容錯防火系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機的冗余的防火系統(tǒng)，所述風(fēng)力渦輪機適于將電力饋送到關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)中，所述冗余的防火系統(tǒng)包括：防火控制單元；第一防火相關(guān)的檢測器組，適于監(jiān)控第一風(fēng)力渦輪機部件；和第二防火相關(guān)的檢測器組，適于監(jiān)控第一風(fēng)力渦輪機部件，其中，所述防火控制單元經(jīng)由冗余的供電和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可操作地連接到第一和第二防火相關(guān)的檢測器組。本發(fā)明進一步涉及適應(yīng)用這樣的冗余的防火系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機，及其關(guān)聯(lián)的方法。
【專利說明】容錯防火系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機的容錯防火系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及容錯的防火、防煙霧以及防過電流或漏電流的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今的風(fēng)力渦輪機中的保護系統(tǒng)典型地涉及斷路器的脫扣(tripping)。斷路器的這種脫扣可以分成兩組一即:
[0003]I)高壓(HV)斷路器的主動脫扣。
[0004]2) HV斷路器的被動的故障-安全脫扣。
_5] HV斷路器的主動脫扣
[0006]適合于主動脫扣的系統(tǒng)在開關(guān)機構(gòu)(switch gear)中應(yīng)用脫扣線圈。脫扣線圈需要能量從而進行脫扣。在正常工作條件期間，將能量從關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)(power supplygrid)提供給脫扣線圈。如果供電電網(wǎng)出現(xiàn)故障或由于某種原因崩潰，系統(tǒng)需要替換的能源以使開關(guān)機構(gòu)脫扣。該替代的能源還沒有被證明是可靠的。總之，這些系統(tǒng)可能具有休眠故障，從而導(dǎo)致失去保護以及因此導(dǎo)致渦輪機著火。
[0007]HV斷路器的被動的故障-安全脫扣
[0008]該系統(tǒng)應(yīng)用脫扣線圈，其中必須對脫扣線圈進行激勵以保持開關(guān)機構(gòu)連接。該系統(tǒng)通常是安全的，但是任何單一的故障，即使中斷電力供應(yīng)I秒，也將使開關(guān)機構(gòu)脫扣。再次啟動風(fēng)力渦輪機之前，要求檢查風(fēng)力渦輪機。
[0009]本發(fā)明的實施例的目的可以視為:提供即使發(fā)生單個故障也能夠保持風(fēng)力渦輪機運轉(zhuǎn)的容錯防火系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在第一方面中，上述目的通過提供用于風(fēng)力渦輪機的冗余的防火系統(tǒng)來實現(xiàn)，該風(fēng)力渦輪機適于將電力饋送到關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)，該冗余的防火系統(tǒng)包括:
[0011]-防火控制單元，
[0012]-第一防火相關(guān)的檢測器組，適于監(jiān)控第一風(fēng)力渦輪機部件，以及
[0013]-第二防火相關(guān)的檢測器組，適于監(jiān)控第一風(fēng)力渦輪機部件，
[0014]其中，所述防火控制單元經(jīng)由冗余的供電和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可操作地連接到所述第一防火相關(guān)的檢測器組和所述第二防火相關(guān)的檢測器組。
[0015]因此，根據(jù)本發(fā)明，所選的風(fēng)力渦輪機部件均由多個檢測器監(jiān)控。為了加強所述防火系統(tǒng)的可靠性，可以提供附加的防火相關(guān)的檢測器組。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的防火系統(tǒng)具有下列益處:
[0017]I)單個故障將不導(dǎo)致失去保護
[0018]2)高度的診斷覆蓋率
[0019]3)單個故障將不會使開關(guān)機構(gòu)脫扣且不會導(dǎo)致生產(chǎn)的損失以及強制檢查[0020]4) 一種部件中的兩個故障(例如，雙控制器故障)導(dǎo)致安全脫扣。
[0021]5)供電裝置中的兩個故障將導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機脫扣。然而，如果供應(yīng)輔助能源，則開關(guān)機構(gòu)可以通過例如電動機而遠(yuǎn)程地重新連接。
[0022]所述防火控制單元可以包括第一控制模塊和第二控制模塊。所述第一和第二控制模塊分別可操作地連接到第一和第二防火相關(guān)的檢測器組。
