CN217712803U - 失速型风电机组及其安全保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种失速型风电机组及其安全保护装置，所述安全保护装置具有并行连接到所述失速型风电机组的安全链的偏航保护回路，所述偏航保护回路具有扭缆保护开关，其中，当所述扭缆保护开关闭合时，所述失速型风电机组的偏航系统上电，当所述扭缆保护开关断开时，所述失速型风电机组的偏航系统断电。本实用新型的失速型风电机组的安全保护装置能够在风电机组出现特殊情况时顺利执行侧风动作，防止风电机组出现飞车的风险。

Description

失速型风电机组及其安全保护装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体地，涉及一种失速型风电机组及其安全保护装置。

背景技术

现有失速型风电机组的安全保护只有一条安全链。当失速型风电机组的偏航保护和振动保护串联在同一安全链并且控制偏航的电磁阀受安全链控制而断开时，偏航系统将与发电机同时处于失电状态并且偏航系统的制动处于刹车抱闸状态。

在机组发生过速甚至飞车风险时，偏航系统会执行侧风偏航的动作，然而，在侧风偏航的工作过程中机舱振动较大，容易因振动保护触发安全链断开。机舱的振动保护导致断开安全链使得偏航系统刹车抱闸，因而无法在刹车释放的正常状态下执行侧风偏航动作指令。

为了侧风偏航动作的顺利执行，需要对失速型风电机组的偏航系统进行改进，增加一条安全链以防止这种情况发生。

实用新型内容

失速型风电机组的安全链存在针对侧风偏航动作的改进需求，本实用新型提出一种失速型风电机组的安全保护装置。

根据本实用新型的一方面，提供一种失速型风电机组的安全保护装置，所述安全保护装置具有并行连接到所述失速型风电机组的安全链的偏航保护回路，所述偏航保护回路具有扭缆保护开关，其中，当所述扭缆保护开关闭合时，所述失速型风电机组的偏航系统上电，当所述扭缆保护开关断开时，所述失速型风电机组的偏航系统断电。由此，能够在风电机组出现特殊情况时顺利执行侧风动作，防止风电机组出现飞车的风险。

优选地，所述失速型风电机组是兆瓦级以下的风电机组。

优选地，所述失速型风电机组的安全链具有振动保护回路，所述振动保护回路具有振动保护开关，其中，当所述振动保护开关断开并且所述扭缆保护开关闭合时，所述失速型风电机组的偏航系统上电。

优选地，所述扭缆保护开关设置在与所述振动保护开关的继电器A不同的继电器B中。

优选地，当所述振动保护开关闭合时，所述失速型风电机组的发电机运行，当所述振动保护开关断开时，所述失速型风电机组的发电机停机。

优选地，所述偏航系统上电包括偏航系统的刹车松闸，所述偏航系统断电包括偏航系统的刹车抱闸。

优选地，所述振动保护回路具有振动保护开关、另一扭缆保护开关串联连接的联锁结构。

优选地，当所述振动保护开关和所述偏航保护开关中的至少一个断开时，所述失速型风电机组的发电机停机。

根据本实用新型的一方面，提供一种失速型风电机组，所述失速型风电机组包括上述的安全保护装置。

附图说明

通过以下结合附图的具体实施方式，本实用新型的以上和其他方面、特征及优点将被更清楚地理解，在附图中：

图1是现有的失速型风电机组的安全链示意图。

图2是根据示例的失速型风电机组的安全链示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本实用新型的示例性实施例，在附图中相同或相应的组件使用相同的参考标号来呈现，并且省略冗余的解释。本实用新型可以以许多不同的形式举例说明，并且不应解释为限于在此阐述的具体实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本实用新型将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本实用新型的范围。

技术术语定义

风机安全链(Fan safety chain)：指保护风电机组的安全链系统；

飞车(runaway)：指风电机组制动系统失效，风轮转速超过允许或额定转速，且机组处于失控状态；

过速(Over Speed)：指风电机组的发电机转速超过额定转速。

图1是现有的失速型风电机组的安全链示意图。

参照图1，现有失速型风电机组的安全链可具有继电器A 10，继电器A 10 的电源可以是24V直流电源。继电器A 10可具有复位开关16信号输入，复位开关16用于继电器A 10的状态复位。继电器A 10还具有扭缆保护开关11 和振动保护开关12串联的安全链状态信号输入。此外，安全链状态信号还可基于PLC急停开关13和手动急停开关14的通断状态。仅当上述扭缆保护开关11和振动保护开关12以及PLC急停开关13和手动急停开关14全部闭合时，继电器A 10的输出信号具有高电平，此时液压系统19电源、偏航系统 18电源和发电机主回路17电源上电；当上述扭缆保护开关11和振动保护开关12以及PLC急停开关13和手动急停开关14中的至少一个断开时，继电器A10的输出信号具有低电平，此时液压系统19电源、偏航系统18电源和发电机主回路17电源断电。其中，手动急停开关14是系统中可人为控制的节点，PLC急停开关13是系统中基于机组的各种信号判断的风险来执行保护的节点，在系统存在紧急风险情况下可执行保护动作。

