CN109775596A - 一种风电机组助爬器的遥控控制系统及遥控控制方法 - Google Patents

Abstract

一种风电机组助爬器的遥控控制系统及遥控控制方法，助爬器包括有变速箱箱体、前电机箱箱体和后电机箱箱体。遥控控制系统中，变频器、红外接收单元、电机调速单元、电机自锁控制单元、过载检测单元、蜂鸣警示单元均设置于顶部的助爬器中；红外发送单元位于攀爬人员的操作手柄中。风电机组助爬器内部组件更加紧凑，缩小助爬器的整体尺寸，安全性、可靠性、工作效率大大提高。遥控控制系统解决助爬器启动后无法进行变速调节的问题；解决助爬器没有远程遥控系统的问题；解决助爬器由于负载过大，导致助爬器电机烧毁发生坠落风险的问题；解决助爬器没有相对应的报警系统的问题，遥控控制系统设置有蜂鸣警示单元。

Description

一种风电机组助爬器的遥控控制系统及遥控控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体讲是一种风电机组助爬器的遥控控制系统及遥控控制方法。

背景技术

由于风电行业自身性质，决定风电检修工作人员要长期处于偏远荒漠、山区、高海拔、环境恶劣地区从事检修工作；加之风力发电机组特有结构，会给检修工人的检修工作带来严峻考验，检修工人需要从距垂直于地面向上攀爬近百米高度到达机舱顶部进行检修工作，这一攀爬过程耗费了检修工作人员大量的体能。

随着检修工人年龄结构老龄化，导致老龄化工人无法攀爬，致使技术资源无法得以持续，由于技术经验丰富的老龄化工人无法攀爬致使人力技术资源丧失。近几年随着风电技术研究领域的不断深化，数量增多，如何解决业内人员高耗能攀爬的难题逐渐提上日程，风电机组助爬器的发明解决了此类问题。

风力发电机的检修工作人员登高作业时会用到风电机组助爬器，市场上常见的类似于助爬器的“助爬器”产品种类大致包括风电机组助爬器、绳索助爬器、竖梯助爬器、直驱式助爬器等。助爬器主要由主机、顶轮装置、电控箱、导向轮装置组成，位于底部支架组件上的电机为攀爬提供动力，通过驱动轮将力传至钢丝绳，给连接于钢丝绳的人员一个助力，通过调整电机扭矩控制助力大小，由内部控制器和底部支架上的传感器控制电机的起动、停止。

现有的助爬器启动并向上提供恒定的助力，人员向上爬梯时牵动钢丝绳，在爬梯间需要紧急停止时，人员必须使劲下蹲并用力拉扯钢丝绳，3-5秒后助爬器才会暂停。由于助爬器停机反应时间长，如果用力不够或急停拉扯不及时，在快达到塔筒平台盖板处就容易造成登塔人员头部冲顶事故。由此可见，现有的助爬器主要存在以下几点问题，一是助爬器启动后只能提供恒定的助力，无法进行变速调节；二是助爬器的紧急停止只能通过拉扯钢丝绳操作，没有远程遥控系统；三是辅助体重较重的攀爬人员的攀爬时，会由于负载过大，导致助爬器电机烧毁发生坠落风险；四是没有相对应的报警系统。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种风电机组助爬器的遥控控制系统，本发明技术方案基于红外信号实现控制，为解决现有方案中存在的技术问题，例如：助爬器需要停止时，人员如果用力不够或急停不及时，在塔筒平台盖板处就容易造成登塔人员头部冲顶事故；新入职人员和没有登塔经验的人员初次使用助爬器时，经常出现人员磕伤、碰伤等情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种风电机组助爬器的遥控控制系统，包括有风电机组助爬器和遥控控制系统。

助爬器包括有变速箱箱体7、前电机箱箱体8和后电机箱箱体12。

后电机箱箱体12的内部设有呈M形的电机轴支座，电机轴支座的中心设有通孔，通孔内部贯穿设有电机轴23；电机轴23的尾端经由紧固螺钉15连接有电机制动盘14，电机轴23的后部经由深沟球轴承A13安装于电机轴支座的通孔处；制动盘14的边缘外端内侧安装有动制动片16、后电机箱箱体12的边缘外端外侧安装有静制动片17，动制动片16和静制动片17相互配合使用，对电机轴23进行制动锁紧。

前电机箱箱体8的内部设有锥形电机定子9和锥形电机转子10，锥形电机转子10紧固外套于电机轴23的中部外侧；电机轴23的前部外侧分别经由深沟球轴承B18和深沟球轴承C21安装固定于前电机箱箱体8的前部。

