CN109139391B - 一种用于风力发电机的防误操作锁具系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风力发电机的防误操作锁具系统，包括：风轮锁防误锁具，其在锁定状态下保证阻止风轮转动的装置不会被误打开；变桨柜防误锁具，其布置在变桨柜处以用于锁定变桨柜的柜门；桨叶安全位置防误锁具，其布置在变桨轴承处以用于在桨叶到达安全位置时锁定变桨轴承；以及智能钥匙，其被配置为仅能以所定义的锁具操作顺序开启风轮锁防误锁具、变桨柜防误锁具以及桨叶安全位置防误锁具。本发明还涉及一种用于这样的防误操作锁具系统的方法。通过所述系统或方法，可以减小或甚至避免因错误地打开风力发电机的风轮锁、变桨柜和/或变桨轴承所导致的安全风险，此外所述方法和系统操作简单、成本低廉，最大化地减少对现有设备的改造成本。

Description

一种用于风力发电机的防误操作锁具系统及其运行方法

技术领域

本发明总体上涉及清洁能源中的风力发电领域，具体而言涉及一种用于风力发电机的防误操作锁具系统。本发明还涉及一种用于运行这样的锁具系统的方法。

背景技术

近年来，清洁能源领域呈现出快速发展的趋势。作为清洁能源的代表，风力发电机的应用日益增长。

风力发电机常年工作在野外的开放环境中，直接受到诸如大风、大雨、冰雹等天气条件的作用，因此其维护工作必须定期进行。风力发电机的叶片是接收风能的关键组件，其可靠性直接影响风力发电机的安全运行，因此包括桨叶(或称叶片)在内的风轮的维护是维护工作中的重中之重，例如必须定期地检查和维护桨叶、变桨柜、变桨轴承等组件。但是由于风轮尺寸巨大(例如兆瓦级风力发电机的叶片展长可超过50m，最长的可达80m)，且在维护过程中无法预知突发的大风情况，因此风轮的维护工作具有一定的危险性。例如在打开风轮锁时，三个桨叶同时处在非安全位置的情况下，可能发生飞车，直接威胁维护人员的生命安全。

为了避免事故，各公司规定了一定的操作顺序。然而，仅凭维护人员自发地遵守操作顺序，并不能完全避免事故的发生。而一旦发生事故，极有可能带来生命和财产的巨大损失。

发明内容

从现有技术出发，本发明的任务是提供一种用于风力发电机的防误操作锁具系统以及一种用于运行这样的系统的方法，通过所述系统或方法，可以减小或甚至避免因错误地打开风力发电机的风轮锁、变桨柜和/或叶片处于非安全位置所导致的安全风险，此外所述方法和系统操作简单、成本低廉，最大化地减少对现有设备的改造成本。

在本发明的第一方面，该任务通过一种用于风力发电机的防误操作锁具系统来解决，该系统包括：

风轮锁防误锁具，其在锁定状态下保证阻止风轮转动的装置不会被误打开；

变桨柜防误锁具，其布置在变桨柜处以用于锁定变桨柜的柜门；

桨叶安全位置防误锁具，其布置在变桨轴承处以用于在桨叶到达安全位置时确认变桨轴承位置；以及

智能钥匙，其被配置为仅能以所定义的锁具操作顺序开启风轮锁防误锁具、变桨柜防误锁具以及桨叶安全位置防误锁具。

在本发明的一个优选方案中规定，风轮锁防误锁具以锁定方式连接风轮锁与转动部分。所述转动部分例如为相对于风轮锁而言可转动的部分、如在风轮锁开锁的情况下与风轮锁相对转动的风轮底部。但是应当指出，除了布置在风轮锁处以外，防误锁也可以布置在其它位置处，例如其它可防止风轮锁与风轮相对转动的位置处、例如主轴承处。

在本发明的另一优选方案中规定，所述所定义的锁具操作顺序为：

开启变桨柜防误锁具；

开启桨叶安全位置防误锁具；

闭锁变桨柜防误锁具；

闭锁桨叶安全位置防误锁具；以及

开启风轮锁防误锁具。

通过该优选方案，可以有效地防止叶片处于非安全位置时松开风轮锁等误操作，从而防止飞车等事故的发生。在此应当指出，所定义的锁具操作顺序也可以包括其它操作顺序。

在本发明的一个扩展方案中规定，变桨柜防误锁具包括第一、第二和第三变桨柜防误锁具，并且每个变桨柜防误锁具分别被分配给一个桨叶。

通过该扩展方案，可以保证在维护每个叶片时的安全性。

在本发明的另一扩展方案中规定，桨叶安全位置防误锁具包括第一、第二和第三桨叶安全位置防误锁具，并且每个桨叶安全位置防误锁具分别被分配给一个桨叶。

通过该扩展方案，可以保证在维护每个叶片时的安全性。

在本发明的一个优选方案中规定，在智能钥匙中存储有风轮锁防误锁具、变桨柜防误锁具以及桨叶安全位置防误锁具的开锁密码以及所定义的锁具操作顺序，并且智能钥匙还被配置为在在先锁具操作顺序不违反所定义的锁具操作顺序的情况下才提供下一锁具的密码。