[0023]所述防火控制單元可以可操作地連接到可控開關(guān)機構(gòu)裝置。這樣，在有需求的時候，所述防火控制單元能夠啟動所述可控開關(guān)機構(gòu)裝置，從而將所述風(fēng)力渦輪機與所述關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)斷開連接。這樣的需求可以包括檢測到的風(fēng)力渦輪機中的過電流、電弧、煙霧乃至火。
[0024]可以布置所述防火控制單元以監(jiān)控所述可控開關(guān)機構(gòu)裝置的狀態(tài)，并且其可以被布置以防止在所述風(fēng)力渦輪機已經(jīng)與所述關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)斷開連接的情況下以及在所述開關(guān)機構(gòu)監(jiān)控指示重新連接不安全的情況下的重新連接。這樣的指示可能包括:氣體絕緣開關(guān)機構(gòu)情況下的低SF6氣體壓力，接地的開關(guān)連接或失去電弧保護。
[0025]任選地，可以提供能夠散布水、粉末、泡沫、惰性氣體或其結(jié)合的滅火系統(tǒng)。根據(jù)實施方式，所述保護控制單元可以可操作地連接到可控滅火裝置。這樣，如果檢測到火，則所述防火控制單元能夠啟用適當(dāng)?shù)臏缁饎?。在檢測到風(fēng)力渦輪機中的電弧、煙霧乃至火后，可以啟動所述滅火裝置。
[0026]第一和第二防火相關(guān)的檢測器組可以包括:一個或多個火災(zāi)檢測器、一個或多個煙霧檢測器、一個或多個電弧檢驗器和/或一個或多個電流檢測器。也可以應(yīng)用其它種類的檢測器。
[0027]所述供電網(wǎng)絡(luò)(network)可以具有冗余的結(jié)構(gòu)，其包括第一和第二供電路徑。如果一個供電路徑發(fā)生故障，則可以經(jīng)由另一個供電路徑提供電力。類似地，所述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)可以具有冗余的結(jié)構(gòu)，其包括第一和第二通信路徑，以便提高所述系統(tǒng)的可靠性。
[0028]所述冗余的防火系統(tǒng)可以進一步包括冗余的電流檢測裝置，該冗余的電流檢測裝置可操作地連接到所述防火控制單元?？梢酝ㄟ^提供第一和第二電流傳感器來實現(xiàn)冗余。第一電流傳感器可以可操作地連接到第一控制模塊，而第二電流傳感器可以可操作地連接到第二控制模塊。第一和第二控制模塊兩者均能夠使所述開關(guān)機構(gòu)脫扣，以使得所述風(fēng)力渦輪機與所述關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)斷開連接，如果電流傳感器信號這樣要求的話。
[0029]所述冗余的防火系統(tǒng)可以進一步包括用于手動地使所述風(fēng)力渦輪機脫扣的裝置。
[0030]在第二方面中，本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機，所述風(fēng)力渦輪機包括根據(jù)第一方面的冗余的防火系統(tǒng)。
[0031]在第三方面中，本發(fā)明涉及用于保護風(fēng)力渦輪機的方法，所述風(fēng)力渦輪機適于將電力饋送到關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)中，所述方法包括以下步驟:
[0032]-提供第一防火相關(guān)的檢測器組，用于監(jiān)控第一風(fēng)力渦輪機部件，
[0033]-提供第二防火相關(guān)的檢測器組，用于監(jiān)控第一風(fēng)力渦輪機部件，以及
[0034]-如果所述第一防火相關(guān)的檢測器組和所述第二防火相關(guān)的檢測器組檢測到不正常的工作狀況，則執(zhí)行預(yù)定的保護動作。
[0035]因此，可以響應(yīng)于來自多于一個檢測器的信號而執(zhí)行所述預(yù)定保護動作(雙報警(Double-knock))ο所述預(yù)定保護動作可以包括啟動所述防火。替換地或與此結(jié)合,所述預(yù)定保護動作可以包括如下步驟:使開關(guān)機構(gòu)脫扣，以使得所述風(fēng)力渦輪機與關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)斷開連接直到重建正常的工作狀況為止。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]將參考圖1更加具體地解釋本發(fā)明。然而本發(fā)明易于進行各種方式的變型和替換，具體實施例已經(jīng)在附圖中通過示例示出并在此將進行具體的描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不意在限于公開的具體方式。相反，本發(fā)明旨在覆蓋所有落入如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的變型、等同形式和替換。
【具體實施方式】
[0037]概括地說，本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機的冗余的防火系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，多個不同類型的檢測器對選擇的風(fēng)力渦輪機的部件進行監(jiān)控。例如，一對獨立的煙霧檢測器對風(fēng)力渦輪機的齒輪箱進行監(jiān)控。如果僅由一個煙霧檢測器檢測到煙霧，則報警信號傳送到防火控制單元，該防火控制單元例如能夠通過將風(fēng)力渦輪機從關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)斷開連接來使風(fēng)力渦輪機脫扣。防火控制單元也能夠啟動其它的保護方案。