电机轴23的前端经由联轴器24连接于高速齿轮轴2的输入端，高速齿轮轴2的左端和右端分别经由深沟球轴承D1固定安装；高速齿轮轴2的输出端安装有齿轮、且外啮合于传动齿轮28，传动齿轮28内部套有传动齿轮轴27，传动齿轮轴27的左端和右端分别经由角接触球轴承A29和角接触球轴承B26固定安装；传动齿轮轴27的右端输出端内啮合于低速齿轮5，低速齿轮5的内部间隙套有高速齿轮轴2，低速齿轮5的左端和右端分别经由深沟球轴承E4和深沟球轴承F6固定安装于变速箱箱盖3和变速箱箱体7内部；低速齿轮5的中部经由深沟球轴承G固定安装于变速箱箱盖3和变速箱箱体7内部；低速齿轮5的输出端通过锁紧螺钉连接于钢丝绳套筒25，钢丝绳套筒25的内部通过锁紧螺钉连接于连接套筒22，连接套筒22的后部安装有预紧套筒20。

遥控控制系统包括有变频器、红外发送单元、红外接收单元、电机调速单元、电机自锁控制单元、过载检测单元、蜂鸣警示单元；其中，变频器、红外接收单元、电机调速单元、电机自锁控制单元、过载检测单元、蜂鸣警示单元均设置于顶部的助爬器中；红外发送单元位于攀爬人员的操作手柄中。

红外信号收发装置包括有红外发送单元和红外接收单元；红外发送单元内部设置有按键电路、单片机和红外发射电路；红外接收单元内部设置有红外接收电路、单片机和电机驱动电路；红外发送单元产生并发送红外遥控信号，红外接收单元接收红外遥控信号、并经由电机驱动电路和变频器来控制助爬器的电机工作频率。

一种风电机组助爬器的遥控控制系统的遥控控制方法，包括有以下遥控控制操作步骤：

步骤1：攀爬人员将塔高度输入操作手柄中，将攀爬人员和检修工具的荷载总重量输入操作手柄中，将预计攀爬时间输入操作手柄中；操作手柄中的处理器将塔高度、荷载总重量和攀爬时间分别转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送；

步骤2：红外接收单元接收红外信号，将塔高度和攀爬时间的电子信号发送至变频器和电机调速单元中，将荷载总重量电子信号发送至过载检测单元中；

过载检测单元对荷载总重量进行监测，若荷载总重量大于额定荷载总重量，则过载检测单元产生超重警示信号，并将超重警示信号发送至蜂鸣警示单元中，蜂鸣警示单元收到超重警示信号后持续发出超重蜂鸣警示；

若荷载总重量小于或等于额定荷载总重量，则变频器和电机调速单元根据塔高度和攀爬时间计算出最合适的电机转速，待执行；

步骤3：攀爬人员按下操作手柄的启动按钮，助爬器开始工作，此时助爬器通过钢丝绳带动攀爬人员上行；上行过程中，通过操作手柄的慢行按钮、快行按钮和急停按钮来控制助爬器电机的工作状态；

步骤4：攀爬人员按下慢行按钮或快行按钮后，操作手柄中的处理器将慢行信号和快行信号分别转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送；红外接收单元接收红外信号，将慢行信号和快行信号发送至变频器和电机调速单元中，变频器和电机调速单元的4518B处理器根据慢行信号和快行信号对助爬器电机进行相适应控制；

步骤5：攀爬人员按下急停按钮后，操作手柄中的处理器将急停信号转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送；红外接收单元接收红外信号，将急停信号发送至电机自锁控制单元中，对助爬器电机锁定停止转动，此时攀爬人员即可悬停于适当塔的位置。

步骤6：助爬器中设置有钢丝绳收卷长度的传感装置，攀爬人员待上行时，传感装置将钢丝绳收卷长度计为0m，即表示此时上行高度为0m；钢丝绳收卷长度每增加10m，表示此时上行高度增加10m；传感装置每累计10m的钢丝绳收卷长度，即向蜂鸣警示单元发送一个电信号，蜂鸣警示单元收到电信号后发出超重蜂鸣警示；

步骤7：助爬器将攀爬人员助爬到塔顶端后，攀爬人员按下停止按钮，助爬器将钢丝绳收缩完毕后停止工作。

本发明和现有技术相比，其优点在于：

风电机组助爬器的实施例：将钢丝绳套筒25安装设计于电机轴23的外侧，且电机轴23的主转动动作和钢丝绳套筒25的收放钢丝绳动作互不干扰，同时，使得助爬器的内部组件更加紧凑，缩小了助爬器的整体尺寸。同时，本风电机组助爬器还避免了原助爬器的停机时间长、耗力大、难控制等缺点，不会造成的人员头部冲顶、磕伤及卡扣与滑轮卡死的情况的发生，使操作的安全性、可靠性、方便性、工作效率大大提高。

遥控控制系统的实施例：为了解决助爬器启动后只能提供恒定的助力，无法进行变速调节的问题，遥控控制系统设置有变频器，电机调速单元；为了解决助爬器的紧急停止只能通过拉扯钢丝绳操作，没有远程遥控系统的问题，遥控控制系统设置有红外发送单元，红外接收单元；为了解决助爬器辅助体重较重的攀爬人员的攀爬时，会由于负载过大，导致助爬器电机烧毁发生坠落风险的问题，遥控控制系统设置有过载检测单元；为了解决助爬器没有相对应的报警系统的问题，遥控控制系统设置有蜂鸣警示单元。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明风电机组助爬器的整体结构示意图；

