CN219993835U - 一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及叶片灼烧监测技术领域，尤其为一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，除冰控制系统数字量输入模块、除冰控制系统控制器、除冰控制系统数字量输出模块和叶片加热器接触器使能；三个监测模块分别为电压波动监测装置、电流波动监测装置、视频烟雾感知监控装置；任意一个监测模块出现异常时，叶片加热器接触器使能断开，叶片加热系统通过变流器将机组变的690V电源接入机舱的叶片除冰系统配电箱，再通过滑环由叶片除冰控制柜单独对叶片加热单元进行供电，所述电压波动监测装置为电压检测器，在叶片接地电缆处采集接地电缆的电压信号提供给电压波动监测装置，在正常情况下接地电缆感应的电压非常小基本可以忽略。
Description
技术领域
本实用新型涉及叶片灼烧监测技术领域，具体为一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统。
背景技术
随着能源需求的不断增长和环保意识的提高，风力发电逐渐成为一种重要的新能源资源。然而，在极端气候条件下，如冬季低温和高湿度环境下，风力发电机组的叶片会积聚冰雪，导致其转速下降、发电能力下降甚至无法正常运行。为了解决这一问题，除冰叶片应运而生。
然而，在高温条件下，除冰叶片易受损并出现灼烧现象，影响风力发电机组的运行效率和寿命。因此，如何防止风力发电机组加热除冰叶片灼烧成为了一个亟待解决的问题。
尤其是高海拔、高寒地区风电场，风电场因温度低湿度大，如南方的风电场很容易造成风机叶片结冰，导致风电机组无法运行，为此风机厂家使用叶片预置加热膜的方式进行加热除冰，但加热除冰的方式存在叶片灼烧的风险，在除冰系统加热过程中很容易造成叶片加热膜短路灼烧发生叶片灼烧事故。
目前监测加热除冰叶片温度的方案很多但无法精准的检测叶片灼烧的状态，本方案通过研究加热除冰叶片灼烧的特性，通过对加热除冰叶片接地线电压的监测来控制加热除冰叶片加热装置启停的方式，准确的发现叶片灼烧的初始状态，防止叶片发生大面积灼烧造成事故。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，用于解决目前监测加热除冰叶片温度的方案很多但无法精准的检测叶片灼烧的状态的问题，本方案通过研究加热除冰叶片灼烧的特性，通过对加热除冰叶片接地线电压的监测来控制加热除冰叶片加热装置启停的方式，准确的发现叶片灼烧的初始状态，防止叶片发生大面积灼烧造成事故。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，该监测系统包括三个监测模块、除冰控制系统数字量输入模块、除冰控制系统控制器、除冰控制系统数字量输出模块和叶片加热器接触器使能；
三个监测模块分别为电压波动监测装置、电流波动监测装置、视频烟雾感知监控装置；
任意一个监测模块出现异常时，叶片加热器接触器使能断开。
本实用新型中的叶片加热系统通过变流器将机组变的690V电源接入机舱的叶片除冰系统配电箱，再通过滑环由叶片除冰控制柜单独对叶片加热单元进行供电。
作为本实用新型所述一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统的一种可选方案，其中：所述电压波动监测装置为电压检测器。
在叶片接地电缆处采集接地电缆的电压信号提供给电压波动监测装置，在正常情况下接地电缆感应的电压非常小基本可以忽略，在叶片加热器发生对地短路故障叶片灼烧时接地电缆产生较大的感应电压，约为50-200VAC，当电压监测模块感应到电压波动超过50VAC时，电压检测器便输出开关量信号给除冰控制系统数字量输入模块，除冰控制系统控制器检测到电压波动异常数字信号后通过除冰控制系统数字量输出模块控制叶片加热器接触器使能断开，从而切断叶片加热器电源。
作为本实用新型所述一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统的一种可选方案，其中：所述电流波动监测装置为电流互感器。
在叶片接地电缆处采集接地电缆的电流信号提供给电流波动监测装置，在叶片接地电缆处增加接地电缆电流互感器，在正常情况下接地电缆感应的电流非常小基本可以忽略，感应电流波动极小，在叶片加热器发生对地短路故障叶片灼伤时接地电缆产生较大的感应电流，且电流在50～60A之间频繁波动，当电流监测模块感应到电流在50～60A之间波动时，电流互感器便输出开关量信号给除冰控制系统数字量输入模块，除冰控制系统控制器检测到电压波动异常数字信号后通过除冰控制系统数字量输出模块控制叶片加热器接触器使能断开，从而切断叶片加热器电源。
作为本实用新型所述一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统的一种可选方案，其中：所述电压检测器和电流互感器均设置在叶片接地导线上。
