CN208918746U - 一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，包括偏航电机及偏航电机正反转旁路备用控制回路、偏航软启动控制旁路、液压半泄控制旁路、偏航电机电磁刹车旁路、紧急偏航塔底控制箱，所述偏航电机有正反转备用控制回路且电气互锁，下方连接的软启动器的右侧设置有偏航软启动控制旁路接触器，所述液压制动钳右侧电磁刹车的右侧设置有液压半泄控制旁路接触器。该兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器解决了现有的风电机组在变桨系统无法顺桨时，没有有效的处置方案来控制降低风电机组的叶轮转速的不足的问题，从而一定范围内避免了风机超速引起的着火、倒塔等恶性事故。

Description

一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，具体为一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器。

背景技术

随着我国风电机组装机容量持续增长，运行年限逐渐增长，由于各种原因导致的风电机组超速的事故越来越多，甚至由于超速飞车而导致机舱着火、机组倒塔等严重事故；为了避免出现由于超速导致的此类恶性事故，在出现超速时，风电机组能够有可执行的、有效的应急处置方案，避免风电机组超速飞车导致的着火、倒塔等恶性事故；在兆瓦级风电机组设计中，大都沿用了国外的设计理念，主控系统在报“安全链”故障后，风电机组主控系统将不再输出偏航指令，且安全链故障触发后，偏航控制回路硬件接线上，也被断开，风电机组无法再进行偏航动作，无法通过偏航脱离对风风向来降低风电机组转速。

目前现场进行兆瓦级风电机组超速保护，是通过检测叶轮或发电机编码器信号，通过超速模块计算成转速，与设定的“极限转速”相比较，当实际转速超过“极限转速”后，触发超速安全链故障，通过变桨顺桨，减少叶轮捕获的风能，降低风机叶轮转速；但是，一旦变桨系统出现严重故障，无法完成顺桨动作时，风电机组将面临着持续加速，最后超速直至倒塔的结局，故现有的偏航系统设计存在缺陷，风电机组在变桨系统无法顺桨时，再没有有效的处置方案来控制降低风电机组的叶轮转速；如何能创设一种风电机组超速时的紧急偏航方法，是当前业界极需改进的目标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，以解决上述背景技术中提出的现有的偏航系统没有有效的处置方案来控制降低风电机组的叶轮转速的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案，一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，包括偏航电机，所述偏航电机一端下方连接的软启动器的右侧设置有液压制动钳，且液压制动钳右侧电磁刹车的右侧连接有接触器，所述接触器右侧设置的偏航电机正反转备用控制回路下方固定连接有便携式锂电池，且便携式锂电池左端设置有紧急偏航塔底控制箱。

优选的，所述航电机正反转备用控制回路包括左偏航和右偏航，且正反转备用控制回路且电气互锁。

优选的，所述便携式锂电池为24V可循环充电锂电池。

优选的，所述旁路接触器设置有5个，且接触器的型号分别为K4-em、 K5-em、K3-em、K1-em和K2em。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器解决了现有的风电机组在变桨系统无法顺桨时，没有有效的处置方案来控制降低风电机组的叶轮转速的不足的问题，从而一定范围内避免了风机超速引起的着火、倒塔等恶性事故。该设计的偏航电机正反转备用控制回路包括左偏航和右偏航，通过设计接触器K1-em，将接触器主回路上下口并联于偏航电机正转接触器上下口，当接触器K1-em动作时，旁路偏航电机正转接触器；通过设计接触器K2-em，将接触器主回路上下口并联于偏航电机反转接触器上下口，当接触器K2-em动作时，旁路偏航电机反转接触器；正转旁路接触器K1-em与反转旁路接触器K2-em电气互锁；接触器设置有5个，且接触器的型号分别为K4-em、K5-em、K3-em、K1-em和K2-em，通过设计接触器K4-em，将接触器主回路上下口并联于软启动器上下口，当接触器 4K-em动作时，旁路软启动器；通过设计接触器K3-em，将接触器主回路上下口并联于电磁刹车上下口，当接触器K3-em动作时，旁路电磁刹车；通过设计接触器K5-em，将接触器主回路上下口并联于偏航液压制动钳“液压刹车半泄”接触器上下口，当接触器K5-em动作时，旁路液压制动钳“液压刹车半泄”。塔底设置有紧急偏航塔底控制箱，且有便携式锂电池。便携式锂电池为24V可循环充电锂电池，携式锂电池是独立的24V可循环充电锂电池供电，平时拆走，整个系统完全冷备用，回路没有供电，不会误动作，安全系数高，也根据使用者需要，改装为220V交流供电的固定式供电模式，并可将其表面的控制按钮扩展为“遥控”按钮，进一步提高使用的方便性。

