CN209687656U - 一种风电机组强制偏航装置 - Google Patents

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于海舒
史晓鸣
朱长江
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Abstract

一种风电机组强制偏航装置，包括：低频监测保护模块，用于监测风力发电机的转速；风电机组高速轴测速接近开关，开关信号同时提供给主控系统和低频监测保护模块；时间继电器，用于控制侧风偏航的时间；控制接触器，用于驱动偏航系统的控制回路，让偏航系统动作，进行偏航侧风，同时驱动时间继电器开始计时；所述接近开关分别与所述低频监测保护模块、主控系统连接，所述低频监测保护模块分别与所述主控系统、控制接触器、时间继电器和开关电源连接，所述控制接触器、时间继电器分别与偏航系统连接。本实用新型提供了一种造价较低、工作环境要求较低、适用于雷击多的环境的风电机组强制偏航装置。

Description

一种风电机组强制偏航装置
技术领域
本实用新型涉及一种风电机组强制偏航装置。
背景技术
风力发电机组是风电场的核心部件，其在设计、构造、运行和安装等方面有着自身的特殊性。针对这些机组专有的特殊性，提高可靠性设计，增强监测和安全保护措施，以及兼顾经济性，提高风力发电机的市场竞争力，一直都是技术工程师们致力于追求的。
现有的大型风力发电机组的过转速保护装置，包括偏航中间继电器、刹车中间继电器、延时继电器和转速监测模块，转速监测监测模块包括转速检测单元、偏航启动控制单元、延时控制单元和刹车启动控制单元，转速监测单元分别与偏航启动控制单元、刹车启动控制单元连接，刹车启动控制单元与刹车中间继电器连接，刹车中间继电器为机械刹车系统的启动开关，偏航启动控制单元与偏航中间继电器连接，偏航中间继电器为偏航系统的启动开关，偏航启动控制单元与延时控制单元连接，延时控制单元与延时继电器连接，延时继电器与偏航系统连接。该方案造价很高，在风火同价的要求下，降低成本是大势所趋。而且现有方案对工作环境要求高，在雷击多的环境中，出现损坏的几率较高、造成较大经济损失。
发明内容
为了克服现有技术的造价较高、工作环境要求较高、无法适用于雷击多的环境的不足,本实用新型提供了一种造价较低、工作环境要求较低、适用于雷击多的环境的风电机组强制偏航装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下的技术方案：
一种风电机组强制偏航装置，包括：
低频监测保护模块，用于监测风力发电机的转速；
风电机组高速轴测速接近开关，开关信号同时提供给主控系统和低频监测保护模块；
时间继电器，用于控制侧风偏航的时间；
控制接触器，用于驱动偏航系统的控制回路，让偏航系统动作，进行偏航侧风，同时驱动时间继电器开始计时；
所述接近开关分别与所述低频监测保护模块、主控系统连接，所述低频监测保护模块分别与所述主控系统、控制接触器、时间继电器和开关电源连接，所述控制接触器、时间继电器分别与偏航系统连接。
进一步，所述低频检测保护模块的量程为0.1～1000Hz，具有过频报警和欠频报警两种功能和两级报警值可供设置，可组合为窗口报警功能；有两路固态继电器输出，信号接入风机主控系统。
本实用新型的技术构思为：在机组运行中，如果因某种故障，导致风轮过转速而无法停止，最终会出现风电机组倒塔这样的严重事故，造成巨大的经济损失甚至是人员伤亡。在此背景下，90度侧风偏航技术应运而生，该技术原理是用纯硬件系统，强制风电机组在无法遏制的过转速情况下偏航90度，让风轮与风向平行，失去旋转动力，从而达到停机、减损的目的。当前90度侧风偏航装置的信号取自发电机编码器，因此编码器需提供一路信号接口给90度侧风偏航装置，造成编码器硬件成本很高！本实用新型将信号取自高速轴接近开关，将高速轴测速信号复用，这样既不增加测速探测器，又能让发电机编码器节约一路信号接口，大大降低了侧风偏航系统的成本，增强了经济性。而且从高速轴提取转速信号，可以很好的控制测速误差，将误差限定在允许的范围内。
