CN204024911U - 一种海上型风力发电机组安全保护装置 - Google Patents

一种海上型风力发电机组安全保护装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型要解决的问题是提供一种海上型风力发电机组安全保护装置，包括主控制器PLC、第一安全继电器、第二安全继电器、一级安全保护接点和二级安全保护接点，所述第一安全继电器的输入端串接一级安全保护接点，第二安全继电器的输入端串接二级安全保护接点；所述二级安全保护接点包括振动过大报警接点，所述振动过大报警接点处设有旁通线路，所述旁通线路上设有EFC紧急顺桨继电器触点和台风模式继电器触点。由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果在于：可以保证振动过大报警接点在台风期间保持不触发此安全保护装置，进入台风模式，保护风机，避免风机在台风中受到重大的损坏。

Description

一种海上型风力发电机组安全保护装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电机组安全保护技术领域，尤其涉及一种海上型风力发电机组安全保护装置。
背景技术
风能为当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。风电厂商已将把目光投向广阔的海域和连绵的海岸线上，风流过粗糙的地表或障碍物时，风速的大小和方向都会改变，而海面粗糙度小，离岸10km的海上风速通常比沿岸陆上高约20％，发电量可增加70％。海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，因而风切变，即风速随高度的变化小，不需要很高的塔架，可降低风电机组成本；海上风的湍流强度低，且有稳定的主导风向，没有复杂地形对气流的影响，因此作用在机组上的疲劳强度可以大大的降低，可以延长机组的使用寿命。
制作风电机组目标是可靠、高效、安全，对海上风机安全造成最大威胁就是台风，为应对台风，需要风机多个部件联合动作，并需考虑到断电等破坏性故障出现。风电场工作人员应能在第一时间收到台风预警。相应的，主控系统应该允许工作人员通过就地及远程命令(SCADA)操作风机进入台风模式。
台风策略中，风机执行的主要动作为：停机、偏航对风、和松开主轴刹车。保持偏航对风可降低机组各部件载荷，发生侧吹时，风机各部分载荷明显增加，有些关键零部件载荷能增加30％。当偏航动力及测风仪器正常时，使用主动对风策略，风机机头迎风；当失去偏航动力或测风仪器损毁时，使用被动对风策略，松开偏航刹车，利用风的吹力保持机舱尾部迎风。台风时松开主轴刹车，可以有效降低塔筒根部所受弯折力，在13级、15级、17级台风下，主轴刹车松开时的塔筒受力对比刹车抱紧时的受力分别低6.26％、18.9％、20.16％。另外松开主轴刹车时，传动链受力呈0性，对各运动部件具有一定的保护作用。根据现有控制策略，风机在热带风暴的风速下还能继续并网发电。
在现有技术中，在台风模式触发以后，应该执行一次解缆，以防止在不断的对风过程中扭缆角度过大。在现有的安全保护装置中，当安全保护装置触发的时候，机组台风模式的两个主要动作偏航和刹车松开都无法实现，所以台风模式的正常运行的前提是安全保护装置未被触发。
在台风中，可能使安全保护装置触发的接点主要为扭缆限位开关和振动传感器控制的振动开关。扭缆限位开关如果触发，需要旁通解缆并复位安全保护装置，而且在台风模式触发时就执行了自动解缆，则台风期间，不太可能触发扭缆限位开关。
在台风中，是否会触发振动传感器，从而使安全保护装置触发，视风机的防振措施及台风的强度而定。由于台风的风速高、湍流强度大，理论上而言，比较容易触发振动传感器而使安全保护装置触发，而一旦安全保护装置触发，风机进入紧急停机状态，风机主轴刹车抱紧，控制器的偏航控制电源失电，风机失去偏航能力，这种状况会进一步加大风机振动，进而对风机造成更大破坏。
所以为保证台风模式顺利执行，需保证台风期间安全保护装置不被触发，同时没有台风时又不影响此安全保护装置的正常工作。
实用新型内容
针对上述问题，从安全策略及对现有硬件安全保护装置的改进的角度出发，本实用新型要解决的问题是提供一种海上型风力发电机组安全保护装置，适用于临海、近海及远海可能有台风出现的风力发电机组。
风力发电机组可以手动方式进入台风模式或自动方式进入台风模式，自动方式是判断风速大于主控制器PLC内设定的判定值时，自动进入台风模式。
根据以上分析，本实用新型的技术方案如下：
一种海上型风力发电机组安全保护装置，包括主控制器PLC、各种安全保护接点和安全处理单元，
所述安全处理单元包括第一安全继电器和第二安全继电器，各种安全保护接点包括一级安全保护接点和二级安全保护接点，所述第一安全继电器的输入端串接一级安全保护接点，第二安全继电器的输入端串接二级安全保护接点；
所述一级安全保护接点包括塔基主控柜急停常闭接点和机舱主控柜急停常闭接点，所述二级安全保护接点包括塔基柜PLC死机接点、主轴超速一接点、顺时针扭缆极限接点、逆时针扭缆极限接点、振动过大报警接点、变桨系统死机接点、机舱柜PLC死机接点和主轴超速二接点，
所述控制振动过大报警接点的振动传感器的线路上设置旁路，旁路上设置EFC紧急顺桨继电器和台风模式继电器；
所述振动过大报警接点处设有旁通线路，所述旁通线路上设有EFC紧急顺桨继电器触点和台风模式继电器触点；
所述第一安全继电器的一个输出端连接第二安全继电器的电源供电端口，所述第一安全继电器和第二安全继电器均与主控制器PLC之间通讯连接；
所述第二安全继电器的输出端连接主控制器PLC对风电机组中包括偏航电机在内的部分设备控制的电源、变桨系统EFC紧急顺桨控制端口和主轴制动机组紧急停止控制端口；当各种安全保护接点中有发生断开的时，导致所述安全保护装置动作，断开主控制器PLC对风电机组中包括偏航电机在内的部分设备控制的电源，使其无法工作；同时给变桨系统发出EFC紧急顺桨信号；给主轴制动设备发出制动信号。
进一步的，所述一级安全保护接点还包括变频器急停按钮常闭接点。
进一步的，所述一级安全保护接点以两路冗余的方式串接于第一安全继电器的两个输入端。
进一步的，所述二级安全保护接点还包括功率超限报警接点和PLC控制断开接点。
进一步的，所述第一安全继电器和第二安全继电器放置于机舱柜内。
由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果在于：
有台风时：此安全保护装置可以保证振动过大报警接点在台风期间保持不触发的状态，台风模式触发以后，主控制器PLC控制风机停机，并发出EFC紧急顺桨信号，然后通过数字量输出信号使台风模式继电器得电，此时振动传感器被旁通，即使机组振动过大导致振动传感器触发，安全保护装置也不会断开，主控制器PLC仍然可以控制偏航电机进行偏航工作，避免风机在台风中受到重大的损坏；
没台风时：在旁通支路中加入EFC继电器的常闭触点，避免因旁通振动传感器而影响此安全保护装置的正常工作。
附图说明
图1为本实用新型的连接示意图；
图2为本实用新型的振动传感器旁通线路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一种优选的具体实施方式做出简要说明。
如图1、2所示：
一种海上型风力发电机组安全保护装置，包括主控制器PLC、各种安全保护接点和安全处理单元，所述安全处理单元包括放置于机舱柜内的第一安全继电器4和第二安全继电器5，各种安全保护接点包括一级安全保护接点和二级安全保护接点，所述一级安全保护接点包括塔基主控柜急停常闭接点1、机舱主控柜急停常闭接点2和变频器急停按钮常闭接点3，所述一级安全保护接点以两路冗余的方式串接于第一安全继电器4的两个输入端；
第二安全继电器5的输入端串接二级安全保护接点，所述二级安全保护接点包括功率超限报警接点6、塔基柜PLC死机接点7、主轴超速一接点8、顺时针扭缆极限接点9、逆时针扭缆极限接点10、振动过大报警接点11、变桨系统死机接点14、机舱柜PLC死机接点15、主轴超速二接点16和PLC控制断开接点17，
所述控制振动过大报警接点11的振动传感器的线路上设置旁路，旁路上设置EFC紧急顺桨继电器和台风模式继电器；所述振动过大报警接点11处设有旁通线路，所述旁通线路上设有EFC紧急顺桨继电器触点12和台风模式继电器触点13；
所述第二安全继电器5的输出端连接主控制器PLC对风电机组中包括偏航电机在内的部分设备控制的电源、变桨系统EFC紧急顺桨控制端口和主轴制动机组紧急停止控制端口；因此，第二安全继电器5的输出信号包括紧急顺桨信号、机组部分设备电源控制信号、主轴抱闸信号和PLC反馈信号；
当各种安全保护接点中有发生断开的时，导致所述安全保护装置动作，断开主控制器PLC对风电机组中包括偏航电机在内的部分设备控制的电源，使其无法工作；同时给变桨系统发出EFC紧急顺桨信号；给主轴制动设备发出制动信号；
所述第一安全继电器4的一个输出端连接第二安全继电器5的电源供电端口，所述第一安全继电器4和第二安全继电器5均与主控制器PLC之间通讯连接。
所述第一安全继电器4和第二安全继电器5均有设置复位功能，需要各回路闭合后，进行本地或远程的急停按钮复位和安全保护装置复位，才会解除此安全保护装置的触发状态；
当有台风邻近，台风模式触发，通过数字量输出信号使台风模式继电器得电，主控制器PLC控制风机停机，并发出EFC紧急顺桨信号，EFC紧急顺桨继电器触点12闭合，振动过大报警接点11被旁通，即使风电机组的振动过大导致振动传感器触发，此安全保护装置也不会触发断开；
同时，只有保证EFC紧急顺桨信号已经输出，才可以保证风电机组的安全和台风模式的顺利进行，在旁通支路中加入EFC紧急顺桨继电器触点12，避免因旁通振动传感器的振动过大报警接点11而影响此安全保护装置的正常工作。
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种海上型风力发电机组安全保护装置，包括主控制器PLC、各种安全保护接点和安全处理单元，其特征在于：
所述安全处理单元包括第一安全继电器和第二安全继电器，各种安全保护接点包括一级安全保护接点和二级安全保护接点，所述第一安全继电器的输入端串接一级安全保护接点，第二安全继电器的输入端串接二级安全保护接点；
所述一级安全保护接点包括塔基主控柜急停常闭接点和机舱主控柜急停常闭接点，所述二级安全保护接点包括塔基柜PLC死机接点、主轴超速一接点、顺时针扭缆极限接点、逆时针扭缆极限接点、振动过大报警接点、变桨系统死机接点、机舱柜PLC死机接点和主轴超速二接点，
所述振动过大报警接点处设有旁通线路，所述旁通线路上设有EFC紧急顺桨继电器触点和台风模式继电器触点；
所述第一安全继电器的一个输出端连接第二安全继电器的电源供电端口，所述第一安全继电器和第二安全继电器均与主控制器PLC之间通讯连接；
所述第二安全继电器的输出端连接主控制器PLC对风电机组中包括偏航电机在内的部分设备控制的电源、变桨系统EFC紧急顺桨控制端口和主轴制动机组紧急停止控制端口；当各种安全保护接点中有发生断开的时，导致所述安全保护装置动作，断开主控制器PLC对风电机组中包括偏航电机在内的部分设备控制的电源，使其无法工作；同时给变桨系统发出EFC紧急顺桨信号；给主轴制动设备发出制动信号。
2.根据权利要求1所述的海上型风力发电机组安全保护装置，其特征在于：所述一级安全保护接点还包括变频器急停按钮常闭接点。
3.根据权利要求2所述的海上型风力发电机组安全保护装置，其特征在于：所述一级安全保护接点以两路冗余的方式串接于第一安全继电器的两个输入端。
4.根据权利要求1所述的海上型风力发电机组安全保护装置，其特征在于：所述二级安全保护接点还包括功率超限报警接点和PLC控制断开接点。
5.根据权利要求1所述的海上型风力发电机组安全保护装置，其特征在于：所述第一安全继电器和第二安全继电器放置于机舱柜内。
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