作为本实用新型所述一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统的一种可选方案，其中：所述视频烟雾感知监控装置为监控探头，所述监控探头的一端中心处设置有摄像头，所述监控探头的一端还转动连接有齿环，所述齿环上通过铰链转动连接有刮条，静止状态下，刮条不滑过摄像头，逆时针方向下，刮条与齿环的夹角为锐角，刮条的长度大于齿环的内缘半径。
在叶片根部内侧增加视频烟雾感知监控装置，该装置既可以在画面发生变化时如有烟雾或火苗产生时输出数字量开关信号，又可以检测烟雾输出数字量开关信号，并将开关信号传递给除冰控制柜内的数字量输入模块，产生异常报警信号，由除冰控制系统控制器发出断开叶片加热器接触器使能的指令，从而切断叶片加热器电源。
电压波动监测装置和电流波动检测装置可以检测到叶片加热器回路在叶片灼烧初期的微弱的电气量变化，从而迅速切断加热器供电电源，视频烟雾感知监控装置在电压波动检测装置和电流波动检测装置失效未动作时，当叶片灼烧产生烟雾和火花时，根据图像和气体感知传感器转化信号可迅速切断加热器供电电源，二者相互配合做到在叶片灼烧初期关闭加热器电源，极大的降低叶片灼烧损失，保证风电机组的安全稳定运行。
作为本实用新型所述一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统的一种可选方案，其中：所述齿环的内侧通过铰链转动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的另一端与刮条的一端通过铰链转动连接，所述伸缩杆的外侧设置有弹簧，所述弹簧的两端分别与伸缩杆的一端和刮条的一端固定连接。
在上述设置下，本实用新型中的摄像头在雨雪天气时可以自行的实现清理，正常天气时，静止状态下，刮条不滑过摄像头，确保摄像头的正常取相，雨雪天气时，电机带动齿轮转动，齿轮带动齿环逆时针转动，同时的，因为逆时针方向下，刮条与齿环的夹角为锐角，这种设置可以将摄像头外缘的雨雪向外刮走；当刮条接触凸柱时能够倾斜而滑过摄像头，将摄像头处的雨雪刮向摄像头外缘，从而实现对摄像头表面的清理，确保摄像头的采像效果，这种清理方式，清理时占用空间狭小，适用于叶片根部的安装；
作为本实用新型所述一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统的一种可选方案，其中：所述监控探头的一端固定连接有凸柱，刮条接触凸柱时能够倾斜而滑过摄像头。
作为本实用新型所述一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统的一种可选方案，其中：所述监控探头的外侧固定连接有电机，所述电机的主轴末端固定连接有齿轮，所述齿轮的外侧与齿环相啮合。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、该一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，在叶片接地电缆处采集接地电缆的电压信号提供给电压波动监测装置，在正常情况下接地电缆感应的电压非常小基本可以忽略，在叶片加热器发生对地短路故障叶片灼烧时接地电缆产生较大的感应电压，约为50-200VAC，当电压监测模块感应到电压波动超过50VAC时，电压检测器便输出开关量信号给除冰控制系统数字量输入模块，除冰控制系统控制器检测到电压波动异常数字信号后通过除冰控制系统数字量输出模块控制叶片加热器接触器使能断开，从而切断叶片加热器电源。
2、该一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，在叶片接地电缆处采集接地电缆的电流信号提供给电流波动监测装置，在叶片接地电缆处增加接地电缆电流互感器，在正常情况下接地电缆感应的电流非常小基本可以忽略，感应电流波动极小，在叶片加热器发生对地短路故障叶片灼伤时接地电缆产生较大的感应电流，且电流在50～60A之间频繁波动，当电流监测模块感应到电流在50～60A之间波动时，电流互感器便输出开关量信号给除冰控制系统数字量输入模块，除冰控制系统控制器检测到电压波动异常数字信号后通过除冰控制系统数字量输出模块控制叶片加热器接触器使能断开，从而切断叶片加热器电源。
3、该一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，在叶片根部内侧增加视频烟雾感知监控装置，该装置既可以在画面发生变化时如有烟雾或火苗产生时输出数字量开关信号，又可以检测烟雾输出数字量开关信号，并将开关信号传递给除冰控制柜内的数字量输入模块，产生异常报警信号，由除冰控制系统控制器发出断开叶片加热器接触器使能的指令，从而切断叶片加热器电源，电压波动监测装置和电流波动检测装置可以检测到叶片加热器回路在叶片灼烧初期的微弱的电气量变化，从而迅速切断加热器供电电源，视频烟雾感知监控装置在电压波动检测装置和电流波动检测装置失效未动作时，当叶片灼烧产生烟雾和火花时，根据图像和气体感知传感器转化信号可迅速切断加热器供电电源，二者相互配合做到在叶片灼烧初期关闭加热器电源，极大的降低叶片灼烧损失，保证风电机组的安全稳定运行。
