CN110709601B - 安全停止组件 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种风力涡轮机的液压叶片变桨距系统（2）的安全停止阀装置（1），包括：蓄能器装置（15），其通过液压管线（14）连接至液压叶片变桨距系统（2）的活塞；冗余的一组安全阀（V1），其被布置在蓄能器装置（15）与活塞之间；小孔口限流喷嘴（N1），其被布置为响应于安全停止输入（STP1）确定第一液压流体流速率；所布置的至少一个速度选择阀（V2）；以及至少一个大孔口限流喷嘴（N2、N2A、N2B），其被布置为响应于正转子加速度输入（STP2）确定第二液压流体流速率，其中，第二流体流速率快于第一流体流速率。本发明进一步描述了一种具有液压叶片变桨距系统（2）的风力涡轮机的安全停止组件（3）。本发明进一步描述了一种执行安全停止序列的方法。

Description

安全停止组件

技术领域

本发明描述了一种风力涡轮机的液压叶片变桨距系统的安全停止阀装置；一种具有液压叶片变桨距系统的风力涡轮机的安全停止组件；一种执行用于风力涡轮机的安全停止序列的方法；以及一种具有液压叶片变桨距系统和用于每个液压叶片变桨距系统的这种安全停止装置的风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机的空气动力学转子包括可旋转轮毂和多个转子叶片。本发明涉及一种空气动力学转子，对于该空气动力学转子，转子叶片是可变桨距的，即，转子叶片能够利用变桨距运动相对于进入的气流进行定位。叶片可以进行变桨距，使得叶片表面的相对攻角能够使风力涡轮机高效地运行并且优化从风传递至涡轮机转子中的动能。相似地，叶片可以进行变桨距，使得其产生空气动力阻力并且使风力涡轮机转子减速或者在高风速或变化风速下维持稳定的能量产生。在某些条件（诸如，暴风雨、电网漏失、机械或电气部件的故障或失灵等）下，可能需要迅速关闭风力涡轮机。紧急停机应该包括空气动力学转子的旋转运动的减速。然而，在这种紧急情况期间，不应依赖于风力涡轮机控制器来控制叶片的变桨距运动，因为风力涡轮机控制器本身可能无法正确运行或者甚至可能是紧急情况的原因。

因此，为了在紧急停机期间有可靠的叶片变桨距，需要独立且稳健的系统。在一些国家或地区，安全标准可以适用于为应对严重危害（诸如，风力涡轮机转子超速）使用的任何手段。例如，ISO 13849-1标准指定了性能等级“D”（PLd）安全功能必须满足的要求。

当安全功能取决于依赖于多个传感器输入和复杂控制环路的主动控制系统时，很难满足这些要求。在紧急情况期间可能无法保证此类系统的可用性。相反，优选的是独立和被动的控制手段。在具有液压变桨距控制的风力涡轮机的情况下，一种方法可能是在压力下存储液压流体的储备供应，并且在紧急停机期间使该液压流体穿过液压管线以确保逐渐且稳定的变桨距运动。通过液压管线的流体流速率由液压管线中的最小横截面积确定，并且能够通过在液压管线中并入恰当尺寸的限流喷嘴来设定流体流速率的上限。因此，在紧急停止期间的变桨距运动的速度由限流喷嘴的孔口尺寸确定。紧急停机期间的变桨距速度理想地将与停机事件的条件相匹配。与由于转子超速而引起的停机相关联的条件可能不同于与其它类型的紧急停机事件相关联的那些条件，这一事实会引起问题。例如，当转子由于控制故障而加速时，可能会导致转子超速。

当设计必须选择单个紧急变桨距速度的风力涡轮机时，存在约束条件，这些约束条件会限制变桨距速度的选择，该选择既不能太快也不能太慢。必须选择足够低的变桨距速度，否则塔架结构可能会因停止期间迅速的转子减速引起的负推力而过载。在水平轴线风力涡轮机上，负推力作用在迎风方向上，并且如果过大，则可能超过塔架设计的结构限制，从而导致涡轮机倒塌。相反，必须选择足够快的变桨距速度，以防止转子达到过高的转子速度，并且避免由于转子超速所引起的正转子推力而产生结构加载。正推力作用在顺风方向上，并且除了向具有逆风转子的风力涡轮机上的塔架结构施加力之外，正推力还会增加叶片尖端的挠度。当叶片与涡轮机塔架碰撞时，这可能导致灾难性故障。