附图说明

图1为本实用新型偏航电机控制回路电气设计原理示意图；

图2为本实用新型电磁刹车电气设计原理示意图；

图3为本实用新型紧急偏航塔底控制箱电气设计原理示意图；

图4为本实用新型软启动控制回路旁路电气设计原理示意图；

图5为本实用新型液压制动钳控制回路旁路电气设计原理示意图；

图6为本实用新型整体设计结构示意图；

图7为本实用新型偏航电机正反转备用控制回路结构示意图；

图8为本实用新型塔底控制箱结构示意图；

图9为本实用新型塔底控制箱俯视结构示意图；

图10为本实用新型塔底控制箱仰视结构示意图；

图11为本实用新型塔底控制箱内部结构示意图。

图中：1、偏航电机正反转旁路备用控制回路，101、左偏航，102、右偏航，2、紧急偏航塔底控制箱，3、便携式锂电池，4、偏航电机，5、软启动器及旁路，6、液压制动钳及旁路，7、电磁刹车及旁路，8、旁路接触器。

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1-11，本实用新型提供一种技术方案：一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，包括偏航电机(4)及偏航电机正反转旁路备用控制回路(1)、偏航软启动控制旁路(5)、液压半泄控制旁路(6)、偏航电机电磁刹车旁路(7)(8)、紧急偏航塔底控制箱(2)。所述偏航电机有正反转备用控制回路且电气互锁，下方连接的软启动器的右侧设置有偏航软启动控制旁路接触器，所述液压制动钳右侧电磁刹车的右侧设置有液压半泄控制旁路接触器，所述偏航电机电磁刹车右侧设置有控制旁路接触器，塔底设置有紧急偏航塔底控制箱，且有便携式锂电池(3)。接触器8设置有5个，且接触器8的编号分别为K4-em、K5-em、K3-em、K1-em和K2-em，通过设计接触器K4-em，将接触器主回路上下口并联于软启动器5上下口，当接触器 K4-em动作时，旁路软启动器5；通过设计接触器K3-em，将接触器主回路上下口并联于电磁刹车7上下口，当接触器K3-em动作时，旁路电磁刹车7；通过设计接触器K5-em，将接触器主回路上下口并联于偏航液压制动钳6“液压刹车半泄”接触器上下口，当接触器K5-em动作时，旁路液压制动钳6“液压刹车半泄”，接触器8右侧设置的偏航电机正反转备用控制回路1下方固定连接有便携式锂电池3，且便携式锂电池3左端设置有紧急偏航塔底控制箱2，偏航电机正反转备用控制回路1包括左偏航101和右偏航102，且左偏航101和右偏航102均与接触器8相连接，通过设计接触器K1-em，将接触器主回路上下口并联于偏航电机4正转接触器上下口，当接触器K1-em动作时，旁路偏航电机4正转接触器；通过设计接触器K2-em，将接触器主回路上下口并联于偏航电机4反转接触器上下口，当接触器K2-em动作时，旁路偏航电机4 反转接触器；正转旁路接触器K1-em与反转旁路接触器K2-em电气互锁；便携式锂电池3为24V可循环充电锂电池，携式锂电池3是独立的24V可循环充电锂电池供电，平时拆走，整个系统完全冷备用，回路没有供电，不会误动作，安全系数高，也根据使用者需要，改装为220V交流供电的固定式供电模式，并可将其表面的控制按钮扩展为“遥控”按钮，进一步提高使用的方便性；该设计在不改变和影响原有风机偏航功能的基础上，通过设计电磁刹车旁路4、设计偏航电机4正反转备用控制回路正反转互锁、软启动器旁路5、液压制动钳旁路6和设计简单实用的紧急偏航塔底控制箱2，来完成紧急情况下的紧急偏航功能。

