CN110657065A - 盘车作业控制方法、系统及控制转接箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种盘车作业控制方法、系统及控制转接箱，用于控制风力发电机组盘车系统。该盘车作业控制方法包括以下步骤：检测叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态；依据各状态的与运算结果输出相应的盘车作业控制指令。优选地，还实时调节所述控制指令中的控制各驱动单元伸缩缸的信号，以进行各驱动单元的伸缩缸均载控制。应用本方案，可自动检测并根据外围状态信号实现盘车作业安全稳定运行的控制，能够完全规避类似于叶轮锁定销未拔出等情形下误操作盘车系统而产生的影响。

Description

盘车作业控制方法、系统及控制转接箱

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种盘车作业控制方法、系统及控制转接箱。

背景技术

风力发电机组是一种将风能转换为机械能、然后将机械能转换为电能的电力设备。风力发电机组包括机舱、发电机、叶片等主要部件。发电机包括转子和定子，转子的主轴上设置有轮毂，在转子的轮毂上安装有至少一个叶片。当风力发电机组工作时，叶片可以在风力作用下带动轮毂转动，进而带动发电机的转子转动，通过发电机的定子绕组切割磁感线可以产生电能。

随着大型的风力发电机组的发展，风力发电机组的叶片安装难度越来越大，通常需要对叶片进行单独安装。风力发电机组的叶片数量一般多于一个，通常优选为三个。在单独安装多个叶片的过程中，需要调节风力发电机组的轮毂的位置以满足不同叶片的安装需求。例如，在完成一个叶片的安装后，需要使轮毂从当前位置转动一定角度至另一位置，以进行另一个叶片的安装。此外，当对叶片进行维护时，也需要将轮毂转动适当角度，以将叶片调节至便于维护的适当位置。目前，叶片位置的调节主要依靠设置于风力发电机组中的盘车装置来实现，盘车装置可以驱动转子相对定子转动，进而带动与转子连接的轮毂转动，以实现叶片位置的调节。

然而，现有技术中盘车作业存在故障操作，直接影响到盘车作业的安全稳定性。此外，受加工、装配误差影响，各驱动单元盘车机构伸缩缸间存在载荷不均的情形；且盘车系统带载运行一段时间后，构件间磨损及间隙变化同样存在影响各盘车机构伸缩缸间载荷均衡的问题，同样影响到盘车作业的安全稳定性。

有鉴于此，亟待针对现有盘车系统的作业控制进行优化，以有效提升其安全稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种盘车作业控制方法、系统及控制转接箱，以影响盘车作业的外围状态作为启动条件，能够确保作业的安全稳定性。

本发明提供的盘车作业控制方法，用于控制风力发电机组盘车系统，包括以下步骤：

检测叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态；

依据各状态的数据与运算结果输出相应的盘车作业控制指令。

优选地，通过所述叶轮锁定销相应的控制电磁阀接口信号或相应的行程开关信号，获得所述叶轮锁定销状态。

优选地，通过机舱柜反馈的偏航状态信号，获得所述偏航状态。

优选地，通过所述发电机定轴锁定销相应的传感器对中信号，获得所述发电机定轴锁定销状态。

优选地，还包括：实时调节所述控制指令中的控制各驱动单元伸缩缸的信号，以进行各驱动单元的伸缩缸均载控制。

优选地，推缸组和拉缸组的驱动单元分组进行驱动伸缩缸均载控制。

优选地，以所述推缸组的每个伸缩缸的当前运动长度与所述推缸组各伸缩缸的运动长度平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制；以所述拉缸组的每个伸缩缸的当前运动长度与所述拉缸组各伸缩缸的运动长度平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制；或者，

以所述推缸组的每个伸缩缸的当前缸内压力与所述推缸组各伸缩缸的缸内压力平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制；以所述拉缸组的每个伸缩缸的当前缸内压力与所述拉缸组各伸缩缸的缸内压力平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制。

