CN109268206A - 一种风电机组防超速保护机构及防超速保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电机组防超速保护机构，包括轮毂转速测定单元和设置在轮毂内部的超速继电器单元，轮毂转速测定单元包括设置在轮毂罩上的转速传感器，转速传感器与超速继电器单元连接，超速继电器单元与变桨控制柜连接。转速传感器采用感应式转速编码器，轮毂转速测定单元还包括设置在机舱罩上的感应撞铁。超速继电器单元包括超速判断模块和超速继电器，超速判断模块与转速传感器连接，用于接收轮毂转速值，进行超速判断，并根据判断结果控制超速继电器的通断。还公开风电机组防超速保护方法。本发明能实现轮毂转速的实时检测，并对转速进行实时判断，在转速值超过预设限值时，由超速继电器单元直接控制变桨系统实现顺桨，提高机组安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及风电机组领域，特别是涉及一种风电机组防超速保护机构及防超速保护方法。
背景技术
目前风电机组停机方式主要有：正常停机、快速停机和紧急停机三种方式，根据机组设计载荷不同，三种停机方式的控制速度也不同。其中，正常停机和快速停机方式下，变桨系统均是接受风机主控指令完成顺桨；紧急停机是触发安全链停机，并分为两种情况：一是变桨系统报故障主动断开安全链按照预期速度执行顺桨；二是风机其他系统安全链断开，导致变桨安全链断开执行顺桨。
随着风电行业的快速发展，风电机组失速飞车倒塔事故逐渐增多，给风电业主、风机制造商及相关各方造成重大经济损失，严重影响行业健康发展，这些事故的主要原因为变桨系统没有顺桨，导致风机超速，最终飞车倒塔。
现有的安全链停机模式如附图1所示，机舱2内设有测速设备，在实时测量轮毂1的转速，并把轮毂1转速信号输入至机舱2内的超速继电器。该超速继电器实时计算轮毂转速，并可以对轮毂转速值是否超速进行判断，当转速超出预设限值时，该超速继电器输出动作信号，该动作信号可以反馈至图1所示的安全链输入信号23，通过安全链模块21控制EFC紧急顺桨回路22，并将EFC紧急顺桨回路信号输入变桨控制柜11，实现变桨系统的快速顺桨。
上述现有的安全链模式控制紧急顺桨的方式，存在如下缺陷，如机舱和变桨系统之间出现故障，未能将EFC紧急顺桨信号输入至变桨系统，则变桨系统不能实现顺桨，在其它方式也不能顺桨的情况下，转速会越来越大，直至轮毂失速飞车，导致重大事故。
由此可见，上述现有的风电机组安全链停机模式显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的风电机组防超速保护机构及防超速保护方法，使其更加安全可靠的实现防止风电机组超速现象的发生，提高风电机组的安全性，成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种风电机组防超速保护机构，使其更加安全可靠的实现防止风电机组超速现象的发生，提高风电机组的安全性，从而克服现有的风电机组安全链停机模式的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种风电机组防超速保护机构，包括轮毂转速测定单元和设置在轮毂内部的超速继电器单元，
所述轮毂转速测定单元包括设置在所述轮毂罩上的转速传感器，所述转速传感器与所述超速继电器单元连接，所述超速继电器单元与所述轮毂内部的变桨控制柜连接。
作为本发明的一种改进，所述转速传感器采用感应式转速编码器，所述轮毂转速测定单元还包括与所述感应式转速编码器相匹配的感应撞铁，所述感应撞铁设置在与所述轮毂相对应的机舱罩上。
进一步改进，所述轮毂转速测定单元包括三个感应式转速编码器和与其匹配的感应撞铁，所述三个感应式转速编码器等间隔的设置在所述轮毂罩上，所述感应撞铁相应的设置在与所述轮毂相对应的机舱罩上。
进一步改进，所述感应撞铁安装在所述风电机组叶轮锁孔的机舱罩上。
进一步改进，所述超速继电器单元包括超速判断模块和超速继电器，所述超速判断模块与所述转速传感器连接，用于接收所述转速传感器测定的轮毂转速值，进行超速判断，并根据判断结果控制所述超速继电器的通断。
本发明还公开一种应用上述的风电机组防超速保护机构的防超速保护方法，所述方法为：通过所述转速传感器实时检测所述轮毂的转速，所述转速传感器将检测到的轮毂转速值传输至所述超速继电器单元，由所述超速继电器单元对所述轮毂转速值进行判断，若判断超速则所述超速继电器单元控制所述变桨控制柜实现对叶片的顺桨。
进一步改进，所述方法还包括异常处理步骤，所述异常处理步骤为在所述转速传感器出现故障时，所述防超速保护机构断开安全链，实现风电机组顺桨停机。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
1、本发明通过在轮毂内部增加轮毂转速测定单元和超速继电器单元，能实现轮毂转速的实时检测，并对转速进行实时判断，在转速值超过预设限值时，由超速继电器单元直接控制变桨系统实现顺桨，避免现有安全链模式下机舱和变桨系统之间出现故障时导致顺桨受阻，防止轮毂失速飞车的事故发生，提高风电机组的安全可靠性。
2、本发明通过设置三组感应式转速编码器和感应撞铁，能准确可靠的实现对轮毂转速的检测，便于后续变桨系统的紧急停机，为保证风电机组的安全提供数据支持。