本实用新型的有益效果主要表现在：
1)设计合理：低成本侧风偏航系统装置尽可能的利用了现有机组的条件，简化了结构。
2)经济实用：装置更换了测速模块，发电机编码器减少一路转速信号输出接口，节约了昂贵的发电机编码器至高频测速模块的专用通信电缆，整个系统成本大幅下降。
3)可靠性高：编码器属于精密元件，在电源波动或是雷电干扰的情况下，个别时会出现信号接口烧毁的情况；而接近开关的结构和原理不同于编码器，一定程度上会降低元件损坏率，减少故障时间以及经济损失。
附图说明
图1是风电机组强制偏航装置的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1，一种风电机组强制偏航装置，包括：
低频监测保护模块，用于监测风力发电机的转速；模块量程为0.1～1000Hz，具有过频报警和欠频报警两种功能和两级报警值可供设置，可组合为窗口报警功能；有两路固态继电器输出，信号接入风机主控系统；
风电机组高速轴测速接近开关，该接近开关为机组原有，当初设计仅为主控系统提供转速信号，现将该信号同时提供给主控系统和低频监测保护模块；
时间继电器(原侧风系统亦有)，用于控制侧风偏航的时间。与原90度侧风偏航系统装置相比，变化为：原系统的高频监测保护模块改为低频监测保护模块；原系统测速信号取自发电机编码器，编码器需有信号接口，现新型系统信号取自高速轴测速接近开关，开关为风机原有，同时发电机编码器可以取消一个信号接口；
控制接触器，用于驱动偏航系统的控制回路，让偏航系统动作，进行偏航侧风，同时驱动时间继电器开始计时。
进一步分析系统适用性，接近开关的带载能力为100mA，低频监测保护模块输入信号电流消耗≤30mA，主控系统模块输入信号电流消耗为3mA，由于接近开关的带载能力远大于低频监测保护模块和主控系统模块的信号电流消耗总和，所以接近开关信号可以复用。
由于测速信号由高频改为低频，必然增加了误差，高频转速与低频转速的关系为：
f＝v÷60×4；
f为低频监测保护模块测量到的转速频率，单位为Hz；v为编码器测量的发电机转速，单位为rpm；由于v的时间单位为分钟，而f的时间单位为秒，所以v需要除以60秒；4为高速轴测速齿轮盘的齿轮数，即发电机每转一圈可以产生4个脉冲。
低频监测保护模块的测量误差为±0.1Hz，按公式可以得出所测转速误差为1.5rpm。侧风偏航触发值在不同容量风电机组中是不一样的，目前最低为1400rpm，所以这个误差最高也就约为千分之一，完全在可接受范围之内。
整个系统的工作过程为：接近开关进行机组转速测量并将信号传递给低频监测保护模块，低频监测保护模块判断转速是否超过保护值，如果超过保护值，立刻打开偏航回路让机组进行偏航，同时启动时间继电器，当时间继电器完成设定的时间计时便关闭偏航回路，停止机组偏航。

Claims (2)

1.一种风电机组强制偏航装置，其特征在于，所述装置包括：
低频监测保护模块，用于监测风力发电机的转速；
风电机组高速轴测速接近开关，开关信号同时提供给主控系统和低频监测保护模块；
时间继电器，用于控制侧风偏航的时间；
控制接触器，用于驱动偏航系统的控制回路，让偏航系统动作，进行偏航侧风，同时驱动时间继电器开始计时；
所述接近开关分别与所述低频监测保护模块、主控系统连接，所述低频监测保护模块分别与所述主控系统、控制接触器、时间继电器和开关电源连接，所述控制接触器、时间继电器分别与偏航系统连接。
2.如权利要求1所述的一种风电机组强制偏航装置，其特征在于，所述低频监测保护模块的量程为0.1～1000Hz，具有过频报警和欠频报警两种功能和两级报警值可供设置，可组合为窗口报警功能；有两路固态继电器输出，信号接入风机主控系统。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112922777A (zh) * 2021-02-22 2021-06-08 华电电力科学研究院有限公司 一种风电机组超速手/自动应急偏航方法

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