[0038]圖1示出了本發(fā)明的實施例一該實施例被配置為風(fēng)力渦輪機的電電和煙霧保護系統(tǒng)。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不限于這種防火系統(tǒng)。
[0039]如圖1所示，冗余的防火系統(tǒng)包括具有兩個控制模塊19、19’的防火控制單元。每個控制模塊19、19’分別收容防火安全控制單元13、15并且分別收容防火安全輸入/輸出數(shù)據(jù)單元14、16。應(yīng)當(dāng)注意的是，防火控制單元的兩個控制模塊19、19’可以集成到風(fēng)力渦輪機內(nèi)的分離的控制器內(nèi)，如此配置用于執(zhí)行除防火以外的進一步的控制動作。
[0040]此外，兩個獨立的煙霧檢測器組5、7和兩個獨立的電弧檢驗器組4、8經(jīng)由冗余數(shù)據(jù)通信和供電網(wǎng)絡(luò)1、1’以及經(jīng)由防火安全輸入/輸出數(shù)據(jù)單元2、3可操作地連接到控制器19、19 ’。在圖1中，兩個電弧檢驗器組4、8均包含三個電弧檢驗器，并且兩個煙霧檢測器組5、7均包含三個電弧檢測器。然而，可以想到在每個檢測器組中具有其它任意適當(dāng)數(shù)目的電弧檢測器和煙霧檢測器。冗余數(shù)據(jù)通信和供電網(wǎng)絡(luò)1、1’在圖1中示出為組合的網(wǎng)絡(luò)，其中數(shù)據(jù)在供電線1、1’上傳送。顯然，數(shù)據(jù)可以替換地在與供電線分離的數(shù)據(jù)線上傳送。因此，多個檢測器組以冗余的方式連接到兩個控制器19、19’，以使得每個檢測器組連接到每個控制器19、19’。如果任何檢測器發(fā)生故障或如果控制器發(fā)生故障，則置換檢測器/控制器隨時可接替損壞的檢測器/控制器的任務(wù)。
[0041]圖1中示出的系統(tǒng)進一步包括:
[0042]I)雙電流監(jiān)控/測量10
[0043]2)檢測器和控制器1、1’之間的雙數(shù)據(jù)通信和供電結(jié)構(gòu)
[0044]3)利用雙觸點裝置6的手動脫扣按鈕
[0045]任選地，圖1中所示的系統(tǒng)可以以滅火系統(tǒng)加以補充。
[0046]因此，圖1中所示的系統(tǒng)是完全冗余的防火系統(tǒng)，其中，獨立的煙霧檢測器組5、7和獨立的電弧檢驗器組4、8與兩個獨立的防火控制器19、19’進行通信。每一個防火控制器19、19’能夠使開關(guān)機構(gòu)9脫扣，由此使風(fēng)力渦輪機的高壓變壓器17與電網(wǎng)(未示出)斷開連接。通過啟動開關(guān)機構(gòu)的電動機18來執(zhí)行脫扣。[0047]開關(guān)機構(gòu)的脫扣典型地發(fā)生在檢測到煙霧、火、過電流或漏電流的情況下。通過監(jiān)控來自高壓變壓器17的電力線來提供過電流和漏電流保護。也可以通過啟動手動脫扣按鈕6來手動地使開關(guān)機構(gòu)脫扣。
[0048]組合的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和對控制模塊19、19’和輸入/輸出單元2、3進行互連的供電網(wǎng)絡(luò)1、1’通過具有至少兩個并行數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和至少兩個供電網(wǎng)絡(luò)而以冗余的方式布置。因此，如果數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的一個發(fā)生故障，則另一個通信網(wǎng)絡(luò)進行接替。類似地，如果供電網(wǎng)絡(luò)中的一個發(fā)生故障，則另一個供電網(wǎng)絡(luò)進行接替。
[0049]顯然，在系統(tǒng)中可以包含附加的和/或其它種類的防火相關(guān)的檢測器也屬于本發(fā)明的保護范圍。此外，可以提供附加的數(shù)據(jù)通信路徑、控制模塊和/或供電線，從而增加系統(tǒng)的可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種用于風(fēng)力渦輪機的冗余的防火系統(tǒng)，所述風(fēng)力渦輪機適于將電力饋送到關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)中，所述冗余的防火系統(tǒng)包括: -防火控制單元(19、19’)， -第一防火相關(guān)的檢測器組(4、5)，適于監(jiān)控第一風(fēng)力渦輪機部件，以及 -第二防火相關(guān)的檢測器組(7、8)，適于監(jiān)控所述第一風(fēng)力渦輪機部件， 