优选地，所述盘车作业控制指令的输出，还依据每个所述驱动单元的夹持机构伸缩缸和锁定销机构伸缩缸的位移状态的与运算结果。

本发明提供的控制转接箱，用于风力发电机组盘车系统的控制，包括箱体，及设置在所述箱体上的：供电接入口，用于与风力发电机组的建立电连接；至少两个与所述供电接入口电连接的供电外接口，用于至少为偏航系统和发电机定轴系统供电；至少三个通信接入口，用于至少与叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态的信号源连接；与至少三个所述通信接入口连接的通信外接口，用于汇总输出各状态信号至所述盘车系统的集装箱控制柜，以便所述控制柜依据各状态的与运算结果输出相应的盘车作业控制指令。

优选地，两个所述供电外接口用于为偏航手柄和发电机定轴对中系统供电。

本发明提供的盘车作业控制系统，用于控制风力发电机组盘车系统，包括：如前所述的控制转接箱；集装箱控制柜，用于检测叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态，依据各状态的与运算结果输出相应的盘车作业控制指令；盘车系统控制箱，依据所述盘车作业控制指令输出执行信号至各驱动单元的执行元件。

优选地，所述集装箱控制柜的供电接入口与安装船的电源建立电连接，所述集装箱控制柜的供电外接口分别与所述控制转接箱、所述盘车系统控制箱和集装箱液压站的供电接入口建立电连接。

针对现有技术，本发明系统完整地提出了盘车作业的控制方案。具体地，以影响盘车作业的外围状态作为启动条件，基于各状态的与运算结果输出相应的盘车作业控制指令；也就是说，本方案可自动检测并根据外围状态信号实现盘车作业安全稳定运行的控制，可完全规避类似于叶轮锁定销未拔出等情形下误操作盘车系统而产生的影响。

在本发明的优选方案中，可实时调节控制指令中的各驱动单元的伸缩缸控制指令，以进行各驱动单元的伸缩缸均载控制，可针对伸缩缸运动长度或缸内压力等参数进行相应的调节控制，由此，可使得盘车伸缩缸的运动长度及压力趋于一致，平衡各驱动单元伸缩缸的受力，从而使得盘车旋转过程中的各伸缩缸得以有效均载，可进一步地控制作业安全隐患。

附图说明

图1为具体实施方式中所述盘车系统的轴测示意图；

图2为图1所示盘车系统的主视图；

图3为具体实施方式中所述盘车作业控制系统的拓扑图；

图4为一种实施例所述伸缩缸均载控制流程简图；

图5为另一种实施例所述伸缩缸均载控制流程简图。

图中：

盘车系统1、第一伸缩缸11、第三伸缩缸13、第四伸缩缸14、第二伸缩缸12、第五伸缩缸15；机舱底座2；发电机端盖3、销孔31；

控制柜4、控制箱5、控制转接箱6。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

风力发电机组是一种普遍应用于风力发电领域的电力设备。风力发电机组包括机舱、发电机和叶片等部件。发电机包括转子和定子，转子的转轴连接到轮毂，在轮毂上安装有至少一个叶片，例如但不限于，沿轮毂周向布置三个叶片。按照转子和定子的布置方式，风力发电机组一般包括两种类型：内转子外定子型和外转子内定子型。本申请以外转子内定子型的风力发电机组为例，对本发明进行说明。但是，本发明不仅限于可应用于外转子内定子型的风力发电机组，还可应用于其它类型的风力发电机组或者其它类似的机械设备。

根据本发明的示例，在外转子内定子型的风力发电机组中，在转子的内壁上沿周向排布有永磁体，在定子的外壁上设置有绕组，定子整体安装于转子的内部。定子通过定子支架机舱安装在塔筒的上端部，并且机舱可周向转动地与塔筒连接，例如，机舱与塔筒可以通过轴承可转动地连接在一起。塔筒的上端部部分延伸至机舱的内部。

不失一般性，本实施方式以图1和图2中所示盘车系统1作为描述主体，该系统采用五组驱动单元，辅以五个适配的伸缩缸提供驱动力。图中所示，第一伸缩缸11、第三伸缩缸13和第四伸缩缸14的装配方向一致，第二伸缩缸12和第五伸缩缸15的装配方向一致；相对于盘车系统的转动方向，各伸缩缸分别为推缸或拉缸。具体来说：

