CN211016001U - 一种风机变桨教学模拟装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于风机变桨教学模拟装置，发电机组主控控制单元的输出端与变桨控制单元的控制输入端相连，变桨控制单元的驱动端口与变桨电机相连，变桨电机通过减速器连接桨叶模拟旋转盘控制桨叶角度；在桨叶模拟旋转盘转动所经过位置设置接近开关和终极限位开关；在桨叶模拟旋转盘的边缘处设置监测触发件，在桨叶模拟旋转盘转动过程中，当监测触发件靠近接近开关和终极限位开关时，触发接近开关和终极限位开关动作。该教学装置利用限定的空间，将整个变桨控制单元工作方式形象化模拟，有益于专业人员的理解力；此外，通过此装置专业人员可以模拟整个控制系统的故障，提高技术人员的排查故障的能力。

Description

一种风机变桨教学模拟装置

技术领域

本实用新型属于变桨系统技术领域，具体用在变桨系统原理功能模拟教学上的装置。

背景技术

我国风能资源非常丰富。据中国可再生能源学会风能专业委员会发布，2017年全国新增风电装机9320台，新增装机容量1966万千瓦，累计风电装机量依旧稳居全国首位。与此同时，根据丹麦知名咨询机构发布的2017年全球风电整机供应商排名，中国制造企业金风科技、国电联合动力、明阳风电均占前十名，另有多家企业名列榜单，这份以市场份额作为排名依据的榜单一方面证明了我国风机制造企业的快速发展与强劲竞争力，另一方面因为各公司主营业务均在国内，可见我国风力发电市场依然呈较快的发展趋势，对风力发电专业人才需求依然很大，变桨系统是风力发电系统的重要组成部分，对变桨技术人才需求同样很大。

目前，我国风电人才培养上形成普遍存在的问题：

风电机组规模的大型化，限制了本专业的实验室建设。导致学生不能全面了解本专业设备及实际的运行过程，无法将理论与实际有效结合。

在了解整体系统工作原理后，能够熟练排查系统故障是专业人员必备的能力之一。目前，暂不能尽快提高技术人员的技术能力。

实用新型内容

针对现有教学装置的不足，本实用新型是可以提供一种体积小且直观模拟的风机变桨模拟系统装置。

本实用新型具体采用以下技术方案。

一种风机变桨教学模拟装置，包括发电机组主控控制单元1、变桨控制单元2、变桨电机 3、指示桨叶模拟旋转盘4、监测触发件5、接近开关、终极限位开关8和减速器9；其特征在于：

所述发电机组主控控制单元1的输出端与变桨控制单元2的控制输入端相连，变桨控制单元2的驱动端口与变桨电机3相连，所述变桨电机3通过减速器9连接桨叶模拟旋转盘4 控制桨叶角度；

在桨叶模拟旋转盘4转动所经过位置设置接近开关和终极限位开关8；

在桨叶模拟旋转盘4的边缘处设置监测触发件5，在桨叶模拟旋转盘4转动过程中，当监测触发件5靠近接近开关和终极限位开关8时，触发接近开关和终极限位开关动作。

本实用新型进一步包括以下优选方案。

所述风机变桨教学模拟装置还包括用于安装固定整个风机变桨模拟系统装置的同步设备安装支架12。

所述发电机组主控控制单元1、减速器9和变桨电机3均安装固定在同步设备安装支架 12底部；

所述变桨控制单元2安装固定在同步设备安装支架12的中上部。

在同步设备安装支架12的远离发电机组主控制单元1的一侧安装监测件安装板13，所述监测件安装板13中间开设有圆孔，在圆孔中安装桨叶模拟旋转盘4。

所述接近开关至少包括第一接近开关6和第二接近开关7，第一接近开关6和第二接近开关7以及终极限位开关8固定安装在监测件安装板13的不同位置处，桨叶模拟旋转盘4转动过程中，监测触发件5能依次经过与第一接近开关6和第二接近开关7以及终极限位开关8 相对位置处。

所述第一接近开关6与桨叶模拟旋转盘4中心之间连线和水平线的角度为5°±2°；

所述第二接近开关7与桨叶模拟旋转盘4中心之间连线和水平线的角度为86°±2°；

所述终极限位开关8与桨叶模拟旋转盘4中心之间连线和水平线的角度为95°±2°。

在变桨控制单元2的上端设置反馈端口和PLC系统的DI端口；

所述变桨电机3将速度反馈信号上传给变桨控制单元2的信号反馈端口；

第一接近开关6和第二接近开关7以及终极限位开关8也分别将动作信号上传至变桨控制单元2中的PLC系统的DI端口；

由变桨控制单元2将变桨电机3的速度反馈信号，第一接近开关6、第二接近开关7以及终极限位开关8的动作信号数据上传给主控控制装置1。

在同步设备安装支架12底部电机固定座10，用于固定变桨电机3。

本实用新型的风机变桨教学模拟系统装置在结构上具有高度集成紧凑的特点，可以在限定空间内实现变桨功能的教学，从而减少登高作业进行故障模拟学习。该风机变桨教学模拟系统装置可实现模拟变桨的运行动作、故障模拟、控制程序升级等教学，从而可提高技术人员的技能水平。

附图说明

图1是本实用新型风机变桨教学模拟装置正面示意图；

图2是本实用新型风机变桨教学模拟装置背面示意图；

图3是本实用新型风机变桨教学模拟装置功能示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。附图和具体实施方式仅用于说明本实用新型，并不用来限制本实用新型和权利要求的范围。

图1为本实用新型风机变桨教学模拟装置正面示意图。所述风机变桨教学模拟装置包括同步设备安装支架12，在本实用新型实施例中，所述同步设备安装支架12采用立柱、横梁组成的立方体结构。如附图1所示，在本申请中，立柱、横梁均采用“U”字型结构。

在同步设备安装支架12的下部安装一底板。

在同步设备安装支架12下部底板上安装发电机组主控控制单元1、减速器9和电机固定座10，其中所述发电机组主控控制单元1为一个箱体结构，发电机组主控控制单元1靠近同步设备安装支架12正面或背面安装固定，以便方便打开箱体结构门。减速器9和电机固定座 10安装在底板的相对中部位置，在电机固定座10上固定安装变桨电机3。

在同步设备安装支架12的中部设置横梁或平板，将同步设备安装支架12分成上下两层，发电机组主控控制单元1、减速器9、电机固定座10以及变桨电机3安装在下层，变桨控制单元2设置在同步设备安装支架12的上层。参见图1，在本申请实用新型的优选实施例中，变桨控制单元2通过底座11安装固定在同步设备安装支架12的中部横梁上。

图2为本实用新型风机变桨教学模拟装置背面示意图，在同步设备安装支架12的背面安装监测件安装板13，监测件安装板13中间开设有圆孔，在圆孔中安装桨叶模拟旋转盘4，在桨叶模拟旋转盘4的边缘处设置监测触发件5。所述变桨电机3通过减速器9带动桨叶模拟旋转盘4转动。

在本申请中，至少包括两个接近开关和一个终极限位开关8，即第一接近开关6和第二接近开关7，第一接近开关6和第二接近开关7以及终极限位开关8固定安装在监测件安装板 13的不同位置处，桨叶模拟旋转盘4转动过程中，监测触发件5能依次经过与第一接近开关 6和第二接近开关7以及终极限位开关8相对位置处。

在优选实施例中，所述第一接近开关6与桨叶模拟旋转盘4中心之间连线和水平线的角度为5°±2°；

所述第二接近开关7与桨叶模拟旋转盘4中心之间连线和水平线的角度为86°±2°；

所述终极限位开关8与桨叶模拟旋转盘4中心之间连线和水平线的角度为95°±2°。

第一接近开关6、第二接近开关7以及终极限位开关8与水平线的角度方向一致，即所述角度均为第一接近开关6和第二接近开关7、终极限位开关8与桨叶模拟旋转盘4中心连线相对于左侧水平线的角度。

在变桨控制单元2的上端设置反馈端口和PLC系统的DI端口；

所述变桨电机3将速度反馈信号上传给变桨控制单元2的信号反馈端口；

第一接近开关6和第二接近开关7以及终极限位开关8也分别将动作信号上传至变桨控制单元2中的PLC系统的DI端口；

由变桨控制单元2将变桨电机3的速度反馈信号，第一接近开关6、第二接近开关7以及终极限位开关8的动作信号数据上传给主控控制装置1。

图3示出了本实用新型具体实施方式中的风机变桨教学模拟装置的功能结构示意图。

发电机组主控控制装置1给变桨控制单元2提供电源及指令信号，变桨控制单元2控制对应的变桨电机3，变桨电机3将速度反馈给变桨控制单元2，变桨电机3通过减速器9动作，指示桨叶模拟旋转盘4进行变桨模拟动作，监测触发件5通过桨叶模拟旋转盘4的旋转，采集接近数据6、7，终极监测限位数据8，将上述数据反馈于变桨控制单元2，变桨控制单元2将相关数据反馈给主控控制装置1，形成整个闭环回路。变桨控制单元2中的驱动端口与变桨电机3相连。变桨电机3通过减速器9连接桨叶模拟旋转盘4控制桨叶角度。

其中，电机固定座10用于固定变桨电机，同步设备安装支架12用于整个系统的支撑架，监测件安装板13用于固定数据采集控制板，虽然图中具体示出一个变桨控制单元，但此装置不限于图示中的变桨控制单元，可以更改变桨控制单元，可满足不同客户的需求中。

变桨控制单元2中的控制端口从发电机组主控控制装置1接收指令，然后基于所接收到的指令对功率模块控制变桨电机3的运动。变桨电机3通过减速器9带动所连接的桨叶模拟旋转盘转动，从而实现变桨操作。

在变桨控制单元2的外部设置接近开关(图2中示出两个，分别标示6、7)和终极限位开关(图2中示出一个，标示8)。图中虽示出两个接近开关与一个限位开关，但在实际应用中数量可使用多个。

相较于现有技术，本实用新型的变桨教学模拟系统装置结构紧凑、体积小、功能性模拟形象、可应用在变桨专业技术的教学培训工作，可进行程序升级，故障诊断，故障模拟等操作。

以上具体实施方式和附图仅仅是用来例示，用于帮助更好地理解本实用新型的思想，而并非对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员可以在不脱离本实用新型精神的情况下对本实用新型进行变化。在不脱离本实用新型精神的前提下所作出的任何改进或变化都应当落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风机变桨教学模拟装置，包括发电机组主控控制单元(1)、变桨控制单元(2)、变桨电机(3)、指示桨叶模拟旋转盘(4)、监测触发件(5)、接近开关、终极限位开关(8)和减速器(9)；其特征在于：

所述发电机组主控控制单元(1)的输出端与变桨控制单元(2)的控制输入端相连，变桨控制单元(2)的驱动端口与变桨电机(3)相连，所述变桨电机(3)通过减速器(9)连接桨叶模拟旋转盘(4)控制桨叶角度；

在桨叶模拟旋转盘(4)转动所经过位置设置接近开关和终极限位开关(8)；

在桨叶模拟旋转盘(4)的边缘处设置监测触发件(5)，在桨叶模拟旋转盘(4)转动过程中，当监测触发件(5)靠近接近开关和终极限位开关(8)时，触发接近开关和终极限位开关动作。

2.根据权利要求1所述的风机变桨教学模拟装置，其特征在于：

所述风机变桨教学模拟装置还包括用于安装固定整个风机变桨模拟系统装置的同步设备安装支架(12)。

3.根据权利要求2所述的风机变桨教学模拟装置，其特征在于：

所述发电机组主控控制单元(1)、减速器(9)和变桨电机(3)均安装固定在同步设备安装支架12底部；

所述变桨控制单元(2)安装固定在同步设备安装支架(12)的中上部。

4.根据权利要求2或3所述的风机变桨教学模拟装置，其特征在于：

在同步设备安装支架(12)的远离发电机组主控控制单元(1)的一侧安装监测件安装板(13)，所述监测件安装板(13)中间开设有圆孔，在圆孔中安装桨叶模拟旋转盘(4)。

5.根据权利要求4所述的风机变桨教学模拟装置，其特征在于：

所述接近开关至少包括第一接近开关(6)和第二接近开关(7)，第一接近开关(6)和第二接近开关(7)以及终极限位开关(8)固定安装在监测件安装板(13)的不同位置处，桨叶模拟旋转盘(4)转动过程中，监测触发件(5)能依次经过与第一接近开关(6)和第二接近开关(7)以及终极限位开关(8)相对位置处。

6.根据权利要求5所述的风机变桨教学模拟装置，其特征在于：

所述第一接近开关(6)与桨叶模拟旋转盘(4)中心之间连线和水平线的角度为5°±2°；

所述第二接近开关(7)与桨叶模拟旋转盘(4)中心之间连线和水平线的角度为86°±2°；

所述终极限位开关(8)与桨叶模拟旋转盘(4)中心之间连线和水平线的角度为95°±2°。

7.根据权利要求1或6所述的风机变桨教学模拟装置，其特征在于：

在变桨控制单元(2)的上端设置反馈端口和PLC系统的DI端口；

所述变桨电机(3)将速度反馈信号上传给变桨控制单元(2)的信号反馈端口；

第一接近开关(6)和第二接近开关(7)以及终极限位开关(8)也分别将动作信号上传至变桨控制单元(2)中的PLC系统的DI端口；

由变桨控制单元(2)将变桨电机(3)的速度反馈信号，第一接近开关(6)、第二接近开关(7)以及终极限位开关(8)的动作信号数据上传给发电机组主控控制单元(1)。

8.根据权利要求7所述的风机变桨教学模拟装置，其特征在于：

在同步设备安装支架(12)底部电机固定座(10)，用于固定变桨电机(3)。

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