工作原理：该兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器仅适用于在变桨系统失控、或风电机组超速后，以1.5MW风机为例，叶轮转速应在 25rpm以内，若为更大机组应在机组设计安全偏航转速范围内，此时紧急偏航，风电机组的应力、载荷、振动不会发生较大变化，完全在机组设计安全使用范围内，其他兆瓦级机组可参考厂家偏航设计参数确定使用范围；如果叶轮转速超过25rpm(1.5MW风机)，或其他兆瓦级机组超过了偏航设计参数安全范围，切记不能进行此紧急偏航操作，人员要撤离到远离风机的安全地点，并做好风电电机组倒塔前的应急处置相关工作；而在使用该兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器时，首先，不改变现有的风电机组主控系统，设计冗余备用的一个偏航电磁刹车旁路，用于紧急状况下旁路偏航电子的刹车，随后避开现有的风电机组主控系统，设计冗余备用的一个偏航电机正反转控制回路(正反转互锁)，用于紧急状况下旁路偏航电机控制主回路供电，对于设计有偏航软启动和液压制动钳的风电机组，可以按照此设计思路增加设计“偏航软启动器旁路”和“液压制动钳旁路”，完成机组紧急情况下的紧急偏航功能；最后，设计简单实用的紧急偏航控制箱，方便于现场出现风电机组超速，变桨失控等紧急状况时，在塔底安全地点，实施紧急偏航；由于设计逻辑机械锁，必须先按下S-pl按钮“旁路刹车”按钮，打开偏航电磁刹车、液压刹车、旁路软启动器，再按下Sl-em按钮为“紧急偏航左”功能按钮或Sr-em按钮为“紧急偏航右”功能按钮，对风电机组进行紧急偏航应急处置，其中，St-em按钮为“紧急偏航停止”功能按钮，用于突发状况时紧急停止控制器，这就是该兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器的工作原理。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，包括偏航电机(4)及偏航电机正反转旁路备用控制回路(1)、偏航软启动控制旁路(5)、液压半泄控制旁路(6)、偏航电机电磁刹车旁路(7)(8)、紧急偏航塔底控制箱(2)，所述偏航电机有正反转备用控制回路且电气互锁，下方连接的软启动器的右侧设置有偏航软启动控制旁路接触器，所述液压制动钳右侧电磁刹车的右侧设置有液压半泄控制旁路接触器，所述偏航电机电磁刹车右侧设置有控制旁路接触器，塔底设置有紧急偏航塔底控制箱，且有便携式锂电池(3)。

2.根据权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，其特征在于：所述偏航电机正反转备用控制回路(1)包括左偏航和右偏航控制回路旁路接触器设计，且旁路接触器电气设计互锁。

3.根据权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，其特征在于：所述便携式锂电池(3)为24V可循环充电锂电池。

4.根据权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，其特征在于：所述紧急偏航塔底控制箱(2)设计在塔底，设计逻辑机械锁，先按下S-pl按钮“旁路刹车”按钮，再按下Sl-em按钮“紧急偏航左”或Sr-em按钮“紧急偏航右”，并通过需求预留线缆长度，在安全位置实施紧急偏航。

5.根据权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组防止超速飞车、倒塔的偏航控制器，其特征在于：所述紧急偏航塔底控制箱(2)供电是独立的24V可循环充电锂电池供电，平时拆走，整个系统完全冷备用，回路没有供电，不会误动作，安全系数高，也可根据使用者需要，改装为220V交流供电的固定式供电模式，并可将控制按钮扩展为“遥控”按钮，进一步提高使用的方便性。