在现有系统中，很难识别可以满足这两个要求的单个变桨距速度。解决该问题的一些系统提供了通过使用可变变桨距速度来减小紧急停机期间的加载的方式。然而，这些系统依赖于复杂的控制系统，并且因此不能被认为是自动防故障的被动控制手段。用于具有液压变桨距单元的涡轮机的其它已知的紧急停机系统依赖于仔细调节液压限流喷嘴的尺寸，以实现足够快的变桨距速度以避免高加载（在转子超速事件期间），并且同时变桨距速度要足够慢，以减小因正推力的迅速损失而引起的加载。然而，随着风力涡轮机转子直径增加，很难识别将满足这两个要求的变桨距速度。已知的解决方案都不能够提供允许较快和较慢变桨距速度两者的自动防故障紧急变桨距系统。为了弥补这一点，塔架和其它结构部件必须构造得更坚固和更重，以承受高加载。这些附加措施显著地增加了风力涡轮机的总成本。

因此，本发明的目的是提供一种自动防故障紧急变桨距系统，该自动防故障紧急变桨距系统允许较快和较慢变桨距速度两者，并且克服了上述问题。

发明内容

该目的是通过以下来实现：权利要求1的安全停止阀装置；权利要求9的安全停止组件；以及权利要求13的执行安全停止序列的方法。

根据本发明，一种风力涡轮机的液压叶片变桨距系统的安全停止阀装置包括：蓄能器装置，该蓄能器装置通过液压管线连接至液压叶片变桨距系统的活塞；冗余的一组安全阀，该冗余的一组安全阀被布置在蓄能器装置与活塞之间；小孔口限流喷嘴，该小孔口限流喷嘴被布置在液压管线中以响应于安全停止输入确定第一液压流体流速率；至少一个速度选择阀，该至少一个速度选择阀被布置在液压管线中；以及至少一个大孔口限流喷嘴，该至少一个大孔口限流喷嘴被布置为响应于正转子加速度输入确定第二液压流体流速率，其中，第二流体流速率快于第一流体流速率。在本发明的安全停止阀装置中，速度选择阀与大孔口限流喷嘴成直线连接，即，在液压回路的相同“分支”中，使得当速度选择阀打开时，大孔口限流喷嘴能够使得流体流速率更快。

如上所述，通过液压管线的流体流速率由液压管线的最小横截面积确定。液压管线的最小横截面积通常被称为该液压管线的“孔口”。因此，在本发明的上下文中，小孔口限流喷嘴具有比大孔口限流喷嘴更小的横截面积。因此，大孔口限流喷嘴允许比小孔口限流喷嘴更快的流体流速率。

本发明的安全停止阀装置的优点在于，其允许设计者将其构造成在紧急停止的不同阶段具有较快变桨距速度和较慢变桨距速度。这能够以简单且直接的方式来实现。通过恰当地选择限流喷嘴以实现期望的“较慢”和“较快”流体流速率，本发明的安全停止阀装置能够用于各种不同尺寸的风力涡轮机——即，用于液压叶片变桨距系统。如在本发明的上下文中使用的，术语“液压管线”可以理解为将液压流体从蓄能器装置输送至叶片变桨距系统的活塞的管道或软管。通过打开液压管线中的阀，阀一打开，被加压的流体就会被迫使通过该管线。流体流速率由相关的限流喷嘴确定，该限流喷嘴确定流体能够从蓄能器装置流到液压活塞装置的速率。利用本发明的安全停止装置，能够通过选择性地仅打开安全阀，或者通过也打开一个或多个速度选择阀，使叶片以不同的速度变桨距。当仅安全阀打开时，安全变桨距速度能够被视为“较慢”速度。当速度选择阀也打开时，第二限流喷嘴确保安全变桨距速度更快，并且这能够被视为“较快”速度。