a.发电机顺时针转动时，第一伸缩缸11、第三伸缩缸13和第四伸缩缸14为推缸组，第二伸缩缸12和第五伸缩缸15为拉缸组；

b.发电机逆时针转动时，第一伸缩缸11、第三伸缩缸13和第四伸缩缸14为拉缸组，第二伸缩缸12和第五伸缩缸15为推缸组。

如图1和图2所示，盘车系统1固定安装在风力发电机组的机舱底座2上。风力发电机组的发电机端盖3固定连接到发电机的转子(图中未示出)。发电机端盖3上开设有多个销孔31，以便与各驱动单元的锁定销适配，销定后即可在各驱动单元伸缩缸的驱动下使得转子相对于机舱底座进行旋转。这里的伸缩缸可以是液压缸、气缸、液压缸与气缸的组合或者其它类型的伸缩缸。在示出的实施例中，所述伸缩缸优选为液压缸。

当盘车系统1应用于叶片安装或维修时，通过各驱动单元共同驱动所述转子相对于机舱底座2进行转动，进而通过转子带动固定于转子转轴上的轮毂转动，最终使得轮毂转动至适合叶片安装或维修的位置。

请参见图3，该图示出了本实施例的盘车作业控制系统的拓扑图。

该盘车作业控制系统用于控制风力发电机组盘车系统，以规避故障操作，确保盘车作业安全稳定地进行。如图3所示，该控制系统以集装箱的控制柜4为主控制装置，并通过盘车系统的控制箱5实现对各驱动单元的执行元件的自动控制。

其中，控制转接箱6作为盘车系统与风机发电机组的关联功能部件的建立通信的中转构成，以实时反馈各关联功能部件的状态信号，例如但不限于，叶轮锁定销、发电机定轴锁定销对中系统及偏航系统等。当偏航手柄发出启动偏航或者停止偏航的指令时，机舱柜将反馈相应的偏航状态信号至控制转接箱6。发电机定轴上锁定销的对中状态信号，由相应传感器反馈信号到锁定销对中系统，进而通过该对中系统反馈对中状态信号至控制转接箱6。当叶轮锁定销自销孔内拔出或插入状态，由相应传感器直接反馈至控制转接箱6。

其中，集装箱的控制柜4检测到叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态后，依据各状态的数据与运算结果输出相应的盘车作业控制指令；这里，若“与运算结果”表征各关联状态信号均符合盘车作业启动的条件时，则输出相应的启动盘车作业控制指令；例如，叶轮锁定销已拔出、发电机定轴锁定销为对中状态、偏航系统处于非偏航状态；若“与运算结果”表征各关联状态信号中的一者不符合盘车作业启动的条件时，则输出相应的终止盘车作业控制指令，包括但不限于报警、提示等指示信号，以便现场操作人员确认并调整。

其中，盘车系统的控制箱5依据盘车作业控制指令输出执行信号至各驱动单元的执行元件，包括但不限于各驱动单元的驱动伸缩缸、锁定伸缩缸等的控制元件。

具体地，控制转接箱6可以包括箱体，及设置在所述箱体上的供电接入口、供电外接口、通信接入口和通信外接口。该供电接入口用于与风力发电机组的建立电连接，例如但不限于，通过集装箱控制柜4的供电接入口与安装船的电源建立电连接；该供电外接口为两个分别为偏航系统和发电机定轴系统供电，具体可以供电至偏航手柄和发电机定轴对中系统。该通信接入口为三个分别与叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态的信号源连接，并通过与上述通信接入口的通信外接口，汇总输出各状态信号至盘车系统的集装箱控制柜4，以便控制柜4依据各状态的与运算结果输出相应的盘车作业控制指令。

控制转接箱6的设置可便于盘车控制过程中的盘车系统与风电发电机组间的可靠连接，选择适用安放的位置，采用接口适配的线缆即可。这里，控制转接箱6除用于建立各关联部件状态信号通信外，还可用于其他部件的工作供电。与安装船电连接的集装箱控制柜4的供电外接口分别为控制转接箱6、盘车系统的控制箱5和集装箱的液压站供电。

需要说明的是，各关联部件状态可以基于不同系统的具体设计进行确定。具体地，叶轮销定销状态，可以基于其伸缩缸控制电磁阀接口信号判断其状态为伸出锁定或收回解锁，也可以基于其相应的行程开关判断其状态为伸出锁定或收回解锁。通过机舱柜反馈的偏航状态信号，获得偏航状态；通过发电机定轴锁定销相应的传感器对中信号，获得发电机定轴锁定销状态。