4、该一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，本实用新型中的摄像头在雨雪天气时可以自行的实现清理，正常天气时，静止状态下，刮条不滑过摄像头，确保摄像头的正常取相，雨雪天气时，电机带动齿轮转动，齿轮带动齿环逆时针转动，同时的，因为逆时针方向下，刮条与齿环的夹角为锐角，这种设置可以将摄像头外缘的雨雪向外刮走；当刮条接触凸柱时能够倾斜而滑过摄像头，将摄像头处的雨雪刮向摄像头外缘，从而实现对摄像头表面的清理，确保摄像头的采像效果，这种清理方式，清理时占用空间狭小，适用于叶片根部的安装。
附图说明
图1为本实用新型的整体控制系统安装结构示意图；
图2为本实用新型电压波动监测装置的结构示意图；
图3为本实用新型电流波动监测装置的结构示意图；
图4为本实用新型视频烟雾感知监控装置的安装结构示意图；
图5为本实用新型监控探头的安装结构示意图；
图6为本实用新型刮条的俯视安装结构示意图；
图7为本实用新型刮条滑过凸柱时的安装结构示意图。
图中：21、监测模块；22、除冰控制系统数字量输入模块；23、除冰控制系统控制器；24、除冰控制系统数字量输出模块；25、叶片加热器接触器使能；
211、电压检测器；212、电流互感器；213、监控探头；
2131、电机；2132、凸柱；2133、齿轮；2134、齿环；2135、摄像头；2136、弹簧；2137、伸缩杆；2138、刮条。
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。
实施例1
请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：
一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，该监测系统包括三个监测模块21、除冰控制系统数字量输入模块22、除冰控制系统控制器23、除冰控制系统数字量输出模块24和叶片加热器接触器使能25；
三个监测模块21分别为电压波动监测装置、电流波动监测装置、视频烟雾感知监控装置；
任意一个监测模块21出现异常时，叶片加热器接触器使能25断开。
本实用新型中的叶片加热系统通过变流器将机组变的690V电源接入机舱的叶片除冰系统配电箱，再通过滑环由叶片除冰控制柜单独对叶片加热单元进行供电。
具体的，上述电压波动监测装置为电压检测器211。
在叶片接地电缆处采集接地电缆的电压信号提供给电压波动监测装置，在正常情况下接地电缆感应的电压非常小基本可以忽略，在叶片加热器发生对地短路故障叶片灼烧时接地电缆产生较大的感应电压，约为50-200VAC，当电压监测模块感应到电压波动超过50VAC时，电压检测器211便输出开关量信号给除冰控制系统数字量输入模块22，除冰控制系统控制器23检测到电压波动异常数字信号后通过除冰控制系统数字量输出模块24控制叶片加热器接触器使能25断开，从而切断叶片加热器电源。
实施例2
本实施例为实施例1的进一步改进，请参阅图1-3，上述电流波动监测装置为电流互感器212。
在叶片接地电缆处采集接地电缆的电流信号提供给电流波动监测装置，在叶片接地电缆处增加接地电缆电流互感器212，在正常情况下接地电缆感应的电流非常小基本可以忽略，感应电流波动极小，在叶片加热器发生对地短路故障叶片灼伤时接地电缆产生较大的感应电流，且电流在50～60A之间频繁波动，当电流监测模块感应到电流在50～60A之间波动时，电流互感器212便输出开关量信号给除冰控制系统数字量输入模块22，除冰控制系统控制器23检测到电压波动异常数字信号后通过除冰控制系统数字量输出模块24控制叶片加热器接触器使能25断开，从而切断叶片加热器电源。
具体的，上述电压检测器211和电流互感器212均设置在叶片接地导线上。
实施例3
本实施例为实施例2的进一步改进，请参阅图1-4，上述视频烟雾感知监控装置为监控探头213，上述监控探头213的一端中心处设置有摄像头2135，上述监控探头213的一端还转动连接有齿环2134，上述齿环2134上通过铰链转动连接有刮条2138，静止状态下，刮条2138不滑过摄像头2135，逆时针方向下，刮条2138与齿环2134的夹角为锐角，刮条2138的长度大于齿环2134的内缘半径。
在叶片根部内侧增加视频烟雾感知监控装置，该装置既可以在画面发生变化时如有烟雾或火苗产生时输出数字量开关信号，又可以检测烟雾输出数字量开关信号，并将开关信号传递给除冰控制柜内的数字量输入模块22，产生异常报警信号，由除冰控制系统控制器23发出断开叶片加热器接触器使能25的指令，从而切断叶片加热器电源。