图2为本发明风电机组助爬器的红外发送单元连接示意图；

图3为本发明风电机组助爬器的红外接收单元连接示意图；

图4为本发明风电机组助爬器的电机调速单元连接示意图；

图5为本发明风电机组助爬器的电机自锁控制单元连接示意图；

图6为本发明风电机组助爬器的过载检测单元连接示意图；

图7为本发明风电机组助爬器的蜂鸣警示单元连接示意图。

附图标记说明：深沟球轴承D1，高速齿轮轴2，变速箱箱盖3，深沟球轴承E4，低速齿轮5，深沟球轴承F6，变速箱箱体7，前电机箱箱体8，锥形电机定子9，锥形电机转子10，复位弹簧11，后电机箱箱体12，深沟球轴承A13，制动盘14，紧固螺钉15，动制动片16，静制动片17，深沟球轴承B18，深沟球轴承C21，连接套筒22，电机轴23，联轴器24，钢丝绳套筒25，角接触球轴承B26，传动齿轮轴27，传动齿轮28，角接触球轴承A29。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本发明公开的示例性实施例，然而应当理解，本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同时，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种风电机组助爬器的遥控控制系统，包括有风电机组助爬器和遥控控制系统。

风电机组助爬器的实施例：

助爬器包括有变速箱箱体7、前电机箱箱体8和后电机箱箱体12，且三部分均采用铸铁铸造而成。图1为本发明风电机组助爬器的整体结构示意图，结合图1对本风电机组助爬器做以下详细的介绍：

后电机箱箱体12的内部设有呈M形的电机轴支座，电机轴支座的中心设有通孔，通孔内部贯穿设有电机轴23，电机轴23采用不锈钢材质制成。电机轴23的尾端经由紧固螺钉15连接有电机制动盘14，电机轴23的后部经由深沟球轴承A13安装于电机轴支座的通孔处；制动盘14的边缘外端内侧安装有动制动片16、后电机箱箱体12的边缘外端外侧安装有静制动片17；当助爬器需要急停或者停止工作时，动制动片16和静制动片17相互配合使用，对电机轴23进行制动锁紧。

前电机箱箱体8的内部设有锥形电机定子9和锥形电机转子10，锥形电机转子10紧固外套于电机轴23的中部外侧，对电机轴23起到固定支撑的作用；电机轴23的前部外侧分别经由深沟球轴承B18和深沟球轴承C21安装固定于前电机箱箱体8的前部，对电机轴23起到固定支撑的作用。

电机轴23的前端经由联轴器24连接于高速齿轮轴2的输入端，高速齿轮轴2的左端和右端分别经由深沟球轴承D1固定安装，对高速齿轮轴2起到固定支撑的作用。高速齿轮轴2的输出端安装有齿轮、且外啮合于传动齿轮28，传动齿轮28内部套有传动齿轮轴27，传动齿轮轴27的左端和右端分别经由角接触球轴承A29和角接触球轴承B26固定安装，对传动齿轮轴27起到固定支撑的作用。传动齿轮轴27的右端输出端内啮合于低速齿轮5，低速齿轮5的内部间隙套有高速齿轮轴2，低速齿轮5的左端和右端分别经由深沟球轴承E4和深沟球轴承F6固定安装于变速箱箱盖3和变速箱箱体7内部，对低速齿轮5起到固定支撑的作用。低速齿轮5的中部经由深沟球轴承G固定安装于变速箱箱盖3和变速箱箱体7内部，对低速齿轮5起到固定支撑的作用。低速齿轮5的输出端通过锁紧螺钉连接于钢丝绳套筒25，钢丝绳套筒25的内部通过锁紧螺钉连接于连接套筒22，连接套筒22的后部安装有预紧套筒20。

结合图1，本风电机组助爬器的传动关系为：电机轴23→联轴器24→高速齿轮轴2→传动齿轮28→传动齿轮轴27→低速齿轮5→钢丝绳套筒25。

本风电机组助爬器通过如图1整体结构的设计，将钢丝绳套筒25安装设计于电机轴23的外侧，且电机轴23的主转动动作和钢丝绳套筒25的收放钢丝绳动作互不干扰，同时，使得助爬器的内部组件更加紧凑，缩小了助爬器的整体尺寸。同时，本风电机组助爬器还避免了原助爬器的停机时间长、耗力大、难控制等缺点，不会造成的人员头部冲顶、磕伤及卡扣与滑轮卡死的情况的发生，使操作的安全性、可靠性、方便性、工作效率大大提高。

遥控控制系统的实施例：

为了解决助爬器启动后只能提供恒定的助力，无法进行变速调节的问题，遥控控制系统设置有变频器，电机调速单元；为了解决助爬器的紧急停止只能通过拉扯钢丝绳操作，没有远程遥控系统的问题，遥控控制系统设置有红外发送单元，红外接收单元；为了解决助爬器辅助体重较重的攀爬人员的攀爬时，会由于负载过大，导致助爬器电机烧毁发生坠落风险的问题，遥控控制系统设置有过载检测单元；为了解决助爬器没有相对应的报警系统的问题，遥控控制系统设置有蜂鸣警示单元。