本发明的安全停止阀装置是自动防故障的，并且在比常规系统更高的安全水平下执行，并且还能够按需要调节变桨距速度以减小临界结构加载。

根据本发明，一种具有液压叶片变桨距系统的风力涡轮机的安全停止组件包括：用于风力涡轮机的每个液压叶片变桨距系统的这种安全停止阀装置；冗余的第一继电器装置，该冗余的第一继电器装置用于响应于安全停止输入致动安全阀；以及冗余的第二继电器装置，该冗余的第二继电器装置用于响应于转子加速度输入致动速度选择阀。

本发明的安全停止组件的优点在于，其是一种满足ISO 13849-1的要求的自动防故障组件，并且其能够以直接且经济的方式进行构造。本发明的安全停止组件能够被安装在风力涡轮机的轮毂中。本发明的安全停止组件相对于现有技术的解决方案的优点在于，变桨距速度控制由完全独立于风力涡轮机控制器（或任何其它控制器）的安全系统命令。

根据本发明，一种执行用于具有液压叶片变桨距系统的风力涡轮机的安全停止序列的方法包括以下步骤：提供用于风力涡轮机的每个液压叶片变桨距系统的这种安全停止阀装置；响应于需要紧急停机的事件提供安全停止输入；测量转子加速度并且提供转子加速度输入；响应于安全停止输入致动冗余的各组安全阀；以及响应于转子加速度输入致动速度选择阀。

只要速度选择阀关闭，流体的流速率就由第一限流喷嘴限制，该第一限流喷嘴具有比第二限流喷嘴更小的孔口。然而，速度选择阀一打开，就会通过具有较大孔口的第二限流喷嘴将附加流体体积供给到液压管线中，从而使液压管线中的流体的流速率更快。本发明方法的优点在于，其通过确定停机事件的性质并且然后控制液压流体从加压的液压蓄能器流到致动叶片变桨距运动的液压活塞的速率，提供了一种直接且经济的方式来响应于任何类型的停机事件确保叶片的安全变桨距。

本发明的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如以下描述所揭示的。不同权利要求类别的特征可以适当地进行组合，以给出本文未描述的另外的实施例。

在下文中，在不以任何方式限制本发明的情况下，可以假设风力涡轮机具有安装至其轮毂的三个叶片、以及用于每个转子叶片的液压叶片变桨距系统。应理解，转子叶片通常以同步方式变桨距。术语“安全停止阀装置”和“安全停止装置”在下文可以互换地使用。在下文中，安全停止输入和转子加速度输入可以统称为紧急停止输入。

可以假设本发明的安全停止装置的阀是二通电磁阀，即，由通过螺线管的电流控制的机电操作阀。通过施加恰当的电流以打开或关闭该阀，能够使流过这种电磁阀的流体流“接通”或“断开”。

因此，本发明的安全停止装置的安全阀或速度选择阀通过向恰当的螺线管线圈施加合适的电流来致动。阀的线圈致动信号（即，电流）源自对应的继电器。响应于致动信号使阀从一个位置移动至另一位置。阀响应于线圈致动信号是“打开”还是“关闭”将取决于其构造。在没有信号的情况下关闭的阀被称为“常闭”。在没有信号的情况下打开的阀被称为“常开”。每个阀优选地利用机械弹簧而被弹簧加载，该机械弹簧在没有动力（power，或为“电力”）的情况下迫使阀到达其“正常”位置。

出于安全目的，冗余安全阀被设计为“常开”，使得动力损失将始终导致变桨距运动的激活，使其无法运行。换言之，安全阀需要动力才能保持关闭。

在风力涡轮机健康运行期间，不需要安全停止功能，并且连续施加的信号确保这些阀保持关闭，使得流体不能流过液压管线。在动力故障并导致信号丢失的情况下，冗余安全阀将打开，因而启动安全停止。这样，本发明的安全停止组件确保了在动力损失的情况下能够自动启动安全变桨距序列。同样地，例如，在检测到诸如风力涡轮机控制器的故障的事件期间，或者响应于用户激活的安全停机序列等，能够通过有意地从安全阀移除动力来有意地启动安全变桨距序列。这些事件中的任一个都会导致空气动力学转子的减速。本发明的安全停止装置确保任何这种事件都将启动安全停止序列，因为一从螺线管线圈移除动力，安全阀就将返回至其“常开”位置。

