时间的常开开关K2；
所述偏航刹车控制阀的控制电路包括：由可编程逻辑控制器输出刹车控制指令的软件刹车控制电路和由受控于时间继电器KT1的继电器K1组成的硬件刹车控制电路；软件刹车控制电路和硬件刹车控制电路并联连接；
所述过速检测仪检测到过速信号时，时间继电器KT1根据偏航电机每秒偏航角度调整偏航时间，可编程逻辑控制器根据偏航解缆开关控制偏航电机的动作，使风机偏离主风位，防止风机超速飞车。
2.根据权利要求1所述的防止风机超速飞车的控制系统，其特征在于：所述偏航解缆开关具有5个信号反馈干接点，分别为：当偏航位置位于偏航零点左边时，带动微动开关给一对干接点；当偏航位置位于偏航零点右边时，带动微动开关给一对干接点；当偏航位置位于偏航零点时，带动微动开关给一对干接点；当左扭缆时，带动微动开关给一对干接点；当右扭缆时，带动微动开关给一对干接点。
3.根据权利要求1所述的防止风机超速飞车的控制系统，其特征在于：所述偏航刹车控制阀设置有三路，三路偏航刹车控制阀均得电时表示偏航刹车控制阀处于解缆模式。
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