CN110043580A - 风力发电机组制动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种风力发电机组制动控制系统，所述风力发电机组包括由空气制动部和液压制动部组成的制动器。所述空气制动部包括变桨器，所述空气制动部通过变桨器调整所述风力发电机组的叶片角度实现降速。所述液压制动部包括液压站、管路和制动单元，所述制动单元包括摩擦片，所述液压制动部通过所述液压站和所述管路控制所述制动单元的所述摩擦片对所述叶片进行制动至停止。所述控制系统还包括用于检测所述液压站压力值的压力传感器、用于检测所述摩擦片磨损情况的磨损传感器、以及用于检测所述摩擦片位置的位置传感器以控制所述制动器的制动动作。

Description

风力发电机组制动控制系统

技术领域

本发明涉及新能源领域，具体涉及一种风力发电机组制动控制系统。

背景技术

风力发电机组，特别是双馈型风力发电机组的制动系统主要包含空气制动系统和机械制动系统，其中空气制动系统在降低风轮转速之后，再由机械制动系统将风力发电机组完全停止。机械制动系统多采用液压，通常由液压站、管路和制动单元组成，通过液压驱动制动单元与转轴直接或简洁接触，并实现风轮的制动。制动控制系统用于控制制动系统的工作和切换时序。因为制动系统的结构复杂、存在较高的协同配合工作需求，因此需要实时监控制动系统中各组件的工作状态，保证制动系统的有效工作。特别是制动系统中有组件出现故障之后，是否能及时发现并快速响应，避免造成更大损失，保证安全生产，是当前风力发电机组亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的风力发电机组制动控制系统，实时监控制动系统的工作状态，以保证风力发电机组的可靠运行。具体包括如下方案：

一种风力发电机组制动控制系统，所述风力发电机组包括制动器，所述制动器包括空气制动部和液压制动部，所述空气制动部包括变桨器，所述空气制动部通过变桨器调整所述风力发电机组的叶片角度实现降速，所述液压制动部包括液压站、管路和制动单元，所述制动单元包括摩擦片，所述液压制动部通过所述液压站和所述管路控制所述制动单元的所述摩擦片对所述叶片进行制动，所述控制系统还包括用于检测所述液压站压力值的压力传感器、用于检测所述摩擦片磨损情况的磨损传感器、以及用于检测所述摩擦片位置的位置传感器，所述控制系统还通过所述压力传感器、所述磨损传感器以及所述位置传感器各自的信号以控制所述制动器的制动动作。

其中，所述控制系统还包括用于检测所述风轮的转轴转动速度的转速传感器。

其中，所述磨损传感器包括连接于所述摩擦片的第一拉杆，所述摩擦传感器通过检测所述第一拉杆的行程以检测所述摩擦片的摩擦情况。

其中，所述位置传感器包括连接于所述制动单元的第二拉杆，所述位置传感器通过检测所述第二拉杆的行程以检测所述摩擦片的位置。

其中，所述控制系统还包括故障显示单元，所述故障显示单元分别与所述压力传感器、所述磨损传感器以及所述位置传感器电性连接，所述故障显示单元用于在所述控制系统出现故障时提出警示。