速度选择阀被设计为“常闭”，即，需要特定电流来打开速度选择阀以允许流体流通过第二限流喷嘴（具有较大孔口）。这确保了在信号丢失的情况下，叶片不会发生意外的较快变桨距运动。只要速度选择阀关闭，液压流体就只能行进通过“较慢”管线，并且叶片以较慢速度变桨距以使负推力的影响最小化。然而，当检测到转子超速事件（即，转子加速度的正值）时，速度选择阀也会打开，从而允许更大量的液压流体流动，使得叶片能够更快速地变桨距。这种“较快变桨距”安全序列仅响应于转子超速来启动，并且选择一个或多个“常闭”电磁阀会确保在动力损失的情况下不能启动“较快变桨距”安全序列。该安全特征是特别有利的，因为如果响应于需要“较慢”安全停止的事件而使转子叶片在该“较快”速度下一直变桨距至停止位置，则可能会非常危险。当需要较慢变桨距时变桨距太快的风险被认为比当较快变桨距将更有效时缓慢变桨距的风险更糟糕。

在本发明的相对直接的实施例中，继电器的装置用于根据安全停止输入的水平为安全阀提供线圈致动信号。例如，两个串联连接的继电器的冗余装置能够为安全阀的螺线管线圈提供动力。继电器在“健康”运行模式期间关闭，并且在由安全停止输入激活时打开。在这种串联装置中，如果任一继电器打开，则螺线管线圈信号将从“高”变为“低”，从而导致（常闭）安全阀打开。

在该实施例中，冗余的第一组继电器的输出响应于安全停止输入而有效地为冗余安全阀提供线圈致动信号。只要存在安全停止输入信号（即，作为非零电压），安全阀的螺线管线圈便保持被提供动力。当安全停止输入信号被移除时（即，由于断开动力或响应于用户启动的停机而下降至零），继电器将打开并从安全阀的线圈中移除动力。

相似地，冗余的第二组继电器的输出响应于转子加速度输入而有效地为速度选择阀的螺线管线圈提供致动信号。这些继电器的位置取决于转子加速度。例如，继电器能够在转子加速度为正的情况下向速度选择阀的螺线管线圈提供动力，并且在转子加速度为零或负的情况下从速度选择阀的螺线管线圈上移除动力。当然，如技术人员将知道的，电压电平和致动状态的任何合适配置都是可能的。

本发明的安全停止组件优选地包括被布置为提供转子加速度输入的加速度传感器。这能够是陀螺传感器，例如，加速度计或合适的编码器。出于冗余的目的，一个或多个这种传感器能够位于轮毂、发电机和/或转子叶片中。

在本发明的优选实施例中，安全停止组件包括安全停止设备，该安全停止设备适合于响应于安全停止输入为安全停止阀装置的冗余安全阀提供致动信号，以及响应于正转子加速度输入为安全停止阀装置的速度选择阀提供致动信号。在本发明的特别优选的实施例中，安全停止组件的安全停止设备被实现为被布置在继电器输出处的可编程逻辑控制器（PLC），并且被实现为为冗余安全阀提供致动信号以及为速度选择阀提供致动信号。例如，PLC的内部逻辑能够被实现为打开叶片变桨距系统的多于一个速度选择阀，以便在安全停止序列期间实现各种不同的叶片变桨距速度。

蓄能器装置能够包括单个蓄能器。在本发明的优选实施例中，蓄能器装置包括多个蓄能器。例如，蓄能器装置能够包括在冗余安全阀打开时提供大量流体的较大蓄能器、和在冗余安全阀打开时提供更少量流体的较小蓄能器。较小蓄能器的体积被选择为将“较快变桨距”运动的持续时间限制在用于转子叶片的运动的安全范围内。

本发明的方法优选地包括以下步骤：当正在执行安全停止序列时，禁用液压蓄能器装置的泵站。通过防止蓄能器被重新装满，特别是在上述实施例中的较小蓄能器的情况下，能够将变桨距速度保持在上限以下。

根据本发明的风力涡轮机能够包括如上所述的本发明的安全停止装置的任何合适的实施例，使得转子叶片能够以避免由于风力涡轮机塔架上的过大转子推力而引起的损坏的方式变桨距至安全位置。

附图说明

通过结合附图来考虑如下详细描述，本发明的其它目的和特征将变得显而易见。然而，应理解，附图仅仅被设计用于图示的目的并且并不作为限制本发明的限定。

图1示出了处于正常风力涡轮机运行状态下的本发明的安全停止阀装置的实施例；

图2示出了在第一安全停止序列中的图1的实施例；

图3示出了在第二安全停止序列中的图1的实施例；

图4示出了本发明的安全停止阀装置的第一液压蓄能器装置；

图5示出了本发明的安全停止阀装置的第二液压蓄能器装置；

图6示出了图1的实施例的又一变型；

图7示出了本发明的安全停止组件的第一实施例；

图8示出了本发明的安全停止组件的第二实施例；

图9示出了本发明的安全停止阀装置的替代实施例。

具体实施方式

在各附图中，同样的附图标记指示同样的对象。图中的对象不必按照比例绘制。

图1示出了处于正常或“健康”涡轮机运行状态下的本发明的安全停止阀装置1的实施例的一部分。该图示出了用于风力涡轮机的其中一个叶片变桨距系统的安全停止装置的阀V1、V2，并且指示其螺线管线圈致动器信号C1、C2。如将在图7和图8中解释的，能够生成阀V1、V2的螺线管线圈的控制信号C1、C2。该图还示出了液压蓄能器装置15，液压蓄能器装置15包括用于容纳加压液压流体的一个或多个蓄能器。

在涡轮机运行的该“正常”状态下，向“常开”安全阀V1的螺线管线圈施加信号以主动地使其保持关闭，如压缩弹簧所指示的。“常闭”速度选择阀 V2处于其关闭位置，如延伸弹簧所指示的。在正常的涡轮机运行期间，叶片通过其变桨距单元20以通常的方式变桨距，如该图右侧的框所指示的。技术人员将熟悉叶片变桨距单元的构造或实现方式，并且这无需进一步详细阐明。

冗余安全阀V1能够通过线圈致动信号C1或通过动力损失来打开。这些情况借助于图2和图3进行描述。当安全阀V1打开时，液压流体将被迫使通过流体管线14、通过打开的安全阀V1并且进入叶片变桨距系统2。当速度选择阀V2也打开时，附加流体体积将被迫使通过流体管线14、通过打开的安全阀V1并且进入叶片变桨距系统2。如下文将解释的，速度选择阀V2能够通过线圈致动信号C2来打开。

当安全阀V1打开时，第一限流喷嘴N1确定从蓄能器装置15到叶片变桨距系统的活塞的流体流速率。当速度选择阀V2也打开时，第二较大限流喷嘴N2允许从蓄能器装置15到叶片变桨距系统的活塞的流体流速率更快。当速度选择阀V2打开时，流体流速率由两个限流喷嘴中较大的一个（即，由第二限流喷嘴N2）确定。

图2示出了响应于安全停止的激活的图1的相同实施例。在此，通过移除线圈致动信号C1来打开冗余安全阀V1。在转子加速度为零或负的情况下（即，不存在转子超速），速度选择阀V2保持关闭。在该状态下，液压流体被迫使通过流体管线14、通过安全阀V1并且进入叶片变桨距系统2。因为液压流体的体积受到较小限流喷嘴N1的限制，所以导致了“较慢”变桨距运动。这能够对动力损失、用户启动的停机等产生有利的响应，以避免由于负转子推力造成的损坏。

图3示出了响应于正转子加速度输入的图1的相同实施例。再次，通过移除线圈致动信号C1来打开冗余安全阀V1。在该情况下，正转子加速度导致主动线圈致动信号C2（如将借助于图7和图8所解释的），使得速度选择阀V2也打开。在该状态下，附加液压流体量被迫使通过流体管线14。更大的限流喷嘴N2导致更大的流体流速率，从而实现“较快”变桨距运动。这能够对转子超速产生有利的响应（在转子超速下，由于控制故障而使转子加速），使得能够避免由于过大的正转子推力造成的损坏。

图4示出了液压蓄能器装置15的一种可能的实现方式。在此，一系列或一批蓄能器150都供给同一液压管线14。当如图2所述那样启动安全停止时，流体以由限流喷嘴N1确定的速率流过（多个）打开的安全阀并且进入叶片变桨距系统。当响应于如图3所述正转子加速度输入时，附加流体体积以由较大限流喷嘴N2确定的较快速率流过打开的速度选择阀。

图5示出了液压蓄能器装置15的又一可能的实现方式。在该实施例中，当如图2所述启动安全停止时，流体从较大液压蓄能器151流过一个或两个打开的安全阀并且进入叶片变桨距系统。当如图3所述对正转子加速度输入做出响应时，流体从较小液压蓄能器152流过速度选择阀V2（以由较大限流喷嘴N2确定的较快速率）以及流过（多个）打开的安全阀并且进入叶片变桨距系统。作为附加的安全措施，较小液压蓄能器152中的流体体积小于使叶片在其最大范围内变桨距所需要的流体体积。

图6示出了基于图1至图3中任一个的又一实施例。代替单个速度选择阀V2，可以使用两个速度选择阀V2，如在此所示。取决于紧急停止的性质，这允许针对叶片变桨距序列实现各种速度。当仅打开冗余安全阀V1时，叶片变桨距速度最慢，并且由相对较小的限流喷嘴N1确定。当此外打开其中一个速度选择阀V2时，叶片变桨距速度更快，因为现在通过较大限流喷嘴N2A增加了流速率。当两个速度选择阀V2都打开时，叶片变桨距速度进一步增加，因为通过附加限流喷嘴N2B增加了流速率。在该实施例中，能够例如从图7所示安全PLC 10供应两个单独的线圈致动信号C21、C22。

这样，能够实现各种变桨距速度。即使两个较大限流喷嘴都具有相同的孔口尺寸，也可以实现三种不同的变桨距速度：较慢（流速率由小孔口喷嘴N1确定）；中速（流速率由小孔口喷嘴N1和两个较大喷嘴N2A、N2B中的任一个确定）和较快（流速率由小孔口喷嘴N1和两个较大喷嘴N2A、N2B两者确定）。可选地，如果大孔口限流喷嘴具有不同的孔口尺寸，则可以实现四种不同的变桨距速度：较慢（流速率由小孔口喷嘴N1确定）；中速（流速率由小孔口喷嘴N1和两个大孔口喷嘴N2A、N2B中的“较小一个”确定）；较快（流速率由小孔口喷嘴N1和两个大孔口喷嘴N2A、N2B中的“较大一个”确定）；以及非常快（流速率由小孔口喷嘴N1和两个大孔口喷嘴N2A、N2B两者确定）。

图7示出了风力涡轮机的安全停止组件3的第一实施例的简化示图，其被实现为生成用于由字母A、B、C表示的三个液压叶片变桨距系统2的安全停止装置的安全阀V1和速度选择阀V2的线圈致动信号C1、C2。每个叶片变桨距系统2由简单的框表示，并且包含液压变桨距单元2以及安全停止装置1，如上文在图1至图6中的任一个中描述的 ，带有两个“常开”安全阀（以确保冗余）和至少一个“常闭”速度选择阀。该图不是适当的电路图，并且未示出螺线管线圈与继电器R1、R2之间的完整电连接。

该图示出了冗余的第一组继电器R1，该冗余的第一组继电器R1被布置为响应于安全停止输入STP1控制冗余的各组安全阀。在“健康”涡轮机运行期间，来自冗余继电器R1的两个输出信号STP1A、STP1B为高。在动力损失、用户启动停机序列、极端的环境条件、风力涡轮机控制系统发生故障等事件下，安全停止输入STP1被移除。

冗余的第二组继电器R2被布置为响应于转子加速度输入STP2控制速度选择阀。转子加速度由合适的传感器或测量设备11（例如，陀螺传感器、加速度计、编码器等）测量或确定。只要转子加速度输入STP2为零或负，来自冗余继电器R2的两个输出信号STP2A、STP2B中的至少一个就为低。当转子加速度为正时，即，当空气动力学转子正在加速时，转子加速度输入STP2存在或有效。这可能是由于风力涡轮机控制系统出现运行故障而使发电机转子速度不受控制地增加的结果。

该示例性实施例利用安全PLC 10来生成用于安全阀的螺线管线圈的线圈致动信号C1、以及用于速度选择阀的螺线管线圈的线圈致动信号C2。PLC 10（由简单的输入通道和输出通道组成）能够以非常直接的方式进行编程，其中严格的定义将输入信号的每种可能组合与恰当的输出信号相关联。在该实施例中，对PLC 10的输入是来自冗余继电器R1的一对并行信号STP1A、STP1B和来自冗余继电器R2的一对并行信号STP2A、STP2B。

只要来自冗余继电器R1的信号STP1A、STP1B两者都为高（指示“健康”涡轮机运行），输出C1就保持为高。然而，如果来自冗余继电器R1的信号STP1A、STP1B中的任一个变低（指示紧急停止情况），则输出C1也将变低并且保持为低，从而打开安全阀。

来自冗余继电器R2的信号STP2A、STP2B的电平在紧急停止情况期间变得相关。只要来自冗余继电器R2的任一信号STP2A或STP2B为低（指示转子加速度为非正），输出C2就保持为低。然而，如果来自冗余继电器R2的信号STP2A、STP2B两者均变高，则输出C2也将变高，从而打开（多个）速度选择阀。

图8示出了不使用PLC的替代实施例。相反，冗余的一组继电器R1响应于安全停止输入STP1生成线圈致动信号C1以控制冗余的各组安全阀，并且冗余的一组继电器R2响应于正转子加速度输入STP2生成线圈致动信号C2以控制速度选择阀。同样在该实施例中，线圈致动信号C1、C2由如三个字母A、B和C所指示的三个叶片变桨距系统使用。以与上文在图7中描述的相同的方式，第一组继电器R1被布置为响应于安全停止输入而触发线圈致动信号C1的移除，并且第二组继电器R2被布置为当在安全停止期间检测到转子超速事件时触发线圈致动信号C2的生成。

在上述实施例中，限流喷嘴和速度选择阀被布置为限制进入转子叶片的变桨距活塞中的液压流体流。图9示出了替代实施例，其中布置了限流喷嘴N1、N2和速度选择阀V2来限制从变桨距活塞20流出的液压流体流。在该实施例中，速度选择阀V2和限流喷嘴N1、N2被布置在液压回路的排放管线中，从而使活塞与储器或储箱连接。活塞杆在（叶片变桨距系统的）活塞内的运动速率由右侧腔室的排放速度控制。当仅小孔口喷嘴N1可用时（安全阀打开），腔室缓慢地排放，并且活塞杆也缓慢地移动。当大孔口喷嘴也可用时（速度选择阀也打开），腔室更迅速地排放，并且活塞杆也更迅速地移动。

尽管已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但将理解，在不背离本发明的范围的情况下，能够对其做出许多附加的修改和变化。

为了清楚起见，还应理解，贯穿本申请，“一”或“一个”的使用并不排除多个，并且“包括”也不排除其它步骤或元素。

Claims (15)

1.一种风力涡轮机的液压叶片变桨距系统（2）的安全停止阀装置（1），所述安全停止阀装置（1）包括：

蓄能器装置（15），所述蓄能器装置（15）通过液压管线（14）连接至所述液压叶片变桨距系统（2）的活塞（20）；

冗余的一组安全阀（V1），所述冗余的一组安全阀（V1）被布置在所述蓄能器装置（15）与所述活塞之间；

小孔口限流喷嘴（N1），所述小孔口限流喷嘴（N1）被布置为响应于安全停止输入（STP1）确定第一液压流体流速率；

至少一个速度选择阀（V2）；以及

至少一个大孔口限流喷嘴（N2、N2A、N2B），所述至少一个大孔口限流喷嘴（N2、N2A、N2B）被布置为响应于转子加速度输入（STP2）确定第二液压流体流速率，其中，所述第二液压流体流速率快于所述第一液压流体流速率。

2.根据权利要求1所述的安全停止阀装置，其中，安全阀（V1）被弹簧加载，使得所述安全阀（V1）在没有动力的情况下打开。

3.根据权利要求1或2所述的安全停止阀装置，其中，速度选择阀（V2）被弹簧加载，使得所述速度选择阀（V2）在没有动力的情况下关闭。

4.根据权利要求1或2所述的安全停止阀装置，其中，所述蓄能器装置（15）包括第一液压蓄能器（151）和第二液压蓄能器（152），所述第一液压蓄能器（151）被布置为当安全阀（V1）打开时迫使液压流体进入所述液压管线（14），所述第二液压蓄能器（152）被布置为当速度选择阀（V2）打开时迫使液压流体进入所述液压管线（14）。

5.根据权利要求4所述的安全停止阀装置，其中，所述第二液压蓄能器（152）中的流体体积小于完整变桨距运动所需要的流体体积。

6.根据权利要求1或2所述的安全停止阀装置，所述安全停止阀装置包括两个或更多个速度选择阀（V2）和对应数量的大孔口限流喷嘴（N2A、N2B）。

7.根据权利要求6所述的安全停止阀装置，其中，所述大孔口限流喷嘴（N2A、N2B）具有不同尺寸的孔口。

8.根据权利要求1或2所述的安全停止阀装置，其中，安全阀（V1）或速度选择阀（V2）被实现为双向电磁阀。

9.一种具有液压叶片变桨距系统（2）的风力涡轮机的安全停止组件（3），所述安全停止组件（3）包括：

用于所述风力涡轮机的每个液压叶片变桨距系统（2）的根据权利要求1至8中任一项所述的安全停止阀装置（1）；

冗余的第一继电器装置（R1），所述冗余的第一继电器装置（R1）用于响应于安全停止输入（STP1）致动所述安全阀（V1）；以及

冗余的第二继电器装置（R2），所述冗余的第二继电器装置（R2）用于响应于转子加速度输入（STP2）致动所述速度选择阀（V2）。

10.根据权利要求9所述的安全停止组件，所述安全停止组件包括安全停止设备（10），所述安全停止设备（10）适合于响应于安全停止输入（STP1）为所述安全停止阀装置（1）的所述冗余安全阀（V1）提供致动信号（C1）；并且适合于响应于转子加速度输入（STP2）为所述安全停止阀装置（1）的所述速度选择阀（V2）提供致动信号（C2）。

11.根据权利要求10所述的安全停止组件，其中，所述安全停止设备（10）被实现为安全PLC（10），所述安全PLC（10）适合于监测所述输入（STP1、STP2）并且基于所监测的输入（STP1、STP2）提供所述致动信号（C1、C2）。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的安全停止组件，所述安全停止组件包括加速度传感器（11），所述加速度传感器（11）被布置为提供所述转子加速度输入（STP2）。

13.一种执行用于具有液压叶片变桨距系统（2）的风力涡轮机的安全停止序列的方法，所述方法包括以下步骤：

提供用于所述风力涡轮机的每个液压叶片变桨距系统（2）的根据权利要求1至8中任一项所述的安全停止阀装置（1）；

响应于需要紧急停机的事件提供安全停止输入（STP1）；

测量转子加速度并且提供转子加速度输入（STP2）；

响应于所述安全停止输入（STP1）致动冗余的各组安全阀（V1）；以及

响应于所述转子加速度输入（STP2）致动所述速度选择阀（V2）。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法包括以下步骤：响应于输入（STP1、STP2）禁用所述蓄能器装置（15）的泵站。

15.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括多个转子叶片和用于每个转子叶片的液压叶片变桨距系统（2），并且进一步包括用于每个液压叶片变桨距系统（2）的根据权利要求1至8中任一项所述的安全停止阀装置（1）。

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