3、本发明风电机组防超速保护方法简单可靠，能更直接简便的控制变桨系统，并包括异常处理步骤，能更可靠的防止风电机组超速现象的发生。
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是现有风电机组安全链模式的防超速保护机构的结构示意图。
图2是本发明风电机组防超速保护机构的结构示意图。
图3是本发明风电机组防超速保护机构中感应式转速编码器和感应撞铁的安装结构示意图。
具体实施方式
参照附图2所示，本实施例风电机组防超速保护机构，包括轮毂转速测定单元12和设置在轮毂1内部的超速继电器单元。
该轮毂转速测定单元12包括设置在轮毂罩上的转速传感器。参照附图3所示，本实施例中转速传感器采用感应式转速编码器3，该轮毂转速测定单元还包括与该感应式转速编码器3相匹配的感应撞铁4，该感应撞铁4设置在与轮毂罩相接的机舱罩上。则随着叶轮的旋转，感应式转速编码器3感应该感应撞铁4的速度脉冲信号，实现对轮毂1转速的检测。
较优实施例，该轮毂转速测定单元包括三个感应式转速编码器3和与其匹配的感应撞铁4。该三个感应式转速编码器3等间隔的设置在轮毂罩上，感应撞铁4相应的安装在叶轮锁孔的机舱罩上。则叶轮转动一圈，三个感应式转速编码器3的探头分别检测相应的感应撞铁4的脉冲信号，根据每路信号检测到的脉冲数，可计算出叶轮转速。还可根据三路信号的先后顺序可以判断出轮毂的转向。
另外，为了消除某些特殊情况的转速波动和干扰，还可对脉冲信号进行滤波处理。
该轮毂转速测定单元通过感应式转速编码器3与感应撞铁4的配合，能实现实时检测轮毂1的转速，并通过该转速编码器3与超速继电器单元的连接，将检测到的轮毂转速值传送至超速继电器单元中，该超速继电器单元与轮毂1内部的变桨控制柜11连接，用于在轮毂转速超速时实现对变桨系统的控制，起到防轮毂超速的保护作用。
本实施例中该超速继电器单元包括超速判断模块和超速继电器13。该超速判断模块与转速编码器3连接，用于接收转速编码器3检测的轮毂转速值，然后通过与预定限值比较，判断该轮毂1是否超速，并根据判断结果控制超速继电器13的通断。
本实施例以1.5MW风电机组为例，该机组满发叶轮转速为17.4RPM，风机主控检测叶轮超速报警分为三个转速等级，分别为：
1)19.5rpm时采取快速停止动作；
2)20rpm时采取硬件停止动作；
3)20.35rpm时采取软件停止动作。
本实施例设定轮毂1转速限制为20rpm，在感应式转速编码器3测得轮毂1的转速大于20rpm时，控制超速继电器13接通，然后控制变桨控制柜11启动，实现紧急顺桨动作。
本发明风电机组防超速保护机构还包括异常处理程序。该异常处理程序为风机在正常运行中，如叶轮转速大于15rpm，如果两个转速编码器同时出现损坏，只有一个正常，则该超速继电器单元发出报警，该防超速保护机构断开安全链，实现风电机组顺桨停机；如果三个转速编码器同时有高电平信号，延时40s，该防超速保护机构断开安全链，实现风电机组顺桨停机。
本发明克服现有风电机组中轮毂内没有转速判断，只能依靠机舱内的转速信号来控制变桨机构顺桨，若机舱和变桨系统之间出现故障，则无法完成顺桨的动作，导致轮毂失速飞车的事故。本发明通过在轮毂内部增加轮毂转速测定单元和超速继电器单元，实时检测轮毂转速，在转速大于设定限值时输出报警信号，自行实现紧急变桨动作，防止事故的发生，提高风电机组的安全可靠性。
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 (7)
1.一种风电机组防超速保护机构，其特征在于，包括轮毂转速测定单元和设置在轮毂内部的超速继电器单元，
所述轮毂转速测定单元包括设置在所述轮毂罩上的转速传感器，所述转速传感器与所述超速继电器单元连接，所述超速继电器单元与所述轮毂内部的变桨控制柜连接。
2.根据权利要求1所述的风电机组防超速保护机构，其特征在于，所述转速传感器采用感应式转速编码器，所述轮毂转速测定单元还包括与所述感应式转速编码器相匹配的感应撞铁，所述感应撞铁设置在与所述轮毂相对应的机舱罩上。
3.根据权利要求2所述的风电机组防超速保护机构，其特征在于，所述轮毂转速测定单元包括三个感应式转速编码器和与其匹配的感应撞铁，所述三个感应式转速编码器等间隔的设置在所述轮毂罩上，所述感应撞铁相应的设置在与所述轮毂罩相对应的机舱罩上。
4.根据权利要求2所述的风电机组防超速保护机构，其特征在于，所述感应撞铁安装在所述风电机组叶轮锁孔的机舱罩上。
5.根据权利要求1至4任一项所述的风电机组防超速保护机构，其特征在于，所述超速继电器单元包括超速判断模块和超速继电器，所述超速判断模块与所述转速传感器连接，用于接收所述转速传感器测定的轮毂转速值，进行超速判断，并根据判断结果控制所述超速继电器的通断。
6.一种应用如权利要求1至5任一项所述的风电机组防超速保护机构的防超速保护方法，其特征在于，所述方法为：通过所述转速传感器实时检测所述轮毂的转速，所述转速传感器将检测到的轮毂转速值传输至所述超速继电器单元，由所述超速继电器单元对所述轮毂转速值进行判断，若判断超速则所述超速继电器单元控制所述变桨控制柜实现对叶片的顺桨。
7.根据权利要求6所述的风电机组防超速保护方法，其特征在于，所述方法还包括异常处理步骤，所述异常处理步骤为在所述转速传感器出现故障时，所述防超速保护机构断开安全链，实现风电机组顺桨停机。
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