通过该优选方案，可以低成本地实现防误操作，因为仅需相应地配置智能钥匙即可实现所定义的锁具操作顺序，而无需对风力发电机本身进行显著改装。

在本发明的另一优选方案中规定，智能钥匙还被配置为仅在桨叶到达安全位置时锁定变桨轴承以后才能从桨叶安全位置防误锁具中拔出。通过该优选方案，可以进一步增加防误操作的可靠性。防止钥匙的拔出可以通过附加解锁装置来实现。

在本发明的第二方面，前述任务通过一种用于运行根据本发明的防误操作锁具系统的方法来解决，该方法包括下列步骤：

由智能钥匙检查在先锁具操作顺序是否违反所定义的锁具操作顺序，所述在先锁具操作顺序包括按照操作顺序排列的之前操作的锁具的名称和所执行操作；

在不违反的情况下由智能钥匙提供下一锁具的密码；以及

在利用所述密码开启相应锁具以后以及由智能钥匙将当前操作的锁具的名称和所执行操作添加到在先锁具操作顺序中。

在本发明的一个优选方案中规定，所述所定义的锁具操作顺序为：

开启变桨柜防误锁具；

开启桨叶安全位置防误锁具；

闭锁变桨柜防误锁具；

闭锁桨叶安全位置防误锁具；以及

开启风轮锁防误锁具。

在本发明的另一优选方案中规定，该方法还包括步骤：

在开启风轮锁防误锁具以后清空所定义的锁具操作顺序。

通过该优选方案，可以有利于重新开始新的操作。

本发明至少具有下列有益效果：(1)通过所述系统或方法，可以减小或甚至避免以错误的顺序对风力发电机的风轮锁、变桨柜和/或变桨轴承进行操作，从而减小或甚至避免因错误地这些组件所导致的安全风险；(2)本发明的方案仅需布置相应锁具和配置智能钥匙就能实现，而无需对风力发电机本身进行显著改造，且本发明操作简单，因此非常适于应用于已有风力发电机以提安全性。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本发明。

图1示出了根据本发明的用于风力发电机的防误操作锁具系统的示意图；

图2示出了用于运行根据本发明的防误操作锁具系统的方法的流程；以及

图3示出了示例性的所定义的锁具操作顺序。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

图1示出了根据本发明的用于风力发电机的防误操作锁具系统100的示意图。

如图1所述，防误操作锁具系统100包括风轮锁防误锁具101。风轮锁防误锁具101用于在锁定状态下阻止风轮锁105与风轮之间的相对转动或者保证阻止风轮转动的装置、即风轮锁105不会被误打开、即误解锁，其中风轮锁105用于锁定风轮。为了实现这一目的，风轮锁防误锁具101例如可以被布置为以可锁定方式连接风轮锁105与转动部分。例如风轮锁防误锁具101可以以可锁定方式连接主轴承座109或主轴承107与风轮底座112，使得风轮锁防误锁具101在锁定状态下，风轮无法相对于主轴108转动。在一个实施例中，风轮锁防误锁具101安装在风轮锁105一侧，其锁芯开盲孔，并且在锁芯到达锁定位置时，方可闭锁风轮锁防误锁具101。

防误操作锁具系统100还包括变桨柜防误锁具102。变桨柜防误锁具102例如布置在变桨柜111的柜门处以用于锁定变桨柜111的柜门。变桨柜111布置在轮毂110内以用于变桨调节。变桨柜防误锁具102可以具有并行的多个锁具、例如第一、第二和第三变桨柜防误锁具102a、102b、102c，其中操作这些锁具102a-102c之一即可完成操作顺序，这些锁具102a-102c可以分别分配给三个叶片104之一。在一个优选实施例中，变桨柜防误锁具102安装在变桨柜的柜门的框体上，其在正常状态下锁芯弹出以闭锁变桨柜的柜门。

防误操作锁具系统100还包括桨叶安全位置防误锁具103。桨叶安全位置防误锁具103布置在变桨轴承106处以用于在桨叶104到达安全位置时确认变桨轴承106位置。在一个优选实施例中，在桨叶104的安全位置的外圈处设置有一凹槽，桨叶安全位置防误锁具103置于内圈，锁具103或智能钥匙可以监视对锁具103的操作，使得必须完整闭锁锁具103一次并解锁锁具103一次后才可拔出智能钥匙，由此可显著提升安全性。桨叶安全位置防误锁具103可以具有并行的多个锁具、例如第一、第二和第三桨叶安全位置防误锁具103a、103b、103c，其中操作这些锁具103a-103c之一即可完成操作顺序，这些锁具103a-103c可以分别分配给三个叶片104之一。

