一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，所述風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)設(shè)置變槳電機(jī)，所述控制裝置包括塔筒底部的外部電源接口、與外部電源接口相連的控制箱、與控制箱相連的外部電源。當(dāng)風(fēng)機(jī)槳葉超速后，風(fēng)機(jī)本身的備用電源又不能驅(qū)動(dòng)順槳時(shí)，維修人員可以將便攜式控制箱連接到外部電源接口4上，然后在連接一外部電源6，使用該外部電源不經(jīng)任何條件，強(qiáng)制將葉片順槳，幾分鐘的操作接能使風(fēng)機(jī)槳葉順槳，避免飛車，保護(hù)風(fēng)機(jī)免受損壞。對(duì)于造價(jià)上千萬(wàn)的風(fēng)電機(jī)組而言，此項(xiàng)實(shí)用新型投資較小，價(jià)值明顯。
【專利說(shuō)明】一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其是一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大部分采用電動(dòng)變槳，大型變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在高速運(yùn)轉(zhuǎn)工況下需要停車時(shí)，主要?jiǎng)x車動(dòng)力源來(lái)自于葉片變槳，在專業(yè)上也成為空氣動(dòng)力主剎車；還有一個(gè)輔助剎車方式是機(jī)械卡鉗式剎車，這種剎車主要是用于低速或靜止情況下的葉輪制動(dòng)，一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用輔助剎車的邏輯設(shè)計(jì)為槳葉角度大于85°，且高速軸轉(zhuǎn)速小于5rpm0因此，對(duì)于高速運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組，驅(qū)動(dòng)變槳葉片剎車是唯一的安全停車方式。
[0003]這種電動(dòng)變槳驅(qū)動(dòng)正常時(shí)靠風(fēng)機(jī)自身的動(dòng)力電源來(lái)實(shí)現(xiàn)變槳，正常發(fā)電時(shí)，配合風(fēng)速實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)調(diào)整。在電網(wǎng)失電或風(fēng)機(jī)嚴(yán)重故障時(shí)，風(fēng)機(jī)安全鏈被觸發(fā)，全部動(dòng)力電源失電，變槳系統(tǒng)為依靠輪轂中旋轉(zhuǎn)的備用電源實(shí)現(xiàn)順槳，一般由蓄電池組或超級(jí)電容構(gòu)成，備用電源只有在故障或緊急停機(jī)時(shí)才接通變槳電機(jī)，實(shí)現(xiàn)槳葉由0°到90°的順槳，從而實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力剎車。
[0004]在風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中，針對(duì)風(fēng)速過(guò)大或嚴(yán)重故障均需要觸發(fā)安全鏈，利用電池組供給變槳系統(tǒng)電源，實(shí)現(xiàn)順槳。但目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的蓄電池的容量不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，僅靠監(jiān)測(cè)電壓是否正常來(lái)監(jiān)測(cè)備用電源系統(tǒng)的容量。我們知道，檢驗(yàn)蓄電池組的容量最可靠辦法是對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電。但由于風(fēng)電機(jī)組的連續(xù)工作的特點(diǎn)，不能定期提供長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)時(shí)間用于電池容量檢測(cè)，一般均壓充放電一次至少需要10多個(gè)小時(shí)。而且風(fēng)電機(jī)組的特點(diǎn)是安裝在野外、設(shè)備在高空、臺(tái)數(shù)眾多，不利于進(jìn)行頻繁的長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)。
[0005]由于以上種種原因，使蓄電池的性能得不到可靠的保證。從近年來(lái)風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，風(fēng)電機(jī)組發(fā)生超速飛車的情況越來(lái)越多。運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)生飛車僅需兩個(gè)要素共同出現(xiàn)，一是變槳系統(tǒng)失去交流電源；二是蓄電池回路出現(xiàn)故障；引發(fā)上述這兩種情況出現(xiàn)的原因有很多，首先造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電網(wǎng)失電的情況是出現(xiàn)比較頻繁的事件，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)中所處的位置和供電可靠性而言，風(fēng)電場(chǎng)的集電線路斷電即將造成風(fēng)電機(jī)組失電，這種情況在風(fēng)電場(chǎng)比較多見。只要是輸電線路、風(fēng)機(jī)變、動(dòng)力電纜、輪轂滑環(huán)、輪轂動(dòng)力電源回路的元件中任意一方面發(fā)生故障都將造成變槳電機(jī)失去交流動(dòng)力電源；