扭缆保护开关11是风电机组执行偏航期间机舱朝一个方向旋转过度以至于主电缆存在扭断风险的情况下增加的保护节点。振动保护开关12安装在机组的机舱上，当机舱摆动幅度较大时可断开以输出危险信号。为了防止失速型风电机组在侧风偏航动作过程受到振动保护开关状态的影响而意外停止，本实用新型对失速型风电机组的安全链系统进行改进，增加一条安全链以防止这种情况发生。

图2是根据示例的失速型风电机组的安全链示意图。

参照图2，根据示例的失速型风电机组的安全链可具有继电器A 10和继电器B 20，继电器A 10和继电器B 20的电源可以是24V直流电源。继电器 A 10和继电器B 20设置在并行连接到失速型风电机组的安全链的偏航保护回路。在图2中，与图1相同的部分适用于参照图1的描述，并在此省略重复的描述。

继电器A 10可具有复位开关16信号输入，复位开关16用于继电器A 10 的状态复位。继电器A 10还具有振动保护开关12的安全链状态信号输入。此外，继电器A 10的安全链状态信号还可基于PLC急停开关13和手动急停开关14的通断状态。仅当上述振动保护开关12以及PLC急停开关13和手动急停开关14全部闭合时，继电器A 10的输出信号具有高电平，此时液压系统19电源和发电机主回路17电源上电；当上述振动保护开关12以及PLC 急停开关13和手动急停开关14中的至少一个断开时，继电器A 10的输出信号具有低电平，此时液压系统19电源和发电机主回路17电源断电。

继电器B 20可具有复位开关16信号输入，复位开关16用于继电器B 20 的状态复位。继电器B 20还具有扭缆保护开关11的安全链状态信号输入。此外，继电器B 20的安全链状态信号还可基于手动急停开关14的通断状态。仅当上述扭缆保护开关11和手动急停开关14全部闭合时，继电器B 20的输出信号具有高电平，此时偏航系统18电源上电；当上述扭缆保护开关11和手动急停开关14中的至少一个断开时，继电器A 10的输出信号具有低电平，此时偏航系统18电源断电。

根据示例的失速型风电机组的双安全链可在没有发生扭缆的情况下使得偏航系统仍然能正常动作，在这种情况下不会因为振动保护而停止执行侧风偏航，保证风电机组在极端情况通过侧风偏航动作避开主风向，降低飞车风险。

根据本实用新型的示例的失速型风电机组的安全保护装置具有并行连接到失速型风电机组的安全链的偏航保护回路，偏航保护回路具有扭缆保护开关11。当扭缆保护开关11闭合时，失速型风电机组的偏航系统18上电，当扭缆保护开关断开时，失速型风电机组的偏航系统18断电。其中，安全保护装置的偏航保护回路并行连接到失速型风电机组的安全链可表示安全保护装置的偏航保护回路与原有安全链的保护回路相互独立运行。例如，偏航保护回路可利用另一继电器B 20实现。根据本实用新型的一个示例的失速型风电机组的安全保护装置可防止失速型风电机组在侧风偏航动作过程受到振动保护开关状态的影响而意外停止。

根据本实用新型的示例的失速型风电机组可以是兆瓦级以下的风电机组，例如，可以是750kW发电机组，但不限于此。

此外，失速型风电机组的安全链具有振动保护回路，振动保护回路具有振动保护开关12，其中，当振动保护开关12断开并且扭缆保护开关11闭合时，失速型风电机组的偏航系统18上电。

此外，扭缆保护开关11设置在与振动保护开关12的继电器A10不同的继电器B 20中。

当振动保护开关12闭合时，失速型风电机组的发电机运行，即，发电机主回路17电源上电，当振动保护开关12断开时，失速型风电机组的发电机停机，即，发电机主回路17电源断电。

偏航系统18上电包括偏航系统的刹车松闸，偏航系统18断电包括偏航系统的刹车抱闸。

虽然以上已经描述和示出了根据本实用新型的示例的失速型风电机组的安全保护装置，然而，本实用新型的示例不限于此。例如，作为根据本实用新型的替代示例的失速型风电机组的安全保护装置，振动保护回路可具有振动保护开关12、另一扭缆保护开关串联连接的联锁结构。当振动保护开关12 和另一扭缆保护开关中的至少一个断开时，失速型风电机组的发电机停机。当振动保护开关12和另一扭缆保护开关同时闭合时，失速型风电机组的发电机运行。

根据本实用新型的示例，提供一种失速型风电机组，失速型风电机组包括上述安全保护装置。

通常风电机组的停机过程包括在1500rpm时开始叶尖刹车，在500rpm 时开始高速轴刹车抱闸，直至停机完成。

根据本实用新型的失速型风电机组的安全保护装置的触发条件可包括：条件A，风电机组从停机时刻开始计时，120s后高速轴转速没有小于500rpm；条件B，从高速轴刹车抱闸开始计时(停机过程中高速轴一般在500rpm开始抱闸)，30s后高速轴转速没有小于30rpm；条件C，当机组硬件超速触发后开始计时，20s后高速轴转速没有小于1500rpm(额定转速)。

根据上述触发条件，失速型风电机组的安全保护装置可判断当前机舱的位置，当偏航角度>0，进行左偏动作，当偏航角度<0，进行右偏动作，当短时加权平均风向为80-100度或者260-280度时，侧风动作完成。在此，偏航角度为程序记录机舱的位置值，短时加权平均风向为风向标测量的风向值， 3s内的平均值。在控制偏航动作时需要偏航闸处于释放状态。将双安全链的状态接入风电机组的主控PLC，通过主控程序判断来触发安全链故障并执行保护，当侧风偏航的保护动作完成后复位侧风标志位并发出停止偏航指令。

根据本实用新型的失速型风电机组的安全保护装置解决了现有失速风电机组在发生过速时，没有有效的处置方案来降低风电机组的叶轮转速的问题，可避免了风机超速起火、倒塔等。双安全链将控制偏航保护和振动保护的回路并行控制，在发生扭缆时可停止偏航动作，不会触发原安全链动作。在发生振动、过速等安全链故障时，可断开原安全链以保证风机正常停机，但不影响偏航侧风的执行。

以上对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述，虽然已示出和描述了一些实施例，但本领域技术人员应理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行修改和变型，这些修改和变型也应在本实用新型的权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种失速型风电机组的安全保护装置，其特征在于，所述安全保护装置具有并行连接到所述失速型风电机组的安全链的偏航保护回路，所述偏航保护回路具有扭缆保护开关(11)，

其中，当所述扭缆保护开关(11)闭合时，所述失速型风电机组的偏航系统(18)上电，当所述扭缆保护开关(11)断开时，所述失速型风电机组的偏航系统(18)断电。

2.根据权利要求1所述的安全保护装置，其特征在于，所述失速型风电机组是兆瓦级以下的风电机组。

3.根据权利要求1所述的安全保护装置，其特征在于，所述失速型风电机组的安全链具有振动保护回路，所述振动保护回路具有振动保护开关(12)，其中，当所述振动保护开关(12)断开并且所述扭缆保护开关(11)闭合时，所述失速型风电机组的偏航系统(18)上电。

4.根据权利要求3所述的安全保护装置，其特征在于，所述扭缆保护开关(11)设置在与所述振动保护开关(12)的继电器A(10)不同的继电器B(20)中。

5.根据权利要求3所述的安全保护装置，其特征在于，当所述振动保护开关(12)闭合时，所述失速型风电机组的发电机运行，当所述振动保护开关(12)断开时，所述失速型风电机组的发电机停机。

6.根据权利要求1所述的安全保护装置，其特征在于，所述偏航系统(18)上电包括偏航系统的刹车松闸，所述偏航系统(18)断电包括偏航系统的刹车抱闸。

7.根据权利要求3所述的安全保护装置，其特征在于，所述振动保护回路具有振动保护开关(12)、另一扭缆保护开关串联连接的联锁结构。

8.根据权利要求7所述的安全保护装置，其特征在于，当所述振动保护开关(12)和所述另一扭缆保护开关中的至少一个断开时，所述失速型风电机组的发电机停机。

9.一种失速型风电机组，其特征在于，所述失速型风电机组包括根据权利要求1-8中的任意一项所述的安全保护装置。

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