防误操作锁具系统100还包括智能钥匙(未示出)。智能钥匙被配置为仅能以所定义的锁具操作顺序开启风轮锁防误锁具101、变桨柜防误锁具102以及桨叶安全位置防误锁具103。智能钥匙可以以接触式(例如机械方式)或非接触方式(例如RFID、蓝牙、微波等方式)来开锁。为了提高安全性，优选接触方式开锁。在智能钥匙中可以存储风轮锁防误锁具101、变桨柜防误锁具102以及桨叶安全位置防误锁具103的开锁密码以及所定义的锁具操作顺序，其中智能钥匙被配置为在在先锁具操作顺序不违反所定义的锁具操作顺序的情况下才提供下一锁具的密码。所定义的锁具操作顺序例如可以是：

a.开启变桨柜防误锁具102或102a-102c之一；

b.开启桨叶安全位置防误锁具103或103a-103c之一；

c.闭锁变桨柜防误锁具102或102a-102c中被开启的锁具；

d.闭锁桨叶安全位置防误锁具103或103a-103c中被开启的锁具；以及

e.开启风轮锁防误锁具101。

具体图示参见图3。如果违反该操作顺序，则无法打开下一锁具。此外，也可以规定其它锁具操作顺序或者规定多个锁具操作顺序。在一个优选实施例中，锁具101-103是电子锁，并且智能钥匙具有用于与锁具101-103通信以打开锁具的通信和控制芯片。

图2示出了用于运行根据本发明的防误操作锁具系统的方法200的流程。虚线框示出了可选步骤。

在步骤202，由智能钥匙检查在先锁具操作顺序是否违反所定义的锁具操作顺序，所述在先锁具操作顺序包括按照操作顺序排列的之前操作的锁具的名称和所执行操作。在先锁具操作顺序例如可以以列表形式存储在智能钥匙的存储器中。

在步骤204，在不违反的情况下由智能钥匙提供下一锁具的密码。锁具101-103中的相应锁具在获得所述密码的情况下执行开锁操作。

在步骤206，在利用所述密码开启相应锁具以后以及由智能钥匙将当前操作的锁具101-103的名称和所执行操作添加到在先锁具操作顺序中以供下一次判定。

在可选步骤208，在开启风轮锁防误锁具以后清空所定义的锁具操作顺序。

本发明至少具有下列有益效果：(1)通过所述系统或方法，可以减小或甚至避免以错误的顺序对风力发电机的风轮锁、变桨柜和/或变桨轴承进行操作，从而减小或甚至避免因错误地这些组件所导致的安全风险；(2)本发明的方案仅需布置相应锁具和配置智能钥匙就能实现，而无需对风力发电机本身进行显著改造，且本发明操作简单，因此非常适于应用于已有风力发电机以提安全性。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (10)

1.一种用于风力发电机的防误操作锁具系统，包括：

风轮锁防误锁具，其在锁定状态下保证阻止风轮转动的装置不会被误打开；

变桨柜防误锁具，其布置在变桨柜处以用于锁定变桨柜的柜门；

桨叶安全位置防误锁具，其布置在变桨轴承处以用于在桨叶到达安全位置时确认变桨轴承位置；以及

智能钥匙，其被配置为仅能以所定义的锁具操作顺序开启风轮锁防误锁具、变桨柜防误锁具以及桨叶安全位置防误锁具。

2.根据权利要求1所述的系统，其中风轮锁防误锁具以可锁定方式连接风轮锁与转动部分。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述所定义的锁具操作顺序为：

开启变桨柜防误锁具；

开启桨叶安全位置防误锁具；

闭锁变桨柜防误锁具；

闭锁桨叶安全位置防误锁具；以及

开启风轮锁防误锁具。

4.根据权利要求1所述的系统，其中变桨柜防误锁具包括第一、第二和第三变桨柜防误锁具，并且每个变桨柜防误锁具分别被分配给一个桨叶。

5.根据权利要求1所述的系统，其中桨叶安全位置防误锁具包括第一、第二和第三桨叶安全位置防误锁具，并且每个桨叶安全位置防误锁具分别被分配给一个桨叶。

6.根据权利要求1所述的系统，其中在智能钥匙中存储有风轮锁防误锁具、变桨柜防误锁具以及桨叶安全位置防误锁具的开锁密码以及所定义的锁具操作顺序，并且智能钥匙还被配置为在在先锁具操作顺序不违反所定义的锁具操作顺序的情况下才提供下一锁具的密码。

7.根据权利要求1所述的系统，其中智能钥匙还被配置为仅在桨叶到达安全位置时锁定变桨轴承以后才能从桨叶安全位置防误锁具中拔出。

8.一种用于运行根据权利要求1至7之一所述的防误操作锁具系统的方法，包括下列步骤：

由智能钥匙检查在先锁具操作顺序是否违反所定义的锁具操作顺序，所述在先锁具操作顺序包括按照操作顺序排列的之前操作的锁具的名称和所执行操作；

在不违反的情况下由智能钥匙提供下一锁具的密码；以及

在利用所述密码开启相应锁具以后以及由智能钥匙将当前操作的锁具的名称和所执行操作添加到在先锁具操作顺序中。

9.根据要求8所述的方法，所述所定义的锁具操作顺序为：

开启变桨柜防误锁具；

开启桨叶安全位置防误锁具；

闭锁变桨柜防误锁具；

闭锁桨叶安全位置防误锁具；以及

开启风轮锁防误锁具。

10.根据要求9所述的方法，还包括步骤：

在开启风轮锁防误锁具以后清空所定义的锁具操作顺序。