CN208380747U - 一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统，包括接近开关、数据采集模块、数据对比模块、控制器和变桨系统，所述接近开关的输出端与数据采集模块的输入端单向电性连接，所述数据采集模块的输出端与数据对比模块的输入端单向电性连接，所述数据对比模块的输出端与控制器的输入端单向电性连接。本实用新型通过设置接近开关，达到对风轮转速检测的效果，通过数据采集模块，达到对风轮转速数据采集的效果，通过数据对比模块，达到对数据对比的效果，通过控制器，达到对数据处理的效果，通过变桨系统，达到控制风力发电机组的效果，可降低风电机组在停机过程中冲击载荷和振动，提高风电机组的安全性。

Description

一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体为一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统。

背景技术

近年来随着风力发电不断地发展，风电场装机容量逐年上升，风力发电所占的比例也越来越大，逐渐成为了一种常规能源，随着风电机组装机容量的不断提高，行业对风电机组的性能要求也越来越高，而变桨系统是保障风力发电机整体安全性的关键环节，风力发电机在工作过程中通过调节变桨系统的桨叶角度来进行功率调节，为了保障风力发电机的整体安全，必须在出现任何故障的情况下都要保证桨叶能够可靠顺桨，当系统安全链触发机组停机之后，作为风电机组的主要部件之一的变桨系统，在收到安全链停机指令时，就会迅速进行收桨动作，完成气动刹车停机，不再捕获风能，保证风电机组的安全；

风力发电机组在紧急停机时，传统的恒速率收桨会使风轮转速快速上升，导致叶尖速比增加，同时快速顺桨，导致桨距角增加过快，这使得Ct系数快速减小并继续下降接近甚至超过正向的Ct最大值，从而机组承受到很大的反向推力，同时发电机负载迅速降低为0、桨距角的过快增加是导致冲击载荷过大的原因；

综上所述，现有的紧急顺桨系统设计在可靠性和安全性方面存在不足，为了避免上述的隐患，有必要提供一种具有新颖性、实用性和创造性的新型的紧急顺桨的变桨系统，以保证风电机组的安全，为此我们提出一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统，具备可降低风电机组在停机过程中冲击载荷和振动，提高风电机组安全性的优点，解决了无法降低风电机组在停机过程中冲击载荷和振动，无法提高风电机组安全性的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统，包括接近开关、数据采集模块、数据对比模块、控制器和变桨系统，所述接近开关的输出端与数据采集模块的输入端单向电性连接，所述数据采集模块的输出端与数据对比模块的输入端单向电性连接，所述数据对比模块的输出端与控制器的输入端单向电性连接，所述控制器的输出端与变桨系统的输入端单向电性连接。

优选的，所述接近开关安装在风轮的低速轴圆盘上。

优选的，所述接近开关的型号可设置为SN04-P。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过设置接近开关，达到对风轮转速检测的效果，通过数据采集模块，达到对风轮转速数据采集的效果，通过数据对比模块，达到对数据对比的效果，通过控制器，达到对数据处理的效果，通过变桨系统，达到控制风力发电机组的效果，可降低风电机组在停机过程中冲击载荷和振动，提高风电机组的安全性。

附图说明

图1为本实用新型系统原理图；

图2为本实用新型流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统，包括接近开关、数据采集模块、数据对比模块、控制器和变桨系统，接近开关安装在风轮的低速轴圆盘上，接近开关的型号可设置为SN04-P，在机舱底座上安装一个金属测速盘，金属测速盘设置有检测孔，风轮旋转后通过接近开关测量金属测速盘上的检测孔，其接近开关输出脉冲信号，经过变桨系统信号处理后得出风轮转速，变桨系统得到的实时风轮转速信号，经过微分法和滤波算法来计算出风轮的实时加速度a_rotor值，接近开关的输出端与数据采集模块的输入端单向电性连接，数据采集模块的输出端与数据对比模块的输入端单向电性连接，数据对比模块的输出端与控制器的输入端单向电性连接，控制器的输出端与变桨系统的输入端单向电性连接，本实用新型通过设置接近开关，达到对风轮转速检测的效果，通过数据采集模块，达到对风轮转速数据采集的效果，通过数据对比模块，达到对数据对比的效果，通过控制器，达到对数据处理的效果，通过变桨系统，达到控制风力发电机组的效果，可降低风电机组在停机过程中冲击载荷和振动，提高风电机组的安全性。

使用时，步骤一：变桨系统设定第一初始顺桨速率为V1，其V1值可以恒定为5°/s(可取变桨速率在5°/s-7°/s范围内任意一值)，作为变桨系统顺桨的最大变桨速率值，用于紧急顺桨起始速率，第一顺桨速率V1大于下述第二顺桨速率Vn；

步骤二：在风轮内安装一个接近开关用于检测风轮转速信号，变桨系统将检测到的风轮转速信号进行运算处理得出风轮加速度arotor；

风轮加速度a_rotor是通过测算单位时间内的风轮转速幅值变化得到的；

步骤三：结合风轮叶片的桨距角β进行分段式线性插值法运算后，得出紧急顺桨时的第二顺桨速率Vn，第二顺桨速率Vn与风轮叶片的桨距角β呈相关性；

第二顺桨速率Vn采用以桨距角β相应的分段式线性插值法计算得出。即当风轮加速度a_rotor≤0时，第二顺桨速率Vn采用如下方式运算速率；

当β∈(90，60]时，Vn＝a°/s

当β∈(61，30]时，Vn＝b°/s

当β∈(31，0]时，Vn＝c°/s

其中，β为风轮叶片桨距角，单位为°，Vn为第二顺桨速率，单位为°/s，a、b、c可为变桨速率范围内设定任意一值，a、b、c值需满足小于第一顺桨速率V1值；

例如，将a、b、c分别设定为4°/s、3°/s、2°/s，则第二顺桨速率Vn取值运算如下所示：

当β∈(90，60]时，Vn＝4°/s

当β∈(61，30]时，Vn＝3°/s

当β∈(31，0]时，Vn＝2°/s；

步骤四：变桨系统对风轮加速度arotor判定，当风轮加速度arotor>0时，保持收桨速率V1，当风轮加速度arotor≤0时，收桨速率切换为Vn，直至顺桨完成；

(1)当变桨系统控制器判定风轮的实时加速度arotor>0时，为了保证风电机组的安全性，变桨系统继续维持步骤一的收桨速率V1来调节桨距角顺桨；

(2)当变桨系统控制器判定风轮的实时加速度arotor≤0时，则采用步骤三的第二顺桨速率Vn，可降低顺桨速率，以减小冲击载荷和振动，同时避免因叶片的反向气动攻角过大引起的安全隐患。第二顺桨速率Vn采用按照第5条的以桨距角β相应的分段式线性插值法计算取值；

步骤五：判断风轮加速度arotor信号是否正常，若风轮加速度信号arotor丢失，则采用速率V1收桨，直至安全顺桨完成；

当变桨系统判定风轮加速度a_rotor判定丢失时，变桨系统继续维持步骤一的收桨速率V1来调节桨距角顺桨，直至停机完成。

综上所述：该风力发电机组变速率顺桨的变桨系统，通过接近开关、数据采集模块、数据对比模块、控制器和变桨系统的配合，解决了无法降低风电机组在停机过程中冲击载荷和振动，无法提高风电机组安全性的问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统，包括接近开关、数据采集模块、数据对比模块、控制器和变桨系统，其特征在于：所述接近开关的输出端与数据采集模块的输入端单向电性连接，所述数据采集模块的输出端与数据对比模块的输入端单向电性连接，所述数据对比模块的输出端与控制器的输入端单向电性连接，所述控制器的输出端与变桨系统的输入端单向电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统，其特征在于：所述接近开关安装在风轮的低速轴圆盘上。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变速率顺桨的变桨系统，其特征在于：所述接近开关的型号可设置为SN04-P。