CN213063844U - 一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜 - Google Patents

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张振莹
杨南
杜云涛
苏倩
单纯纯
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Tianjin Ruiyuan Electrical Co ltd
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Abstract

本实用新型涉及电力产品控制领域，具体为一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜方案，包括滑环，所述主控机舱通过滑环提供400VAC电源并连接至除冰柜，所述除冰柜内设有PLC，所述除冰柜输出连接对应三个外部桨叶1、桨叶2和桨叶3的除冰设备。本实用新型可通过一柜式、独立子系统设计对发电机组除冰设备进行控制及配电。

Description

一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜
技术领域
本实用新型涉及电力产品控制领域，具体为一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜。
背景技术
风力发电机组的叶片在低温高湿环境下，容易被冰覆盖，且难以消融，这个问题一直困扰着风力发电机组在我国“冻雨”灾害易发地域的开发建设。因为一旦冻雨灾害发生，风力发电机组叶片表面会出现覆冰，覆冰会降低机组发电效率，甚至造成机组停机，更为严重的是覆冰对机组安全和运营维护人员也会产生潜在威胁。
具体来说，风电叶片覆冰危害主要包含四个方面：降低发电量、产生噪声、危害机组、产生安全隐患。机组覆冰会使叶片原气动外形发生改变，降低气动效率，从而减少机组发电量。根据研究资料显示，叶片覆冰，依据当地气候条件不同，会造成风电机组5％-10％年发电量的损失，带来巨大的经济损失；此外，叶片覆冰后，其在运行时的气动噪声也会异常增大，会对机组运行区域内的生物产生噪声污染，造成生态破坏；而且，由于三支机组叶片覆冰量存在差异，会造成机组运转的动不平衡，导致机组振动，甚至损坏机组部件或整台机组；最后，在叶片覆冰的脱落时，由于其掉落区域较大，且掉落速度较快，这类高空坠落物会对地面建筑和人员造成潜在威胁，危害人身财产安全。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，包括滑环和主控机舱，所述主控机舱通过滑环提供400VAC电源并连接至除冰柜，所述除冰柜内设有PLC，所述除冰柜输出连接对应三个外部桨叶一、桨叶二和桨叶三的除冰设备。
进一步的，所述除冰柜内还设有加热装置，所述加热装置由电热元件、 ACDC电源和接地电阻相互并联组成，所述电热元件、ACDC电源和接地电阻的各自单线路上均设有保护开关，所述除冰柜与桨叶一、桨叶二和桨叶三的除冰设备的连接线路上均依次设有保护开关和KM线圈开关。
进一步的，所述除冰设备为多组并联的支路组成，所述支路上串联有保护电阻和电热元件。
进一步的，所述PLC同时配置PT100模块、DI模块和DO模块。所述桨叶一、桨叶二和桨叶三三个PT100温度采集均连接到PT100模块。
进一步的，所述PLC配置的PT100模块所收到的温度采集由多个温度采集点通过KL3214模拟量输出模块输出至PLC。
进一步的，所述除冰柜与主控机舱通过滑环进行PROFIBUS-DP通讯，所述除冰柜内控制电路还包括CX9020嵌入式控制器，所述CX9020嵌入式控制器分别连接EL6731通讯接口和EL1008数字量输入端子，所述EL1008数字量输入端子输入连接手动开关并输出连接指示灯。
进一步的，所述除冰柜为LPZ-2防雷区，所述除冰柜外部进线安装有二级防雷器，所述PLC温度采集程序内设有温度补偿。
本实用新型的优点在于：本设计旨在对风力发电机组除冰设备进行控制及配电。本设计拟将系统安装在轮毂内并采用一柜式结构，节约成本，系统构成简单。除冰柜内配置PLC主机，可自成一套独立子系统，可不依赖主控实现独立控制，此外独立的子系统的优势在于，除冰功能的逻辑程序由除冰柜内的PLC主机完成，控制逻辑由除冰柜生产厂家维护，而不需要由整机厂商修改主控的程序。
附图说明
图1为本实用新型中的除冰柜外部接口图；
图2为本实用新型中的除冰柜单线图；
图3为本实用新型中PT100温度采集原理图；
图4为本实用新型中除冰柜与主控机舱通讯原理图；
图5为本实用新型中除冰柜手动控制及信号指示原理图。
图中：1、滑环；2、除冰柜；21、PLC；3、桨叶除冰设备；31、电热元件；32、保护电阻；4、加热装置；41、接地电阻；5、指示灯；6、手动开关。
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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：
一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，包括滑环1和主控机舱，主控机舱通过滑环1提供400VAC电源并连接至除冰柜2，除冰柜2内设有PLC21，除冰柜2输出连接对应三个外部桨叶一、桨叶二和桨叶三的除冰设备3。
请参阅图2，除冰柜2内还设有加热装置4，加热装置4由电热元件31、 ACDC电源和接地电阻相互并联组成，电热元件31、ACDC电源和接地电阻41 的各自单线路上均设有保护开关，除冰柜2与桨叶一、桨叶二和桨叶三的除冰设备3的连接线路上均依次设有保护开关和KM线圈开关。
除冰设备3为多组并联的支路组成，支路上串联有保护电阻32和电热元件31。
PLC21同时配置PT100模块、DI模块和DO模块。桨叶一、桨叶二和桨叶三三个PT100温度采集连接到PT100模块，DI模块监控各DI点状态，DO点用于控制三个桨叶除冰设备3的上电。
PLC21配置的PT100模块所收到的温度采集由多个温度采集点通过 KL3214模拟量输出模块输出至PLC21。
请参阅图4、图5，除冰柜2与主控机舱通过滑环1进行PROFIBUS-DP通讯，除冰柜2内控制电路还包括CX9020嵌入式控制器，CX9020嵌入式控制器分别连接EL6731通讯接口和EL1008数字量输入端子，EL1008数字量输入端子输入连接手动开关6并输出连接指示灯5。
需要说明的是，除冰柜2与主控机舱通过滑环1进行通讯，通讯协议除了使用本实施例下的可PROFIBUS-DP，也可以采用CANOPEN。叶片结冰信息可由主控通过通讯传输给除冰柜2，除冰柜2根据主控使能信号启动/停止叶片除冰功能，通讯的实现是通过CX9020嵌入式控制器和EL6731通讯接口的对接实现的，如图4所述。
进一步的，除冰柜2内有信号指示灯5，指示设备运行状态，并具备报警功能。除冰柜2同时具有手动控制和自动控制功能。自动控制由PLC的程序结合主控系统所提供的信息，按照系统预设的参数自动安全运行，以达到防结冰和除冰的目的。
通过除冰柜手动开关6和指示灯5的远程启动/停止加热系统，将手动信号通过EL1008数字量输入端子实现调度，如图5所述。
除冰柜2为LPZ-2防雷区，除冰柜外部进线安装有二级防雷器，PLC21温度采集程序内设有温度补偿，因PT100线缆过长，需在程序内做温度补偿算法，来提高温度采集精度。
具体的，按照风力发电机组防雷分区定义，轮毂内属于LPZ-1防雷区，除冰柜2内属于LPZ-2防雷区，所以除冰柜2外部进线安装二级防雷器进行保护。进一步说明的是，除冰柜2与桨叶一、桨叶二和桨叶三除冰设备3的连接采用重载连接器，拆卸方便，可实现非结冰季拆除。
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 (7)