电压波动监测装置和电流波动检测装置可以检测到叶片加热器回路在叶片灼烧初期的微弱的电气量变化，从而迅速切断加热器供电电源，视频烟雾感知监控装置在电压波动检测装置和电流波动检测装置失效未动作时，当叶片灼烧产生烟雾和火花时，根据图像和气体感知传感器转化信号可迅速切断加热器供电电源，二者相互配合做到在叶片灼烧初期关闭加热器电源，极大的降低叶片灼烧损失，保证风电机组的安全稳定运行。
实施例4
本实施例为实施例3的进一步改进，请参阅图1-7，上述齿环2134的内侧通过铰链转动连接有伸缩杆2137，上述伸缩杆2137的另一端与刮条2138的一端通过铰链转动连接，上述伸缩杆2137的外侧设置有弹簧2136，上述弹簧2136的两端分别与伸缩杆2137的一端和刮条2138的一端固定连接。
在上述设置下，本实用新型中的摄像头2135在雨雪天气时可以自行的实现清理，正常天气时，静止状态下，刮条2138不滑过摄像头2135，确保摄像头2135的正常取相，雨雪天气时，电机2131带动齿轮2133转动，齿轮2133带动齿环2134逆时针转动，同时的，因为逆时针方向下，刮条2138与齿环2134的夹角为锐角，这种设置可以将摄像头2135外缘的雨雪向外刮走；当刮条2138接触凸柱2132时能够倾斜而滑过摄像头2135，将摄像头2135处的雨雪刮向摄像头2135外缘，从而实现对摄像头2135表面的清理，确保摄像头2135的采像效果，这种清理方式，清理时占用空间狭小，适用于叶片根部的安装；
具体的，上述监控探头213的一端固定连接有凸柱2132，刮条2138接触凸柱2132时能够倾斜而滑过摄像头2135。
具体的，上述监控探头213的外侧固定连接有电机2131，上述电机2131的主轴末端固定连接有齿轮2133，上述齿轮2133的外侧与齿环2134相啮合。
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 (8)
1.一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，其特征在于：该监测系统包括三个监测模块(21)、除冰控制系统数字量输入模块(22)、除冰控制系统控制器(23)、除冰控制系统数字量输出模块(24)和叶片加热器接触器使能(25)；
三个监测模块(21)分别为电压波动监测装置、电流波动监测装置、视频烟雾感知监控装置；
任意一个监测模块(21)出现异常时，叶片加热器接触器使能(25)断开。
2.根据权利要求1所述的一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，其特征在于：所述电压波动监测装置为电压检测器(211)。
3.根据权利要求2所述的一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，其特征在于：所述电流波动监测装置为电流互感器(212)。
4.根据权利要求3所述的一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，其特征在于：所述电压检测器(211)和电流互感器(212)均设置在叶片接地导线上。
5.根据权利要求4所述的一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，其特征在于：所述视频烟雾感知监控装置为监控探头(213)，所述监控探头(213)的一端中心处设置有摄像头(2135)，所述监控探头(213)的一端还转动连接有齿环(2134)，所述齿环(2134)上通过铰链转动连接有刮条(2138)，静止状态下，刮条(2138)不滑过摄像头(2135)，逆时针方向下，刮条(2138)与齿环(2134)的夹角为锐角，刮条(2138)的长度大于齿环(2134)的内缘半径。
6.根据权利要求5所述的一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，其特征在于：所述齿环(2134)的内侧通过铰链转动连接有伸缩杆(2137)，所述伸缩杆(2137)的另一端与刮条(2138)的一端通过铰链转动连接，所述伸缩杆(2137)的外侧设置有弹簧(2136)，所述弹簧(2136)的两端分别与伸缩杆(2137)的一端和刮条(2138)的一端固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，其特征在于：所述监控探头(213)的一端固定连接有凸柱(2132)，刮条(2138)接触凸柱(2132)时能够倾斜而滑过摄像头(2135)。
8.根据权利要求7所述的一种防止风电机组加热除冰叶片灼烧的监测系统，其特征在于：所述监控探头(213)的外侧固定连接有电机(2131)，所述电机(2131)的主轴末端固定连接有齿轮(2133)，所述齿轮(2133)的外侧与齿环(2134)相啮合。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |