CN201747522U - 风电机组安全控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种风电机组安全控制装置,包括:安全控制器、主控制系统、刹车系统控制,其中,所述安全控制器的输入端连接有超速传感器、振动加速度计、紧急停机开关,输出端与所述刹车系统相连;所述主控制系统的输入端也与所述超速传感器、所述振动加速度计相连,输出端与所述刹车系统相连;所述安全控制器的通信端口与所述主控制系统的通讯端口相连接;所述刹车系统控制接收来自所述安全控制器或所述主控制系统的刹车信号后,通过气动刹车或通过转子刹车。本实用新型的风电机组安全控制系统具有双重安全保护功能,提高了该安全监控系统整体的安全性能,解决了现有技术中风电机组安全控制系统整体安全性能较低的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电领域,特别涉及一种风电机组安全监控装置。
背景技术
近年来,由于科学技术的不断前进和发展,人们已经逐渐认识到风力发电(Wind Power Generation)在减轻环境污染、调整电网中的能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用,无论从调整电网结构,还是从商业化方面都促使人们开始重视发展风力发电。随着我国并网风力发电机组的单机容量日益增大,以及大型风电场的规划、建设和运行,风力发电的应用前景越来越广阔,与此同时对风力发电机组安全性能的要求也越来越高。尤其是在一些环境比较恶劣的地方,例如海上风电场,风电机组将面临比较恶劣的运行环境,因此如何提高和保障风力发电机组的运行可靠性和安全性已经成为国内外工程界和学术界关注的焦点。风力发电机组安全控制系统性能的好坏直接关系到风力发电机组设备的运行安全和工作人员的人身安全。因此,对于高安全性与高可靠性的风电机组安全控制系统的设计势在必行。
目前风电机组控制系统设计有四种停机类型:正常停机,快速停机,停车停机和紧急停机。一般情况下,正常停机、快速停机、停车停机都不是安全控制系统设计的范围,紧急停机是为了保护工作人员的人身安全和机组设备的安全,因此,安全控制系统只针对机组紧急停机来设计。
然而,现有技术的风电机组安全控制系统设置比较简单,如手动紧急刹车系统、针对电机轴转速设置的转速监测系统针对电机轴振动设置的振动监测系统,控制形式单一,因此风电机组安全控制系统的整体安全性能较低,当出现故障时处理不及时会直接威胁到发电机组设备的运行安全和工作人员的人身安全。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种风电机组安全控制装置,以解决现有技术中安全控制系统整体安全性能比较低的缺点,本实用新型的风电机组安全控制系统具有双重安全保护功能,提高了该安全监控系统整体的安全性能,解决了现有技术中风电机组安全控制系统整体安全性能较低的问题。
为达到上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种风电机组安全控制装置,包括:安全控制器、主控制系统、刹车系统控制,其中,
所述安全控制器的输入端连接有超速传感器、振动加速度计、紧急停机开关,输出端与所述刹车系统相连;
所述主控制系统的输入端也与所述超速传感器、所述振动加速度计相连,输出端与所述刹车系统相连;
所述安全控制器的通信端口与所述主控制系统的通讯端口相连接;
所述刹车系统控制接收来自所述安全控制器或所述主控制系统的刹车信号后,通过气动刹车或通过转子刹车。
进一步地,所述刹车系统控制包括转子刹车线圈和转子刹车开关,所述安全控制器的控制器脚包括第一控制器脚和第二控制器脚,其中,
所述安全控制器的第一控制器脚与电源相连;
所述安全控制器的第二控制器脚经所述转子刹车线圈后接地;
所述转子刹车开关连接在所述安全控制器的第一控制器脚和第二控制器脚之间;
所述主控制系统的控制器脚包括第一控制器脚,所述主控制系统的第一控制器脚经第一数字输出模块连接至所述安全控制器的第二控制器脚。
进一步地,所述刹车系统控制包括安全控制器安全链开关、超速传感器开关、振动加速度计开关和紧急停机开关,所述安全控制器包括第三控制器脚和第四控制器脚,其中,
所述安全控制器的第三控制器脚与电源相连;
所述安全控制器的第四控制器脚经所述安全控制器安全链开关后接地;
所述超速传感器开关、振动加速度计开关和紧急停机开关串联连接在所述安全控制器的第三控制器脚和第四控制器脚之间。
进一步地,所述刹车系统控制包括安全控制器安全链开关、主控制系统安全链开关,其中,所述安全控制器安全链开关与所述主控制系统安全链开关串接并连接至机舱轮毂安全链。
进一步地,还包括紧急停机回路控制系统,其中,
所述安全控制器的输入端还连接有机舱手动急停开关、塔基手动急停开关,输出端与所述紧急停机回路控制系统相连;
所述主控制系统的输入端还连接有风机紧急故障开关,输出端与所述紧急停机回路控制系统相连;
所述紧急停机回路控制系统接收来自所述安全控制器或所述主控制系统的停机信号后,对风电机组的相关设备断电。
进一步地,所述安全控制器包括第五控制器脚、第六控制器脚、第七控制器脚、第八控制器脚,其中,
所述安全控制器的第五控制器脚、第七控制器脚与所述机舱手动急停开关的一端连接;
所述机舱手动急停开关的另一端与所述塔基手动急停开关的一端连接;
所述塔基手动急停开关的另一端与所述安全控制器的第六控制器脚、第八控制器脚连接。
进一步地,所述紧急停机回路控制系统包括:手动停机开关和主断路器,所述主断路器包括主断路器线圈、第一至第四触点开关,所述安全控制器包括第九控制器脚和第十控制器脚,其中,
所述安全控制器的第九控制器脚与UPS电源相连;
所述安全控制器的第十控制器脚经所述手动停机开关和主断路器线圈连接至风电机组;
所述主控制系统的控制器脚包括第二控制器脚,所述主控系统的第二控制器脚经第二数字输出模块连接至所述主断路器的第三触点开关。
进一步地,所述紧急停机回路控制系统还包括机舱接触器线圈,所述安全控制器包括第十一控制器脚和第十二控制器脚,其中,
所述安全控制器的第十一控制器脚与所述UPS电源相连;
所述安全控制器的第十二控制器脚经主控制系统紧急停机触点开关、偏航极限开关、机舱接触器线圈后接入所述风电机组;
所述主控制系统的控制器脚包括第三控制器脚,所述主控系统的第三控制器脚经第三数字输出模块连接至所述主断路器的第四触点开关。
进一步地,所述紧急停机回路控制系统还包括塔基接触器线圈,
所述塔基接触器线圈的一端与所述主断路器第四触点开关一端连接,另一端与所述风电机组连接。
本实用新型的有益效果在于:该风电机组安全监控系统采用了安全控制器与主控制系统的的双向通讯模式,具有了双重安全保护功能,提高了该安全控制系统整体的安全性能,有效的防止了威胁到发电机组设备的运行安全和工作人员的人身安全情况的发生,解决了现有技术中风电机组安全监控系统整体安全性能比较低的问题。
附图说明
图1为本实用新型的安全控制装置框图;
图2为本实用新型一种优选安全控制示意图;
图3为本实用新型的另一种优选安全控制示意图;
图4为本实用新型的安全控制装置结构图
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
图1为本实用新型的安全控制装置框图,由图1可知,安全控制器的输入端连接有超速传感器、振动加速度计和紧急停机开关,当超速传感器、振动加速度计、紧急停机开关中的任意一个发生故障时,安全控制器就向刹车系统控制发出安全信号,安全控制器的内部结构使安全控制器的辅助开关断开,安全控制器的辅助开关串联在安全链回路中,安全链断开,触发机组紧急停机且叶片气动刹车。
如果超速传感器、振动加速度计任意一个发生故障时也将促使主控制系统发出紧急停机信号,主控制系统紧急停机触点开关断开,主控制系统紧急停机触点开关串联在安全链回路中,安全链断开,触发机组紧急停机且叶片气动刹车。
当发电机转速小于门限值时,转子刹车投入。
图2为本实用新型的一种安全控制示意图,下面分别对图2所示的3条安全控制回路作简单说明。
第一条安全控制回路:直流电源B+(24VDC)连接到安全控制器脚17,安全控制器脚17连接到超速传感器开关,超速传感器开关连接到振动加速度计开关,振动加速度计开关连接到紧急停机开关,紧急停机开关连接到安全控制器脚O2,安全控制器脚O2连接到安全控制器安全链开关K1。
第二条安全控制回路:直流电源B+(24VDC)连接到安全控制器脚18,安全控制器脚18链接到转子刹车开关K7,转子刹车开关K7连接到安全控制器脚O3,安全控制器脚O3链接到D1,D1连接到转子刹车线圈。
第三条安全控制回路:信号3L6连接到安全控制器安全链开关K1,安全控制器安全链开关K1连接到主控制系统安全链开关K2,主控制系统安全链开关K2连接到机舱-轮毂安全链。
刹车系统控制的具体控制方式:
(1)安全控制器执行安全控制
超速传感器安装在发电机的主轴上,当检测到发电机转速值超过预设阈值时,超速传感器开关就会断开。其中发电机转速预设阈值对于安全控制系统来讲是一个已经设定好的值,设定的依据是具体到每一台风电机组,给定值因风电机组不同而不同;
发电机振动加速度计安装在发电机的主轴上,当检测到的发电机的振动加速度值超过预设阈值时,振动加速度计开关就会断开.其中发电机加速度预设阈值对于安全控制系统来讲是一个已经设定好的值,设定的依据是具体到每一台风电机组,给定值因风电机组不同而不同;
当风电机组发生故障时,可以手动断开塔基和机舱的手动紧急停机开关,塔基和机舱的手动紧急停机开关任意一个断开时,紧急停机开关就断开;
超速传感器、振动加速度计、紧急停机开关串联在第一安全控制回路,任意一个断开,会导致安全控制器安全链开关K1断开,安全控制器安全链开关K1在第一安全控制回路连接到机舱-轮毂安全链,机舱-轮毂安全链断开,变桨系统执行可控停机,叶片气动刹车。
当发电机速度小于门限值时,(门限值对于安全控制系统来讲是设定好的值,设定依据具体到每台风电机组)转子刹车开关开关K7闭合,转子刹车开关开关K7串联在第二安全控制回路中,转子刹车线圈上电,转子刹车投入,机组停机。
(2)主控制系统执行安全控制
前面已经提到过超速传感器开关、振动加速度计开关断开的条件,超速传感器开关、振动加速度计开关任意一个断开时,WTC(主控制系统)发出停机信号,停机信号通过WTC(主控制系统)的DO数字输出模块输出停机信号给WTC(主控制系统)安全链开关K2,驱动WTC(主控制系统)安全链开关K2断开,而WTC(主控制系统)安全链开关K2安全控制回路中连接到机舱-轮毂安全链,因此,机舱-轮毂安全链断开,变桨系统执行可控停机。
发电机速度小于门限值时(门限值对于安全控制系统来讲是设定好的值,设定依据具体到每台风电机组),WTC(主控制系统)通过DO数字输出模块发信号到第二安全控制回路的D1,D1连接到转子刹车线圈,转子刹车线圈上电,转子刹车投入,机组停机。
图3为本实用新型的另一种安全控制示意图,在对图3所表示的优选实施例进行说明之前,我们从图1还可知,机舱和塔基的手动紧急停机开关按下,安全控制器通过一系列控制,使机组主回路690V断电和所有电动机等旋转设备断电,保护工作人员人身安全和设备安全。
而当风机出现紧急故障时,主控制系统通过一系列控制使机组主回路690V断电和所有电动机等旋转设备断电,保护工作人员人身安全和设备安全。
下面分别对图3所示的3个子回路作说明。
第一条安全控制子回路:安全控制器的脚T0、T1连接到机舱手动紧急急停开关,机舱手动紧急急停开关连接塔基手动紧急急停开关,塔基手动紧急急停开关连到安全控制器的脚I0、I1。
第二条安全控制子回路:UPS信号(230V)连接到安全控制器的脚L3,安全控制器的脚L3连接到主断路器第一触点开关K3,主断路器第一触点开关K3连接到主断路器第三触点开关K5,主断路器第三触点开关K5连接到手动开关A1.000.F1,手动开关A1.000.F1连接到主断路器线圈,主断路器线圈连接到风电机组。
第三条安全控制子回路:UPS信号(230V)连接到信号2L6,信号2L6连接到安全控制器的脚23,安全控制器的脚23连接到主断路器第二触点开关K4,主断路器第二触点开关K4连接到安全控制器的脚24,安全控制器的脚24连接到主断路器第四触点开关K6,主断路器第四触点开关K6通过两条子回路连接到风电机组,一条子回路连接到信号3L6,信号3L6连接到塔基接触器线圈,塔基接触器线圈连接到风电机组。另外一条子回路连接到偏航极限开关,偏航极限开关连接到机舱接触器线圈,机舱接触器线圈连接到风电机组。
紧急停机回路控制系统具体实现方式:
(1)安全控制器执行安全控制
当风电机组出现故障时,可以手动断开机舱和塔基的手动紧急停机感应器,机舱和塔基的手动紧急停机感应器串联在第一安全控制子回路中,安全控制器脚T0和脚I0的连接、脚T1和I1的连接断开,安全控制器的内部结构决定连接在安全控制器脚L3和脚L4之间的主断路器第一触点开关K3延迟设定的时间后断开(设置的时间通常为10mS),主断路器第一触点开关K3与主断路线圈同串联在第二安全控制子回路中,主断路线圈断电,机组主回路690V断电。
当风电机组出现故障时,可以手动断开机舱和塔基的手动紧急停机开关,机舱和塔基的手动紧急停机开关串联在第一安全控制子回路中,安全控制器脚T0和脚I0的连接、脚T1和I1的连接断开,安全控制器的内部结构决定连接在安全继电器脚23和脚24之间的主断路器第二触点开关K4立即断开,主断路器第二触点开关K4与机舱接触器线圈和塔基接触器线圈同串联在第三安全控制子回路中,机舱接触器线圈和塔基接触器线圈断电,由风机的电气原理图知所有电动机等旋转设备断电,保护工作人员人身安全和设备安全。
(2)主控制系统执行安全控制
风机出现紧急故障时,WTC(主控制系统)发出控制断路器断开信号,WTC(主控制系统)通过DO数字输出模块输出控制断路器断开信号驱动主断路器断开,主断路器第三触点开关K5断开,主断路器第三触点开关K5与主断路线圈同串联在第二安全控制子回路中,主断路线圈断电,机组主回路690V断电。
风电机组需要紧急停机时,WTC(主控制系统)发出紧急停机信号,WTC(主控制系统)通过DO数字输出模块输出紧急停机信号驱动紧急停机开关断开,主断路器第四触点开关K6断开,主断路器第四触点开关K6与机舱接触器线圈和塔基接触器线圈同串联第三安全控制子回路中,机舱接触器线圈和塔基接触器线圈断电,由风电机组的电气原理图可知所有电动机等旋转设备断电,保护工作人员人身安全和设备安全。
(3)手动停机开关A1.000.F1的紧急停机回路
当风电机组出现紧急情况时,可以按下手动停机开关A1.000.F1,手动停机开关A1.000.F1与主断路线圈同串联在第二安全控制子回路中,主断路线圈断电,机组主回路690V断电。
(4)偏航极限开关的紧急停机回路
当机舱偏航触到偏航极限开关时,偏航极限开关断开,偏航极限开关与机舱接触器线圈同串联在第三安全控制子回路中,机舱接触器线圈断电,保护工作人员人身安全和设备安全。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并非用来限定本实用新型的实施范围;如果不脱离本实用新型的精神和范围,对本实用新型进行修改或者等同替换,均应涵盖在本实用新型权利要求的保护范围当中。
Claims (9)
1.一种风电机组安全控制装置,其特征在于,包括:安全控制器、主控制系统、刹车系统控制,其中,
所述安全控制器的输入端连接有超速传感器、振动加速度计、紧急停机开关,输出端与所述刹车系统相连;
所述主控制系统的输入端也与所述超速传感器、所述振动加速度计相连,输出端与所述刹车系统相连;
所述安全控制器的通信端口与所述主控制系统的通讯端口相连接;
所述刹车系统控制接收来自所述安全控制器或所述主控制系统的刹车信号后,通过气动刹车或通过转子刹车。
2.如权利要求1所述的风电机组安全控制装置,其特征在于,所述刹车系统控制包括转子刹车线圈和转子刹车开关,所述安全控制器的控制器脚包括第一控制器脚和第二控制器脚,其中,
所述安全控制器的第一控制器脚与电源相连;
所述安全控制器的第二控制器脚经所述转子刹车线圈后接地;
所述转子刹车开关连接在所述安全控制器的第一控制器脚和第二控制器脚之间;
所述主控制系统的控制器脚包括第一控制器脚,所述主控制系统的第一控制器脚经第一数字输出模块连接至所述安全控制器的第二控制器脚。
3.如权利要求1所述的风电机组安全控制装置,其特征在于,所述刹车系统控制包括安全控制器安全链开关、超速传感器开关、振动加速度计开关和紧急停机开关,所述安全控制器包括第三控制器脚和第四控制器脚,其中,
所述安全控制器的第三控制器脚与电源相连;
所述安全控制器的第四控制器脚经所述安全控制器安全链开关后接 地;
所述超速传感器开关、振动加速度计开关和紧急停机开关串联连接在所述安全控制器的第三控制器脚和第四控制器脚之间。
4.如权利要求1所述的风电机组安全控制装置,其特征在于,所述刹车系统控制包括安全控制器安全链开关、主控制系统安全链开关,其中,
所述安全控制器安全链开关与所述主控制系统安全链开关串接并连接至机舱轮毂安全链;
信号3L6经所述安全控制器安全链开关、主控制系统安全链开关连接至机舱轮毂安全链。
5.如权利要求1所述的风电机组安全控制装置,其特征在于,还包括紧急停机回路控制系统,其中,
所述安全控制器的输入端还连接有机舱手动急停开关、塔基手动急停开关,输出端与所述紧急停机回路控制系统相连;
所述主控制系统的输入端还连接有风机紧急故障开关,输出端与所述紧急停机回路控制系统相连;
所述紧急停机回路控制系统接收来自所述安全控制器或所述主控制系统的停机信号后,对风电机组的相关设备断电。
6.如权利要求5所述的风电机组安全控制装置,其特征在于,所述安全控制器包括第五控制器脚、第六控制器脚、第七控制器脚、第八控制器脚,其中,
所述安全控制器的第五控制器脚、第七控制器脚与所述机舱手动急停开关的一端连接;
所述机舱手动急停开关的另一端与所述塔基手动急停开关的一端连接;
所述塔基手动急停开关的另一端与所述安全控制器的第六控制器脚、第八控制器脚连接。
7.如权利要求5所述的风电机组安全控制装置,其特征在于,所述紧急停机回路控制系统包括:手动停机开关和主断路器,所述主断路器包括主断路器线圈、第一至第四触点开关,所述安全控制器包括第九控制器脚和第十控制器脚,其中,
所述安全控制器的第九控制器脚与UPS电源相连;
所述安全控制器的第十控制器脚经所述手动停机开关和主断路器线圈连接至风电机组;
所述主控制系统的控制器脚包括第二控制器脚,所述主控系统的第二控制器脚经第二数字输出模块连接至所述主断路器的第三触点开关。
8.如权利要求5所述的风电机组安全控制装置,其特征在于,所述紧急停机回路控制系统还包括机舱接触器线圈,所述安全控制器包括第十一控制器脚和第十二控制器脚,其中,
所述安全控制器的第十一控制器脚与所述UPS电源相连;
所述安全控制器的第十二控制器脚经主控制系统紧急停机触点开关、偏航极限开关、机舱接触器线圈后接入所述风电机组;
所述主控制系统的控制器脚包括第三控制器脚,所述主控系统的第三控制器脚经第三数字输出模块连接至所述主断路器的第四触点开关。
9.如权利要求8所述的风电机组安全控制装置,其特征在于,所述紧急停机回路控制系统还包括塔基接触器线圈,
所述塔基接触器线圈的一端与所述主断路器第四触点开关一端连接,另一端与所述风电机组连接。
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