1.一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，包括滑环(1)和主控机舱，其特征在于：所述主控机舱通过滑环(1)提供400VAC电源并连接至除冰柜(2)，所述除冰柜(2)内设有PLC(21)，所述除冰柜(2)输出连接对应三个外部桨叶一、桨叶二和桨叶三的除冰设备(3)。
2.根据权利要求1所述的一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，其特征在于：所述除冰柜(2)内还设有加热装置(4)，所述加热装置(4)由电热元件(31)、ACDC电源和接地电阻相互并联组成，所述电热元件(31)、ACDC电源和接地电阻(41)的各自单线路上均设有保护开关，所述除冰柜(2)与桨叶一、桨叶二和桨叶三的除冰设备(3)的连接线路上均依次设有保护开关和KM线圈开关。
3.根据权利要求1所述的一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，其特征在于：所述除冰设备(3)为多组并联的支路组成，所述支路上串联有保护电阻(32)和电热元件(31)。
4.根据权利要求1所述的一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，其特征在于：所述PLC(21)同时配置PT100模块、DI模块和DO模块，所述桨叶一、桨叶二和桨叶三三个PT100温度采集均连接到PT100模块。
5.根据权利要求4所述的一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，其特征在于：所述PLC(21)配置的PT100模块所收到的温度采集由多个温度采集点通过KL3214模拟量输出模块输出至PLC(21)。
6.根据权利要求1所述的一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，其特征在于：所述除冰柜(2)与主控机舱通过滑环(1)进行PROFIBUS-DP通讯，所述除冰柜(2)内控制电路还包括CX9020嵌入式控制器，所述CX9020嵌入式控制器分别连接EL6731通讯接口和EL1008数字量输入端子，所述EL1008数字量输入端子输入连接手动开关(6)并输出连接指示灯(5)。
7.根据权利要求1所述的一种安装在轮毂内的一柜式加热除冰柜，其特征在于：所述除冰柜(2)为LPZ-2防雷区，所述除冰柜(2)外部进线安装有二级防雷器，所述PLC(21)温度采集程序内设有温度补偿。
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