其中，所述防火控制單元(19、19’)經(jīng)由冗余的供電和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)(1、1’)可操作地連接到所述第一防火相關(guān)的檢測器組(4、5)和所述第二防火相關(guān)的檢測器組(7、8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，所述防火控制單元(19、19’)包括第一控制模塊(19)和第二控制模塊(19’)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，所述第一控制模塊和所述第二控制模塊(19、19’)分別可操作地連接到所述第一防火相關(guān)的檢測器組(4、5)和所述第二防火相關(guān)的檢測器組(7、8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一項所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，所述防火控制單元(19、19’)可操作地連接到可控開關(guān)機構(gòu)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，所述防火控制單元(19、19’)適于啟動所述可控開關(guān)機 構(gòu)裝置(9)，從而在有需要的時候，將所述風(fēng)力渦輪機與所述關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)斷開連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，布置所述防火控制單元(19、19’)以監(jiān)控所述可控開關(guān)機構(gòu)裝置的狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，布置所述防火控制單元(19、19’)以防止在所述風(fēng)力渦輪機已經(jīng)與所述關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)斷開連接的情況下以及在所述開關(guān)機構(gòu)監(jiān)控指示重新連接不安全的情況下的重新連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任意一項所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，所述第一防火相關(guān)的檢測器組和所述第二防火相關(guān)的檢測器組包括一個或多個火災(zāi)檢測器(4、8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任意一項所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，所述第一防火相關(guān)的檢測器組和所述第二防火相關(guān)的檢測器組包括一個或多個煙霧檢測器(5、7)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，所述供電網(wǎng)絡(luò)包括第一供給路徑(I)和第二供給路徑(I’)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的冗余的防火系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)包括第一通信路徑(I)和第二通信路徑(I’)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的冗余的防火系統(tǒng)，進一步包括可操作地連接到所述防火控制單元(19、19’)的冗余的電流檢測裝置(10)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的冗余的防火系統(tǒng)，進一步包括可操作地連接到所述防火控制單元的可控滅火裝置，其中，所述可控滅火裝置包括一個或多個被布置用于散布以下的一種或多種物質(zhì)的單元:水、粉末、泡沫和惰性氣體。
14.一種風(fēng)力渦輪機，包括根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任意一項所述的冗余的防火系統(tǒng)。
15.一種風(fēng)力渦輪機的防火方法，所述風(fēng)力渦輪機適于將電力饋送到關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)中，所述方法包括以下步驟: -提供第一防火相關(guān)的檢測器組(4、5)，用于監(jiān)控第一風(fēng)力渦輪機部件，-提供第二防火相關(guān)的檢測器組(7、8)，用于監(jiān)控所述第一風(fēng)力渦輪機部件，以及-如果所述第一防火相關(guān)的檢測器組和/或所述第二防火相關(guān)的檢測器組檢測到不正常的工作狀況，則執(zhí)行預(yù)定的保護動作。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述預(yù)定的保護動作包括如下步驟:使開關(guān)機構(gòu)脫扣，以使得所述風(fēng)力渦輪機與關(guān)聯(lián)的供電電網(wǎng)斷開連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其中，所述預(yù)定的保護動作包括啟動可操作地連接到所述防火控制單元的可控滅火裝置的步驟，其中，所述可控滅火裝置包括一個或多個被布置為散布以下的一種或多種物質(zhì)的單元:水、粉末、泡沫和惰性氣體。
【文檔編號】A62C3/16GK103561823SQ201280026362
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】N·E·丹尼爾森 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團公司