其中，所述故障显示单元至少包括第一故障显示模块和第二故障显示模块，所述第一故障显示模块和所述第二故障显示模块用于针对不同的故障现象提出不同的警示。

其中，所述故障显示单元基于所述压力传感器、所述磨损传感器以及所述位置传感器的不同信号组合以控制所述第一故障显示模块或所述第二故障显示模块提出警示。

其中，所述故障显示单元提出的警示包括听觉警示和/或视觉警示。

其中，所述控制系统包括扬声器，所述扬声器用于提出所述听觉警示。

其中，所述控制系统包括显示器和/或LED灯，所述显示器和/或所述LED灯用于提出所述视觉警示。

本申请风力发电机组制动控制系统，通过分别控制空气制动部和液压制动部的工作，实现了所述空气制动部通过变桨器调整所述风力发电机组的叶片角度实现降速，再由所述液压制动部通过所述液压站和所述管路控制所述制动单元的所述摩擦片对所述叶片进行制动的全过程。所述控制系统还包括用于检测所述液压站压力值的压力传感器、用于检测所述摩擦片磨损情况的磨损传感器、以及用于检测所述摩擦片位置的位置传感器，所述控制系统还通过所述压力传感器、所述磨损传感器以及所述位置传感器各自的信号以控制所述制动器的制动动作，多个传感器之间的配合能够保证制动系统的有效工作，同时避免因为制动系统或传感器出现故障而造成的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明风力发电机组制动控制系统的示意图；

图2为本发明风力发电机组制动控制系统另一实施例的示意图；

图3为本发明风力发电机组制动控制系统中模式传感器的示意图；

图4为本发明风力发电机组自动控制系统中故障显示单元的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

请参阅图1，本申请风力发电机组制动控制系统100，作用于风力发电机组的制动器200。制动器200包括空气制动部210和液压制动部220。空气制动部210包括变桨器211，空气制动部210通过变桨器211来调整风力发电机组的叶片角度，以实现风轮的降速。然后，液压制动部220对风轮进行制动，直至风轮停转。液压制动部220包括液压站221、管路222和制动单元223。制动单元223包括有摩擦片2231，摩擦片2231与风轮之间发生接触以实现风轮的停转动作。具体的，液压制动部220通过液压站221提供压力，管路222将压力传递给制动单元223，以控制制动单元223的摩擦片2231对叶片进行制动。需要提出的是，摩擦片2231对叶片的制动，并不限定摩擦片2231与叶片直接贴合，或摩擦片2231与转轴直接贴合，还可以通过摩擦片2231与固连于转轴的制动轮发生配合，都属于摩擦片2231对叶片制动的动作。控制系统100还包括用于检测液压站221压力值的压力传感器101、用于检测摩擦片2231磨损情况的磨损传感器102、以及用于检测摩擦片2231位置的位置传感器103。在本实施例中，风力发电机组制动器200中的摩擦片2231是与齿轮箱的高速轴制动盘接触以间接将叶片停止下来。在其余实施例中，摩擦片2231还可以与风力发电机组制动器200中的任意转动结构贴合并摩擦制动。可以理解的，控制系统100需要分别与空气制动部210以及液压制动部220电性连接，控制二者的配合工作。控制系统100还需要分别与压力传感器101、磨损传感器102以及位置传感器103电性连接，获得各个传感器的信号，以了解液压制动器220所处的状态，并控制制动器200的制动动作。

在正常工作情况下，通过压力传感器101监测液压站的压力显示，可以判断制动单元223是否处于工作状态。当液压站221的压力为0，可以判断制动单元223为松开状态。但如果液压站221的压力传感器101压力显示异常，或管路222堵塞、制动单元223运动出现卡滞等故障，会出现液压站221压力显示为0，即非制动状态，但制动单元223仍然与转轴发生实际接触的现象。如果认定压力传感器101的数据为真实，对实际制动状态的风力发电机组进行启动，会造成摩擦片2231持续处于制动摩擦状态，风轮无法达到运转速度，而摩擦片2231被快速磨损。这样的现象会使得摩擦片2231寿命减短，或传动链系统损坏。

但结合压力传感器101和位置传感器103来联合判断，若位置传感器103检测到制动单元223处于制动状态，则该检测结果与压力传感器101的非制动检测结果发生逻辑冲突。此时本申请控制系统100会发现该错误并暂停后续工作，待故障排除后再恢复工作状态。