为了进一步优化盘车作业控制方法，使得旋转过程中的各驱动单元的驱动液压缸得以有效均载，还可以实时调节该盘车作业控制指令中的控制各驱动单元液压缸的信号。优选地，以推缸组和拉缸组的驱动单元分组进行驱动伸缩缸均载控制。

下面以盘车系统五个驱动单元中，以下但不限于下述驱动伸缩缸分组情形：1#、3#和4#驱动单元为推缸组，2#和5#驱动单元为拉缸组。

请参见图4，该图示出了以液压缸长度为基础参数的均载控制流程。如图所示，以所述推缸组的每个伸缩缸的当前运动长度与所述推缸组各伸缩缸的运动长度平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制；以所述拉缸组的每个伸缩缸的当前运动长度与所述拉缸组各伸缩缸的运动长度平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制。

具体地，推缸组中的每个驱动单元的驱动液压缸长度参数反馈至一长度控制器，拉缸组中的每个驱动单元的驱动液压缸长度参数反馈至另一长度控制器，两组液压缸运动长度数据将反馈给PLC，可通过PLC将数据进行对比分析后，再将分析结果输出至长度控制器，由长度控制器控制每个驱动液压缸的长度，以使液压缸运动长度在允许范围内。作为优选，以1#、3#和4#三个推缸的运动长度信号确定推缸组的运动长度平均值，并分别与1#、3#和4#三个推缸的当前运动长度进行比较，相应长度控制器根据相应的差值针对该推缸进行长度的调节控制；同样地，以2#和5#三个拉缸的运动长度信号确定拉缸组的运动长度平均值，并分别与2#和5#三个拉缸的当前运动长度进行比较，相应长度控制器根据相应的差值针对该拉缸进行长度的调节控制。由此使得各油缸趋于长度平均值。

请参见图5，该图示出了以液压缸压力为基础参数的均载控制流程。如图所示，以所述推缸组的每个伸缩缸的当前缸内压力与所述推缸组各伸缩缸的缸内压力平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制；以所述拉缸组的每个伸缩缸的当前缸内压力与所述拉缸组各伸缩缸的缸内压力平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制。

具体地，推缸组中的每个驱动单元的驱动液压缸压力参数反馈至一压力控制器，拉缸组中的每个驱动单元的驱动液压缸压力参数反馈至另一压力控制器，两组液压缸缸内压力数据反馈给PLC，可通过PLC将数据进行对比分析后，再将分析结果输出至压力控制器，由压力控制器控制每个驱动液压缸的压力，以使液压缸产生的推力和拉力是相等。作为优选，以1#、3#和4#三个推缸的缸内压力信号确定推缸组的缸内压力平均值，并分别与1#、3#和4#三个推缸的当前缸内压力进行比较，相应压力控制器根据相应的差值针对该推缸进行压力的调节控制；同样地，以2#和5#三个拉缸的缸内压力信号确定拉缸组的缸内压力平均值，并分别与2#和5#三个拉缸的当前缸内压力进行比较，相应压力控制器根据相应的差值针对该拉缸进行压力的调节控制。由此使得各油缸趋于压力平均值。

另外，为了进一步优化本实施方式提供的盘车作业控制方法，前述盘车作业控制指令的输出，还依据每个驱动单元的夹持机构伸缩缸和锁定销机构伸缩缸的位移状态的与运算结果。也就是说，若“与运算结果”表征各关联状态信号均符合盘车作业启动的条件时，则输出相应的启动盘车作业控制指令；例如，叶轮锁定销已拔出、发电机定轴锁定销为对中状态、偏航系统处于非偏航状态、夹持机械伸缩缸为位移伸出状态、锁定销机构伸缩缸为伸出位移状态；若“与运算结果”表征各关联状态信号中的一者不符合盘车作业启动的条件时，则输出相应的终止盘车作业控制指令，包括但不限于报警、提示等指示信号，以便现场操作人员确认并调整。

具体地，1#～5#夹持机构液压缸的位移传感器数据传递至一位移控制器，该位移控制器将数据传递至PLC，PLC分析数据，判断是否五个夹持机构液压缸运动到预定位置。若否，则将信号反馈给相应的位移控制器，驱动液压缸继续位移，直至位移传感器检测到其运动到预定夹紧位置。

