CN109236566A - 一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法 - Google Patents

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于长生
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Abstract

本发明涉及一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法，具体如下：(1)在桨距调节主控系统中，依据风机型号，实时监控的风速，计算叶片速率的临界值；(2)风场内风电机组根据自身的机组状态，设立桨距调节的算法与系统；(3)根据风场内各风机的实时风速，计算得到的叶片速率变化的临界值；(4)将确定的临界值输入进桨距调节系统，调整桨距角进行安全系统启动；本发明能避免突发高风速情况下可能导致的风机载荷过低的情况，提高了风机设备的安全性，并降低机组的维护成本。

Description

一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法
技术领域
本发明涉及一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法。
背景技术
风资源本身是难以预测的，风场内的风速会不定时不定期出现突然爆发性加快的现象，这就需要对风机进行安全监控，从而让风机转速和功率输出保持在某一特定范围内，并保证在极端天气中风机正常的启动和停机。在爆发性高风速条件下，为了限制高风速时的功率输出，现阶段采用的方法为失速调节、桨距调节和偏航控制方法。
失速调节不能调节桨距角，故只能通过现场测试，若测试的结果表明功率的大小不能得到充分的限制，则需要卸下叶片，改变固定的桨距角设置，这种方法费时费力，采用失速调节的范围很少。
偏航控制通过控制风机的偏航来限制功率输出，具体表现为低风速时对准风的来流，高风速时偏离风的来流，正常的风机当中都存在偏航控制机构，但大型机中使用的较少，进有意大利的1.5MW GAMMA60的原型机为偏航控制。
当前安全系统控制调节采用的最主要方法是桨距调节，对于桨距调节型风机而言，可以主动调节整个叶片的桨距，从而改变整个叶片上的攻角，桨距角已经调节的叶片可以发挥气动刹车的作用，通过调节整个叶片的桨距角控制叶片的攻角，从而控制功率输出，其控制机理。
采用桨距调节方法时，在低风速的情况下，叶片桨距角成0°，高风速的情况下，叶片桨距角成90°；由于自动化控制会消耗一定的时间，在出现突发极端大风时，不能第一时间内采取安全保障措施，故而一般不采用自动化控制而采用人工按钮控制，人工控制按钮在调节桨距角时，叶片会出现转动速率为零的情况，而在此种情况下，高风速会导致原本设计的载荷过低，从而导致风机事故的发生，因此，急需一种能在突发大风天气情况下并人工进行桨距调节时，避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法。
发明内容
针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种在进行桨距调节时且当风速突然增大时，能避免突发高风速情况下可能导致的风机载荷过低的情况，提高了风机设备的安全性，并降低机组的维护成本的避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在桨距调节主控系统中，依据风机型号，实时监控的风速，计算叶片速率的临界值；
(2)风场内风电机组根据自身的机组状态，设立桨距调节的算法与系统；
(3)根据风场内各风机的实时风速，计算得到的叶片速率变化的临界值；
(4)将确定的临界值输入进桨距调节系统，调整桨距角进行安全系统启动。
优选地，所述步骤(3)中的临界值必须经过论证。
优选地，所述步骤(4)中的安全系统应用在桨距调节风电机组。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法，在进行桨距调节时，当风速突然增大时，能避免突发高风速情况下可能导致的风机载荷过低的情况，提高了风机设备的安全性，并降低机组的维护成本。
附图说明
图1为桨距调节风电机组的设备原理图；
图2为现有桨距调节过程中叶片速率随时间变化曲线图；
图3为采用本发明的控制方法调整后的桨距调节过程中叶片速率随时间变化曲线图；
图4为本发明的逻辑原理图。
具体实施方式
如图1～4所示，一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法，主要适用于安全系统采用桨距调节风电机组，具体如下：
(1)在桨距调节主控系统中，依据风机型号，实时监控的风速，计算叶片速率的临界值；
(2)风场内风电机组根据自身的机组状态，设立桨距调节的算法与系统；
(3)根据风场内各风机的实时风速，计算得到的叶片速率变化的临界值并进行论证，最终将确定的临界值输入进桨距调节系统，调整桨距角进行安全系统启动；
通常，在进行人工桨距调节时，桨距调整的速度是根据已有设定的系统来进行调节的，其速率变化具体表现为开始时较快且保持不变，随后速率缓慢降低至0，并在经过一段时间后缓慢提升，在速率降至0时会导致整体的叶片载荷过小，从而通过改变桨距调整系统来实现对叶片速率的设定。
当出现突发高风速天气时，采用本方法调整桨距角后的系统与原系统相比，在开始时速率在一定时间内保持不变，随后的速率变化表现为逐渐降低，降低到某一特定值V1时，保持速率不变，并随后继续缓慢下降至特定值V2，继续保持不变，依次往下逐渐降低，具体速率图与时间的关系如图3所示，这样进行速率控制，相较于以往桨距控制中，桨距角转动速率突然降为零会受到巨大的风力，能有效的将风力逐层缓解，减弱突发大风天气中风力对叶片的破坏，从而提高安全系统在突发大风天气中的可靠性，降低风机发生故障的可能性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (3)

1.一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在桨距调节主控系统中，依据风机型号，实时监控的风速，计算叶片速率的临界值；
(2)风场内风电机组根据自身的机组状态，设立桨距调节的算法与系统；
(3)根据风场内各风机的实时风速，计算得到的叶片速率变化的临界值；
(4)将确定的临界值输入进桨距调节系统，调整桨距角进行安全系统启动。
2.根据权利要求1所述的一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中的临界值必须经过论证。
3.根据权利要求1所述的一种避免风速突增导致的风机叶片超速的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中的安全系统应用在桨距调节风电机组。
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