可见，本申请控制系统100通过各个传感器的信号汇总，对发生冲突的信号迅速做出判断和反应，可以避免后续危害更大的损失。并保证风力发电机组制动器200的有序工作。

一种实施例参见图2，控制系统100还包括用于检测风轮的转轴转动速度的转速传感器104。104用于检测风轮的转轴转速，并将风轮的实时转速传输给控制系统100。当空气制动部210通过变桨器211调整风力发电机机组叶片角度，减小叶片的升力，从而降低风轮转速后，转速传感器104监测转速的降低状态。当转速达到预设值后，控制系统100控制液压制动部220介入制动工作。转速传感器104可以更好的分配空气制动部210和液压制动部220的工作时序。

一种实施例参见图3，磨损传感器102包括连接于摩擦片2231的第一拉杆1021，摩擦传感器102通过检测第一拉杆1021检测摩擦片2231的摩擦情况。具体的，制动单元223未制动时，摩擦片2231与制动轮之间的距离为B。制动单元223制动时，摩擦片2231与制动轮之间距离为0。此时磨损传感器102的第一拉杆1021移动距离为2B。随着摩擦片2231的磨损，磨损传感器102中第一拉杆1021的行程将增加，当磨损传感器102的第一拉杆1021移动距离达到C（C＞B）时，控制系统100会认定摩擦片2231的磨损达到预设值，可以提醒操作人员更换摩擦片2231。当磨损传感器102的第一拉杆1021行程距离达到D（D＞C）时，控制系统100会认定摩擦片2231的磨损达到临界值，则控制需停机并立即更换摩擦片2231。

类似的原理，位置传感器103包括连接于制动单元223的第二拉杆1031，位置传感器103通过检测第二拉杆1031的行程以检测摩擦片2231的位置。位置传感器103检测到的位置可以只包括两种信号，即摩擦片2231处于制动状态，或摩擦片2231处于初始状态。只需要检测摩擦片2231相对于初始状态的位置即可。因此，位置传感器103还可以采用接近传感器、距离传感器等常见的传感器来实施。

一种实施例参见图4，控制系统100还包括故障显示单元105。故障显示单元105分别与压力传感器101、磨损传感器102以及位置传感器103电性连接，用于在控制系统100出现故障时提出警示。故障显示单元105可以直接与各个传感器电性连接，也可以通过控制系统100连接传感器。控制系统100将数据处理后传给故障显示单元105。故障显示单元105至少包括第一故障显示模块1051和第二故障显示模块1052，且第一故障显示模块1051和第二故障显示模块1052用于针对不同的故障现象提出不同的警示。

具体的，液压制动部220制动时，控制系统110只有同时接收到压力传感器101反馈的压力不为0的信号，以及位置传感器103反馈的摩擦片2231处于制动状态的信号，才会判定制动单元223处于正常制动状态；当控制系统100只接收到压力传感器101反馈的信号，故障显示单元105则发出液压制动部220故障信号1，该情况下制动单元223或管路222存在故障；当控制系统100只接收到位置传感器103反馈的信号，故障显示单元105发出液压制动部220故障信号2，提示液压站221或压力传感器101存在异常；当上诉两种信号同时都没收到时，故障显示单元105发出液压制动部220故障信号3，并提示液压制动部220出现异常，需要依次检查管路222、液压站221以及制动单元223。

液压制动部220不制动时，控制系统100只有同时接收到压力传感器101反馈的压力为0信号和位置传感器103反馈的摩擦片2231处于初始状态信号，才能判定制动单元223处于正常松开状态，此时风力发电机组可正常启动；当控制系统只接收到压力传感器101反馈的信号，故障显示单元105发出故障信号4，风力发电机组不可启动，提示检查制动单元223及管路222；当控制系统100只接受到位置传感器103反馈的信号，故障显示单元105发出故障信号5，风力发电机组不可启动，提示检查液压站221。当上诉两种信号同时没收到时，风力发电机组不可启动，故障显示单元105发出故障信号6，并提示液压制动部220异常，依次检查管路222、液压站221以及制动单元223。