[0006]而造成蓄電池回路失效的原因同樣眾多，蓄電池的環(huán)境溫度、充電回路、電氣控制回路中的接觸器、開關(guān)、接引線等環(huán)節(jié)任一個(gè)出現(xiàn)故障均將造成蓄電池變槳回路失效。而蓄電池控制變槳回路一旦出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)電機(jī)組而言，有些狀態(tài)是監(jiān)測(cè)不到的，這就有可能造成交流失電后無(wú)法停車，不能停車就不能進(jìn)入輪轂進(jìn)行故障處理。風(fēng)速滿足條件后將造成飛車事故。
[0007]鑒于此提出本實(shí)用新型。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，在風(fēng)機(jī)交流電源和備用電源都發(fā)生故障時(shí)，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行緊急手動(dòng)順槳。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，所述風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)設(shè)置變槳電機(jī)，所述控制裝置包括塔筒底部的外部電源接口、與外部電源接口相連的控制箱、與控制箱相連的外部電源。
[0010]所述塔筒底部的外部電源接口通過(guò)動(dòng)力電纜連接至輪轂內(nèi)的變槳電機(jī)，所述變槳電機(jī)為直流串勵(lì)式伺服電機(jī)。
[0011 ] 所述動(dòng)力電纜為六芯動(dòng)力電纜，六芯動(dòng)力電纜分別連接直流串勵(lì)式伺服電機(jī)的電樞繞組兩極，勵(lì)磁繞組兩極，抱閘線圈兩極。
[0012]所述六芯動(dòng)力電纜與變槳電機(jī)之間設(shè)置和六通道電滑環(huán)。
[0013]所述直流串勵(lì)式伺服電機(jī)的電樞繞組、勵(lì)磁繞組和抱閘繞組的電源進(jìn)線處設(shè)置T形引線，六芯動(dòng)力電纜與T形引線連接。
[0014]所述控制箱為便攜式控制箱，所述控制箱上設(shè)置控制電源通斷的變槳按鈕。
[0015]所述控制箱內(nèi)設(shè)置控制電源接通時(shí)間的時(shí)間繼電器。
[0016]所述外部電源為發(fā)電機(jī)。
[0017]所述塔筒底部設(shè)置接引盒，所述外部電源接口設(shè)置在該接引盒上，接引盒內(nèi)還設(shè)置用于監(jiān)測(cè)電機(jī)繞組工作情況的直流電壓表。
[0018]所述塔筒內(nèi)部設(shè)置備用電源，所述備用電源為蓄電池組或超級(jí)電容，備用電源通過(guò)動(dòng)力電纜連接至輪轂內(nèi)的變槳電機(jī)。
[0019]采用本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案后，帶來(lái)以下有益效果:
[0020]1、采用在塔底增加緊急順槳裝置，當(dāng)風(fēng)機(jī)交流電源和備用電源都發(fā)生故障時(shí)，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行緊急手動(dòng)順槳，避免電源故障時(shí)無(wú)法停車，風(fēng)速滿足條件后將造成飛車事故。
[0021 ] 2、塔底直接驅(qū)動(dòng)，是解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)組飛車的最直接有效、可靠的辦法。
[0022]3、可以在幾分鐘的操作下使風(fēng)機(jī)槳葉順槳，避免飛車，保護(hù)風(fēng)機(jī)免受損壞，對(duì)于造價(jià)上千萬(wàn)的風(fēng)電機(jī)組而言，此項(xiàng)實(shí)用新型投資較小，價(jià)值明顯。
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1:本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖
[0025]其中:1、機(jī)艙，2、輪轂，3、塔筒，4、外部電源接口，5、控制箱，6、外部電源，7、動(dòng)力電纜，8、六通道電滑環(huán)，9、接引盒。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型所述一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，所述風(fēng)機(jī)輪轂2內(nèi)設(shè)置變槳電機(jī)，所述控制裝置包括塔筒底部的外部電源接口 4、與外部電源接口 4相連的控制箱5、與控制箱5相連的外部電源6。增加外部電源6對(duì)變槳電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，控制變槳。
[0027]風(fēng)機(jī)的變槳可以靠自身的動(dòng)力電源接通變槳電機(jī)控制槳葉變槳，當(dāng)動(dòng)力電源故障時(shí)，備用電源接通變槳電機(jī)控制槳葉變槳，當(dāng)自身動(dòng)力電源和備用電源都發(fā)生故障時(shí)，可以在塔筒底部的外部電源接口 4通過(guò)一控制箱5與外部電源6接通，外部電源6變槳電機(jī)控制槳葉變槳。對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行緊急手動(dòng)順槳，可避免電源故障時(shí)無(wú)法停車，風(fēng)速滿足條件后將造成飛車事故。在塔底操作，簡(jiǎn)單易行、節(jié)約時(shí)間，是解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)組飛車的最直接有效、可靠的辦法。本實(shí)用新型可以在幾分鐘的操作下使風(fēng)機(jī)槳葉順槳，避免飛車，保護(hù)風(fēng)機(jī)免受損壞，對(duì)于造價(jià)上千萬(wàn)的風(fēng)電機(jī)組而言，此項(xiàng)實(shí)用新型投資較小，價(jià)值明顯。