具体地，1#～5#锁定销机构液压缸的位移传感器数据传递至另一位移控制器，该位移控制器将数据传递给PLC，PLC分析数据，判断是否五个锁定销机构液压缸运动到预定位置。若否，则将信号反馈给相应位移控制器，驱动液压缸继续位移，直到位移传感器检测运动到预定锁定位置。

需要说明的是，上述PLC所进行的数据分析可以由盘车系统的控制箱5完成，也可以由集装箱的控制柜4完成。特别地，本实施方式提供的盘车系统作业控制系统及方法，非局限于图中所示具有五个驱动单元的盘车系统，应当理解，只要应用本方案的核心发明构思均在本申请请求保护的范围内。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.盘车作业控制方法，用于控制风力发电机组盘车系统，其特征在于，包括以下步骤：

检测叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态；

依据各状态的数据与运算结果输出相应的盘车作业控制指令。

2.如权利要求1所述的盘车作业控制方法，其特征在于，通过所述叶轮锁定销相应的控制电磁阀接口信号或相应的行程开关信号，获得所述叶轮锁定销状态。

3.如权利要求1所述的盘车作业控制方法，其特征在于，通过机舱柜反馈的偏航状态信号，获得所述偏航状态。

4.如权利要求1所述的盘车作业控制方法，其特征在于，通过所述发电机定轴锁定销相应的传感器对中信号，获得所述发电机定轴锁定销状态。

5.如权利要求1至4中任一项所述的盘车作业控制方法，其特征在于，还包括：

实时调节所述控制指令中的控制各驱动单元伸缩缸的信号，以进行各驱动单元的伸缩缸均载控制。

6.如权利要求5所述的盘车作业控制方法，其特征在于，推缸组和拉缸组的驱动单元分组进行驱动伸缩缸均载控制。

7.如权利要求6所述的盘车作业控制方法，其特征在于，以所述推缸组的每个伸缩缸的当前运动长度与所述推缸组各伸缩缸的运动长度平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制；以所述拉缸组的每个伸缩缸的当前运动长度与所述拉缸组各伸缩缸的运动长度平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制；或者，

以所述推缸组的每个伸缩缸的当前缸内压力与所述推缸组各伸缩缸的缸内压力平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制；以所述拉缸组的每个伸缩缸的当前缸内压力与所述拉缸组各伸缩缸的缸内压力平均值进行比较，输出相应所述伸缩缸的调节控制。

8.如权利要求7所述的盘车作业控制方法，其特征在于，所述盘车作业控制指令的输出，还依据每个所述驱动单元的夹持机构伸缩缸和锁定销机构伸缩缸的位移状态的与运算结果。

9.控制转接箱，用于风力发电机组盘车系统的控制，其特征在于，包括箱体，及设置在所述箱体上的：

供电接入口，用于与风力发电机组的建立电连接；

至少两个与所述供电接入口电连接的供电外接口，用于至少为偏航系统和发电机定轴系统供电；

至少三个通信接入口，用于至少与叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态的信号源连接；

与至少三个所述通信接入口连接的通信外接口，用于汇总输出各状态信号至所述盘车系统的集装箱控制柜，以便所述控制柜依据各状态的与运算结果输出相应的盘车作业控制指令。

10.如权利要求9所述的控制转接箱，其特征在于，两个所述供电外接口用于为偏航手柄和发电机定轴对中系统供电。

11.盘车作业控制系统，用于控制风力发电机组盘车系统，其特征在于，包括：

如权利要求9或10所述的控制转接箱；

集装箱控制柜，用于检测叶轮锁定销状态、偏航状态和发电机定轴锁定销状态，依据各状态的与运算结果输出相应的盘车作业控制指令；

盘车系统控制箱，依据所述盘车作业控制指令输出执行信号至各驱动单元的执行元件。

12.如权利要求11所述的盘车作业控制系统，其特征在于，所述集装箱控制柜的供电接入口与安装船的电源建立电连接，所述集装箱控制柜的供电外接口分别与所述控制转接箱、所述盘车系统控制箱和集装箱液压站的供电接入口建立电连接。

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