其中，变频器、红外接收单元、电机调速单元、电机自锁控制单元、过载检测单元、蜂鸣警示单元均设置于顶部的助爬器中；红外发送单元位于攀爬人员的操作手柄中。

在实际实施中，变频器与助爬器的电机相连接、用于调节电机的频率以调节电机的输出扭矩；变频器控制电机的锥形电机定子9三相绕组产生交流电压，在电机气隙内产生交替作用的正向旋转磁场和反向旋转磁场，进而驱动锥形电机转子10带动电机轴23转动。

在实际实施中，红外信号收发装置包括有红外发送单元和红外接收单元；红外发送单元内部设置有按键电路、单片机和红外发射电路；红外接收单元内部设置有红外接收电路、单片机和电机驱动电路；红外发送单元产生并发送红外遥控信号，红外接收单元接收红外遥控信号、并经由电机驱动电路和变频器来控制助爬器的电机工作频率。

图2为本发明风电机组助爬器的红外发送单元连接示意图。红外发送单元中，单片机的型号为AT89C2051。针对于风电机组助爬器这一特殊行业，红外发送单元做出以下设计：单片机的RESET复位引脚连接于复位电路；TXD引脚连接于红外发射电路；XTAL1引脚和XTAL2引脚之间串联有石英晶体振荡器XTAL1，石英晶体振荡器XTAL1的两端串联有电容CAP4和电容CAP5，其中，电容CAP4和电容CAP5的节点处接地GND。

复位电路中，电阻RES4和二极管D1并联，输入端连接于输入电流VCC，输出端设有两条支路，一条支路经由电容CAP3接地，另一条支路连接于RESET复位引脚。

红外发射电路中，包括有串联连接的MC14001B的或非门U0A和或非门U0B、石英晶体振荡器XTAL0、串口发送控制门电路U0C和红外光发射管；其中，电容CAP0和电容CAP1均直接接地，电容CAP0串联连接或非门U0A、CAP1串联连接或非门U0B；电容CAP0和电容CAP1之间串联连接石英晶体振荡器XTAL0；或非门U0A和或非门U0B之间串联连接电阻RES1，或非门U0A和电阻RES1整体与石英晶体振荡器XTAL0并联连接，或非门U0A与电阻RES0并联连接；或非门U0B和单片机TXD引脚共同连接于串口发送控制门电路U0C，串口发送控制门电路U0C连接于红外光发射管。

红外发送单元的工作原理：单片机AT89C2051的TXD引脚为‘0’时，红外光发射管发出红外光线信号，TXD引脚为‘1’时，红外光发射管停止发出红外光线信号；红外接收单元用于接收红外光线信号。

图3为本发明风电机组助爬器的红外接收单元连接示意图；针对于风电机组助爬器这一特殊行业，红外接收单元中，设置有AT89C2051的IC2处理器，IC2处理器的引脚11经由发光二极管LED1连接于红外接收头的引脚1，IC2处理器的引脚6连接于红外接收头的引脚3，IC2处理器的复位键间接连接于红外接收头的引脚2；IC2处理器的引脚3经由电阻R6连接于三极管J1，三极管J1分别经由电阻R3和电阻R4连接于串口的引脚3和引脚1，串口的引脚2经由二极管D1、电阻R2、电容C4、电容C1连接于XTAL2键；串口的引脚4经由二极管D1、电阻R2、电容C4、电容C2连接于XTAL1键；XTAL2键和XTAL1键之间并联有石英晶体振荡器；串口的引脚5直接接地GND。

红外接收单元的工作原理：红外接收头收集红外信号并将红外信号传送至IC2处理器，IC2处理器对红外信号进行解码，并从串口传送至助爬器；助爬器中预先设定控制程序，根据收到的解码信号做出相应的命令操作；红外接收单元工作时，发光二极管LED1开始闪烁；红外接收单元停止工作时，发光二极管LED1熄灭。

图4为本发明风电机组助爬器的电机调速单元连接示意图；助爬器设置有电机调速单元；电机调速单元包括有4518B处理器，针对于风电机组助爬器这一特殊行业，4518B处理器的Q0引脚，一端连接于二极管后接地GND，另一端经由二极管连接于电阻R1，后连接于复合三级管VT；4518B处理器的Q1引脚，一端连接于二极管后接地GND，另一端经由二极管连接于电阻R2，后连接于复合三级管VT；4518B处理器的Q2引脚，一端连接于二极管后接地GND，另一端经由二极管连接于电阻R3，后连接于复合三级管VT；4518B处理器的Q3引脚，一端连接于二极管后接地GND，另一端经由二极管连接于电阻R4，后连接于复合三级管VT；复合三级管VT连接于三相电压VS低段，后并联于启动电阻R0；4518B处理器的顶部引脚和底部引脚并联稳压管DZ后与启动电阻R0并联连接；稳压管DZ连接于1N4007*4的引脚4，启动电阻R0连接于1N4007*4的引脚2，1N4007*4的引脚1和引脚3连接于助爬器的电机。

电机调速单元的工作原理：稳压管DZ两端的电压为前级电路提供电源，其中，电阻R0为本电机调速单元的启动电阻，复合三级管VT选择中功率管。可控硅VS的触发电流数值根据助爬器电机的电流适当性预定。

图5为本发明风电机组助爬器的电机自锁控制单元连接示意图；助爬器设置有电机自锁控制单元；针对于风电机组助爬器这一特殊行业，电机自锁控制单元中，助爬器的电机的U端、V端和W端分别经由热继电器FR连接于交流接触器KM，交流接触器KM分别经由熔断器KM连接于三相电源的L1、L2和L3；三相电源的L1和L2分别经由熔断器FU连接于自锁电路；自锁电路中，1号节点和2号节点之间设置有热继电器FR，2号节点和3号节点之间设置有停止按钮SB2，3号节点和4号节点之间设置有启动按钮SB1和交流接触器KM、且启动按钮SB1和交流接触器KM并联连接；4号节点和5号节点之间设置有交流接触器KM；自锁电路中，1号节点间接连接于三相电源的L1；5号节点间接连接于三相电源的L2。

目前的助爬器的电机正转控制线路其实现过程较为复杂，仅仅适用于电机短时间运行控制，如果用作助爬器长时间运行控制极为不方便，需要长时间一直按住运行按钮不放才可以，在力度使用不当或未能正确掌握停止方法情况下，会出现人员磕伤、碰伤等情况，实用性较差，安全系数降低。本电机自锁控制单元，在助爬器电机发生突欠电压和突失电压的情况下，还可以发生电机自锁的保护动作，防止发生坠落风险。

图6为本发明风电机组助爬器的过载检测单元连接示意图；助爬器设置有过载检测单元，过载检测单元的输入端分别经由电阻组RX连接于两个并联连接的运算放大器IC1和运算放大器IC2，运算放大器IC1和运算放大器IC2组合使用用于比较显示载重量；运算放大器IC1和运算放大器IC2经由二极管D1和二极管D2后连接于电阻R5和电阻R6，电阻R6连接于BC547B三极管T1；运算放大器IC1经由电阻R4、发光二极管D3连接于BC547B三极管T1；电阻组RX包括有电阻R2和可调式电阻P1，电阻R2和可调式电阻P1为串联连接，电阻组RX为运算放大器IC1和运算放大器IC2提供参考电压设定功能。

过载检测单元的工作原理：运算放大器IC1和运算放大器IC2组合使用用于比较显示载重量，电阻组RX为运算放大器IC1和运算放大器IC2提供参考电压设定功能。

图7为本发明风电机组助爬器的蜂鸣警示单元连接示意图；助爬器设置有蜂鸣警示单元；蜂鸣警示单元内部设有蜂鸣器，蜂鸣器并联于续流二极管D1；蜂鸣器的引脚2直接接地GND，引脚1经由限流电阻R2后连接于驱动三极管Q1，驱动三极管Q1经由电阻R1连接于输入电路。

蜂鸣警示单元的工作原理：输入电路为蜂鸣警示单元提供低电平，经由三极管驱动和限流电阻R2的限流保护，续流二极管D1为蜂鸣器提供持续电流，蜂鸣器便会持续蜂鸣警示。

一种风电机组助爬器的遥控控制系统的遥控控制方法，包括有以下遥控控制操作步骤：

步骤1：攀爬人员将塔高度输入操作手柄中，将攀爬人员和检修工具的荷载总重量输入操作手柄中，将预计攀爬时间输入操作手柄中；操作手柄中的处理器将塔高度、荷载总重量和攀爬时间分别转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送。

步骤2：红外接收单元接收红外信号，将塔高度和攀爬时间的电子信号发送至变频器和电机调速单元中，将荷载总重量电子信号发送至过载检测单元中；

过载检测单元对荷载总重量进行监测，若荷载总重量大于额定荷载总重量，则过载检测单元产生超重警示信号，并将超重警示信号发送至蜂鸣警示单元中，蜂鸣警示单元收到超重警示信号后持续发出超重蜂鸣警示；

若荷载总重量小于或等于额定荷载总重量，则变频器和电机调速单元根据塔高度和攀爬时间计算出最合适的电机转速，待执行。

步骤3：攀爬人员按下操作手柄的启动按钮，助爬器开始工作，此时助爬器通过钢丝绳带动攀爬人员上行；上行过程中，通过操作手柄的慢行按钮、快行按钮和急停按钮来控制助爬器电机的工作状态。

步骤4：攀爬人员按下慢行按钮或快行按钮后，操作手柄中的处理器将慢行信号和快行信号分别转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送；红外接收单元接收红外信号，将慢行信号和快行信号发送至变频器和电机调速单元中，变频器和电机调速单元的4518B处理器根据慢行信号和快行信号对助爬器电机进行相适应控制。

步骤5：攀爬人员按下急停按钮后，操作手柄中的处理器将急停信号转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送；红外接收单元接收红外信号，将急停信号发送至电机自锁控制单元中，对助爬器电机锁定停止转动，此时攀爬人员即可悬停于适当塔的位置。

步骤6：助爬器中设置有钢丝绳收卷长度的传感装置，攀爬人员待上行时，传感装置将钢丝绳收卷长度计为0m，即表示此时上行高度为0m；钢丝绳收卷长度每增加10m，表示此时上行高度增加10m；传感装置每累计10m的钢丝绳收卷长度，即向蜂鸣警示单元发送一个电信号，蜂鸣警示单元收到电信号后发出超重蜂鸣警示。

步骤7：助爬器将攀爬人员助爬到塔顶端后，攀爬人员按下停止按钮，助爬器将钢丝绳收缩完毕后停止工作。

对比例1、对比例2和本实施例之间的分析。

在市面上购买目前在风电行业常用的助爬器，对比例1为上海觅玉实业发展有限公司生产的助爬器，对比例2为北京达威特科技发展有限公司生产的助爬器。其中，经过分析对比可以明确得知。

对比例1中，上海觅玉实业发展有限公司生产的助爬器，助爬器遥控器为继电器输出，每回路控制均对应1路继电器，每个继电器接线端子再和PLC连接从而控制配电箱内电机控制回路，或继电器直接和配电箱内接触器或中间继电器控制回路连接；接收机控制回路出线约为10-20根之间。

对比例1其主要问题在于：遥控器的出线接线较多，需要10-14路继电器，遥控器和接收器外壳尺寸均不易做小，由于继电器控制回路是有一定吸合次数寿命，所以对比例1寿命相对较低，后续维护量相对较大，耗费较多人力成本。

对比例2中，北京达威特科技发展有限公司生产的助爬器，助爬器遥控器为继电器输出，遥控器采用双冗余模式，每回路控制对应2路（主继电器和副继电器）继电器。当主回路继电器在长期使用情况下出线粘连或损坏时，自动启动副继电器，因此可达双倍寿命。

对比例2其主要问题在于：助爬器遥控器尺寸相对更大，因为每条控制回路均为双冗余方式，每个继电器均占有一定空间，约为常见的接收机控制板的尺寸2倍左右。

和上述2个对比例相比较，本发明的风电机组助爬器，输出端连接线少，接线简洁安装方便，控制指令程序化处理，红外发送单元的单片机AT89C2051的TXD引脚为‘0’时，红外光发射管发出红外光线信号，TXD引脚为‘1’时，红外光发射管停止发出红外光线信号；红外接收单元用于接收红外光线信号。红外接收头收集红外信号并将红外信号传送至IC2处理器，IC2处理器对红外信号进行解码，并从串口传送至助爬器；助爬器中预先设定控制程序，根据收到的解码信号做出相应的命令操作。

另外，本发明的风电机组助爬器无需再考虑继电器触点寿命问题，尺寸易于缩小，且使用寿命可远远大于继电器方式使用寿命，且任意塔筒爬梯无须改造均可安装，并且安装方便，极大减少后续维护可能性，大大减少了后续人工往来维护成本。

本发明的风电机组助爬器电源为标准单相或三相，变频器采用变频矢量控制技术，钢丝绳直径为5-8mm，在提升和下降时均提供约55kg 的连续提升力，提升速度与操作者的攀爬速度自行适应，最大速度为40m/min。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，包括有风电机组助爬器和遥控控制系统；

所述助爬器包括有变速箱箱体（7）、前电机箱箱体（8）和后电机箱箱体（12）；

所述后电机箱箱体（12）的内部设有呈M形的电机轴支座，电机轴支座的中心设有通孔，通孔内部贯穿设有电机轴（23）；电机轴（23）的尾端经由紧固螺钉（15）连接有电机制动盘（14），电机轴（23）的后部经由深沟球轴承A（13）安装于电机轴支座的通孔处；制动盘（14）的边缘外端内侧安装有动制动片（16）、后电机箱箱体（12）的边缘外端外侧安装有静制动片（17），所述动制动片（16）和所述静制动片（17）相互配合使用，对电机轴（23）进行制动锁紧；

所述前电机箱箱体（8）的内部设有锥形电机定子（9）和锥形电机转子（10），锥形电机转子（10）紧固外套于电机轴（23）的中部外侧；所述电机轴（23）的前部外侧分别经由深沟球轴承B（18）和深沟球轴承C（21）安装固定于前电机箱箱体（8）的前部；

所述电机轴（23）的前端经由联轴器（24）连接于高速齿轮轴（2）的输入端，高速齿轮轴（2）的左端和右端分别经由深沟球轴承D（1）固定安装；高速齿轮轴（2）的输出端安装有齿轮、且外啮合于传动齿轮（28），传动齿轮（28）内部套有传动齿轮轴（27），传动齿轮轴（27）的左端和右端分别经由角接触球轴承A（29）和角接触球轴承B（26）固定安装；传动齿轮轴（27）的右端输出端内啮合于低速齿轮（5），低速齿轮（5）的内部间隙套有高速齿轮轴（2），低速齿轮（5）的左端和右端分别经由深沟球轴承E（4）和深沟球轴承F（6）固定安装于变速箱箱盖（3）和变速箱箱体（7）内部；低速齿轮（5）的中部经由深沟球轴承G固定安装于变速箱箱盖（3）和变速箱箱体（7）内部；低速齿轮（5）的输出端通过锁紧螺钉连接于钢丝绳套筒（25），钢丝绳套筒（25）的内部通过锁紧螺钉连接于连接套筒（22），连接套筒（22）的后部安装有预紧套筒（20）；

所述遥控控制系统包括有变频器、红外发送单元、红外接收单元、电机调速单元、电机自锁控制单元、过载检测单元、蜂鸣警示单元；其中，变频器、红外接收单元、电机调速单元、电机自锁控制单元、过载检测单元、蜂鸣警示单元均设置于顶部的助爬器中；所述红外发送单元位于攀爬人员的操作手柄中；

所述红外信号收发装置包括有红外发送单元和红外接收单元；所述红外发送单元内部设置有按键电路、单片机和红外发射电路；所述红外接收单元内部设置有红外接收电路、单片机和电机驱动电路；所述红外发送单元产生并发送红外遥控信号，所述红外接收单元接收红外遥控信号、并经由电机驱动电路和变频器来控制助爬器的电机工作频率。

2.根据权利要求1所述的风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，其传动关系为：电机轴（23）→联轴器（24）→高速齿轮轴（2）→传动齿轮（28）→传动齿轮轴（27）→低速齿轮（5）→钢丝绳套筒（25）。

3.根据权利要求1所述的风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，所述变频器与所述助爬器的电机相连接、用于调节所述电机的频率以调节所述电机的输出扭矩；所述变频器控制所述电机的锥形电机定子（9）三相绕组产生交流电压，在所述电机气隙内产生交替作用的正向旋转磁场和反向旋转磁场，进而驱动锥形电机转子（10）带动电机轴（23）转动。

4.根据权利要求1所述的风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，所述红外发送单元中，单片机的型号为AT89C2051，单片机的RESET复位引脚连接于复位电路；TXD引脚连接于红外发射电路；XTAL1引脚和XTAL2引脚之间串联有石英晶体振荡器XTAL1，石英晶体振荡器XTAL1的两端串联有电容CAP4和电容CAP5，其中，电容CAP4和电容CAP5的节点处接地GND；

所述复位电路中，电阻RES4和二极管D1并联，输入端连接于输入电流VCC，输出端设有两条支路，一条支路经由电容CAP3接地，另一条支路连接于RESET复位引脚；

所述红外发射电路中，包括有串联连接的MC14001B的或非门U0A和或非门U0B、石英晶体振荡器XTAL0、串口发送控制门电路U0C和红外光发射管；其中，电容CAP0和电容CAP1均直接接地，电容CAP0串联连接或非门U0A、CAP1串联连接或非门U0B；电容CAP0和电容CAP1之间串联连接石英晶体振荡器XTAL0；或非门U0A和或非门U0B之间串联连接电阻RES1，或非门U0A和电阻RES1整体与石英晶体振荡器XTAL0并联连接，或非门U0A与电阻RES0并联连接；或非门U0B和单片机TXD引脚共同连接于串口发送控制门电路U0C，串口发送控制门电路U0C连接于红外光发射管；

单片机AT89C2051的TXD引脚为‘0’时，红外光发射管发出红外光线信号，TXD引脚为‘1’时，红外光发射管停止发出红外光线信号；所述红外接收单元用于接收红外光线信号。

5.根据权利要求1所述的风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，所述红外接收单元中，设置有AT89C2051的IC2处理器，IC2处理器的引脚11经由发光二极管LED1连接于红外接收头的引脚1，IC2处理器的引脚6连接于红外接收头的引脚3，IC2处理器的复位键间接连接于红外接收头的引脚2；IC2处理器的引脚3经由电阻R6连接于三极管J1，三极管J1分别经由电阻R3和电阻R4连接于串口的引脚3和引脚1，串口的引脚2经由二极管D1、电阻R2、电容C4、电容C1连接于XTAL2键；串口的引脚4经由二极管D1、电阻R2、电容C4、电容C2连接于XTAL1键；XTAL2键和XTAL1键之间并联有石英晶体振荡器；串口的引脚5直接接地GND；红外接收头收集红外信号并将红外信号传送至IC2处理器，IC2处理器对红外信号进行解码，并从串口传送至助爬器；助爬器中预先设定控制程序，根据收到的解码信号做出相应的命令操作；所述红外接收单元工作时，所述发光二极管LED1开始闪烁；所述红外接收单元停止工作时，所述发光二极管LED1熄灭。

6.根据权利要求1所述的风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，所述助爬器设置有电机调速单元；所述电机调速单元包括有4518B处理器，所述4518B处理器的Q0引脚，一端连接于二极管后接地GND，另一端经由二极管连接于电阻R1，后连接于复合三级管VT；所述4518B处理器的Q1引脚，一端连接于二极管后接地GND，另一端经由二极管连接于电阻R2，后连接于复合三级管VT；所述4518B处理器的Q2引脚，一端连接于二极管后接地GND，另一端经由二极管连接于电阻R3，后连接于复合三级管VT；所述4518B处理器的Q3引脚，一端连接于二极管后接地GND，另一端经由二极管连接于电阻R4，后连接于复合三级管VT；复合三级管VT连接于三相电压VS低段，后并联于启动电阻R0；所述4518B处理器的顶部引脚和底部引脚并联稳压管DZ后与启动电阻R0并联连接；稳压管DZ连接于1N4007*4的引脚4，启动电阻R0连接于1N4007*4的引脚2，1N4007*4的引脚1和引脚3连接于助爬器的电机。

7.根据权利要求1所述的风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，所述助爬器设置有电机自锁控制单元；电机自锁控制单元中，助爬器的电机的U端、V端和W端分别经由热继电器FR连接于交流接触器KM，交流接触器KM分别经由熔断器KM连接于三相电源的L1、L2和L3；三相电源的L1和L2分别经由熔断器FU连接于自锁电路；所述自锁电路中，1号节点和2号节点之间设置有热继电器FR，2号节点和3号节点之间设置有停止按钮SB2，3号节点和4号节点之间设置有启动按钮SB1和交流接触器KM、且启动按钮SB1和交流接触器KM并联连接；4号节点和5号节点之间设置有交流接触器KM；所述自锁电路中，1号节点间接连接于三相电源的L1；5号节点间接连接于三相电源的L2。

8.根据权利要求1所述的风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，所述助爬器设置有过载检测单元，所述过载检测单元的输入端分别经由电阻组RX连接于两个并联连接的运算放大器IC1和运算放大器IC2，所述运算放大器IC1和运算放大器IC2组合使用用于比较显示载重量；所述运算放大器IC1和运算放大器IC2经由二极管D1和二极管D2后连接于电阻R5和电阻R6，电阻R6连接于BC547B三极管T1；所述运算放大器IC1经由电阻R4、发光二极管D3连接于BC547B三极管T1；所述电阻组RX包括有电阻R2和可调式电阻P1，所述电阻R2和可调式电阻P1为串联连接，所述电阻组RX为运算放大器IC1和运算放大器IC2提供参考电压设定功能。

9.根据权利要求1所述的风电机组助爬器的遥控控制系统，其特征在于，所述助爬器设置有蜂鸣警示单元；所述蜂鸣警示单元内部设有蜂鸣器，蜂鸣器并联于续流二极管D1；蜂鸣器的引脚2直接接地GND，引脚1经由限流电阻R2后连接于驱动三极管Q1，驱动三极管Q1经由电阻R1连接于输入电路；所述输入电路为蜂鸣警示单元提供低电平，经由三极管驱动和限流电阻R2的限流保护，续流二极管D1为蜂鸣器提供持续电流，蜂鸣器便会持续蜂鸣警示。

10.一种风电机组助爬器的遥控控制系统的遥控控制方法，其特征在于，包括有以下遥控控制操作步骤：

步骤1：攀爬人员将塔高度输入操作手柄中，将攀爬人员和检修工具的荷载总重量输入操作手柄中，将预计攀爬时间输入操作手柄中；操作手柄中的处理器将塔高度、荷载总重量和攀爬时间分别转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送；

步骤2：红外接收单元接收红外信号，将塔高度和攀爬时间的电子信号发送至变频器和电机调速单元中，将荷载总重量电子信号发送至过载检测单元中；

过载检测单元对荷载总重量进行监测，若荷载总重量大于额定荷载总重量，则过载检测单元产生超重警示信号，并将超重警示信号发送至蜂鸣警示单元中，蜂鸣警示单元收到超重警示信号后持续发出超重蜂鸣警示；

若荷载总重量小于或等于额定荷载总重量，则变频器和电机调速单元根据塔高度和攀爬时间计算出最合适的电机转速，待执行；

步骤3：攀爬人员按下操作手柄的启动按钮，助爬器开始工作，此时助爬器通过钢丝绳带动攀爬人员上行；上行过程中，通过操作手柄的慢行按钮、快行按钮和急停按钮来控制助爬器电机的工作状态；

步骤4：攀爬人员按下慢行按钮或快行按钮后，操作手柄中的处理器将慢行信号和快行信号分别转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送；红外接收单元接收红外信号，将慢行信号和快行信号发送至变频器和电机调速单元中，变频器和电机调速单元的4518B处理器根据慢行信号和快行信号对助爬器电机进行相适应控制；

步骤5：攀爬人员按下急停按钮后，操作手柄中的处理器将急停信号转换成电子信号，红外发送单元将电子信号通过红外信号的形式发送；红外接收单元接收红外信号，将急停信号发送至电机自锁控制单元中，对助爬器电机锁定停止转动，此时攀爬人员即可悬停于适当塔的位置；

步骤6：助爬器中设置有钢丝绳收卷长度的传感装置，攀爬人员待上行时，传感装置将钢丝绳收卷长度计为0m，即表示此时上行高度为0m；钢丝绳收卷长度每增加10m，表示此时上行高度增加10m；传感装置每累计10m的钢丝绳收卷长度，即向蜂鸣警示单元发送一个电信号，蜂鸣警示单元收到电信号后发出超重蜂鸣警示；

步骤7：助爬器将攀爬人员助爬到塔顶端后，攀爬人员按下停止按钮，助爬器将钢丝绳收缩完毕后停止工作。