需要提出的是，对于设有转速传感器104的方案，还可以将风轮的转速纳入联合判断的情况。例如风轮启动速度明显变慢，但压力传感器101和位置传感器103均显示无异常，此时可能两个传感器都出现了故障，需要停机进行判定。虽然这样的情况发生的几率相对较小，但是越多的传感器介入，能够越准确的判断制动器200的工作状态。

进一步的，故障显示单元105还可以结合磨损传感器102对摩擦片2231的磨损状态监测，结合液压制动部220制动时或松开时的状态来判定摩擦片2231的状态。可以理解的，摩擦片2231在制动过程中，其与制动轮的摩擦动作会产生抖动，此时如果摩擦片2231接近更换条件，或接近报废条件，磨损传感器102会出现时断时续的信号。此时故障显示单元105可以对信号波形进行过滤，避免控制系统100因为收到磨损传感器102的时断时续信号而反复做出反应，对液压制动部220的工作造成干扰。

由此，本申请控制系统100因为其故障显示单元105结合了压力传感器101、磨损传感器102以及位置传感器103的不同信号组合，以控制第一故障显示模块1051或第二故障显示模块1052提出警示。由原来的单一信号判定转化为多个信号共同判定，大大提高了液压制动部220安全性和可靠性。并且当系统出现故障时，能初步判定故障源，减少控制系统100故障排查的时间。

一种实施例，故障显示单元105提出的警示包括听觉警示和/或视觉警示。即控制系统100可以包括扬声器，用于提出听觉警示。控制系统100还可以包括显示器和/或LED灯，用于提出所述视觉警示。

可以理解的，故障显示单元105还可以基于信号的数量设置任意多个故障显示模块，进而对不同的故障信号进行区别显示。例如，故障显示单元105可以为LED灯，不同的显示模块对应LED灯不同的发亮颜色。或多个不同颜色的LED灯，不同显示模块对应各个LED等或两个LED灯的组合等，都可以达到快速显示故障的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种风力发电机组制动控制系统，其特征在于，所述风力发电机组包括制动器，所述制动器包括空气制动部和液压制动部，所述空气制动部包括变桨器，所述空气制动部通过变桨器调整所述风力发电机组的叶片角度实现降速，所述液压制动部包括液压站、管路和制动单元，所述制动单元包括摩擦片，所述液压制动部通过所述液压站和所述管路控制所述制动单元的所述摩擦片对所述叶片进行制动，所述控制系统还包括用于检测所述液压站压力值的压力传感器、用于检测所述摩擦片磨损情况的磨损传感器、以及用于检测所述摩擦片位置的位置传感器，所述控制系统还通过所述压力传感器、所述磨损传感器以及所述位置传感器各自的信号以控制所述制动器的制动动作。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括用于检测所述风轮的转轴转动速度的转速传感器。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述磨损传感器包括连接于所述摩擦片的第一拉杆，所述摩擦传感器通过检测所述第一拉杆的行程以检测所述摩擦片的摩擦情况。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述位置传感器包括连接于所述制动单元的第二拉杆，所述位置传感器通过检测所述第二拉杆的行程以检测所述摩擦片的位置。

5.根据权利要求1至4任一项所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括故障显示单元，所述故障显示单元分别与所述压力传感器、所述磨损传感器以及所述位置传感器电性连接，所述故障显示单元用于在所述控制系统出现故障时提出警示。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述故障显示单元至少包括第一故障显示模块和第二故障显示模块，所述第一故障显示模块和所述第二故障显示模块用于针对不同的故障现象提出不同的警示。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述故障显示单元基于所述压力传感器、所述磨损传感器以及所述位置传感器的不同信号组合以控制所述第一故障显示模块或所述第二故障显示模块提出警示。

8.根据权利要求5所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述故障显示单元提出的警示包括听觉警示和/或视觉警示。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述控制系统包括扬声器，所述扬声器用于提出所述听觉警示。

10.根据权利要求8所述的风力发电机组制动控制系统，其特征在于：所述控制系统包括显示器和/或LED灯，所述显示器和/或所述LED灯用于提出所述视觉警示。