[0028]塔筒底部的外部電源接口 4通過(guò)動(dòng)力電纜7連接至輪轂內(nèi)的變槳電機(jī)，所述變槳電機(jī)為直流串勵(lì)式伺服電機(jī)。動(dòng)力電纜7為六芯動(dòng)力電纜，六芯動(dòng)力電纜分別連接直流串勵(lì)式伺服電機(jī)的電樞繞組兩極，勵(lì)磁繞組兩極，抱閘線圈兩極。所述動(dòng)力電纜7為防扭、防拉、防凍電纜。
[0029]所述六芯動(dòng)力電纜與變槳電機(jī)之間設(shè)置和六通道電滑環(huán)8。六通道電滑環(huán)8可以為風(fēng)機(jī)中原有滑環(huán)的備用通道，直接利用風(fēng)機(jī)原有結(jié)構(gòu)，不用對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，可普遍大范圍推廣應(yīng)用。
[0030]直流串勵(lì)式伺服電機(jī)的電樞繞組、勵(lì)磁繞組和抱閘繞組的電源進(jìn)線處設(shè)置T形引線，六芯動(dòng)力電纜與T形引線連接，六芯動(dòng)力電纜為直流串勵(lì)式伺服電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制變槳。
[0031]所述控制箱5為便攜式控制箱，操作方便，所述外部電源6為發(fā)電機(jī)。當(dāng)風(fēng)機(jī)槳葉超速后，風(fēng)機(jī)本身的備用電源又不能驅(qū)動(dòng)順槳時(shí)，維修人員可以將便攜式控制箱連接到外部電源接口 4上，然后在連接一外部電源6，使用該外部電源不經(jīng)任何條件，強(qiáng)制將葉片順槳，幾分鐘的操作接能使風(fēng)機(jī)槳葉順槳，避免飛車，保護(hù)風(fēng)機(jī)免受損壞。對(duì)于造價(jià)上千萬(wàn)的風(fēng)電機(jī)組而言，此項(xiàng)實(shí)用新型投資較小，價(jià)值明顯。
[0032]風(fēng)力發(fā)電機(jī)超速后，一般都可以持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速情況，即使是額定風(fēng)速下，葉片不能順槳，發(fā)生了飛車。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仍可以運(yùn)轉(zhuǎn)幾個(gè)小時(shí)，一直到葉片疲勞損壞，葉片折斷才實(shí)現(xiàn)停機(jī)。本實(shí)用新型可以在該時(shí)間內(nèi)在塔筒底部連接一動(dòng)力電源，實(shí)現(xiàn)槳葉的順槳，避免發(fā)生飛車，葉片折斷。
[0033]所述控制箱5上設(shè)置控制電源通斷的變槳按鈕。外部電源6直接驅(qū)動(dòng)變槳電機(jī)，利用點(diǎn)動(dòng)的方式控制開始驅(qū)動(dòng)，按下變槳按鈕，葉片槳矩角由0°向90°變動(dòng)，當(dāng)目視變槳到近似順槳位置時(shí)，風(fēng)輪將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)松開變槳按鈕。解決了電機(jī)什么時(shí)候停止的問(wèn)題。該種方式控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需一變槳按鈕即可實(shí)現(xiàn)，電源接通的時(shí)間人工控制。
[0034]所述控制箱5內(nèi)設(shè)置控制電源接通時(shí)間的時(shí)間繼電器。根據(jù)測(cè)試獲得的合適時(shí)間進(jìn)行整定，緊急順槳時(shí)間一般為5-7秒，可將時(shí)間繼電器設(shè)為5-7秒的一時(shí)間值，該時(shí)間內(nèi)時(shí)間繼電器將能夠在槳葉達(dá)到順槳位置時(shí)斷開動(dòng)力電源，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。該種方式操作簡(jiǎn)單，用戶只需按下變槳按鈕，控制箱即可控制外部電源接通變槳電機(jī)，一定時(shí)間后自動(dòng)停機(jī)。
[0035]所述外部電源6為發(fā)電機(jī)。采用發(fā)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)變槳電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)順槳，且在塔底進(jìn)行，該種方式可靠，高效，成本低?？梢员Ｗo(hù)造價(jià)上千萬(wàn)的風(fēng)電機(jī)組免受破壞。
[0036]所述塔筒底部設(shè)置接引盒9，所述外部電源接口設(shè)置在該接引盒9上，接引盒9內(nèi)還設(shè)置用于監(jiān)測(cè)電機(jī)繞組工作情況的直流電壓表。
[0037]所述塔筒內(nèi)部設(shè)置備用電源，所述備用電源為蓄電池組或超級(jí)電容，備用電源通過(guò)動(dòng)力電纜連接至輪轂內(nèi)的變槳電機(jī)。備用電源在故障或緊急停機(jī)時(shí)才接通變槳電機(jī)，實(shí)現(xiàn)槳葉由0°到90°的順槳，從而實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力剎車。
[0038]本實(shí)用新型是基于電動(dòng)變槳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超速后的緊急補(bǔ)救措施，主要包括三個(gè)部分的設(shè)備:一是塔底釋放變槳電機(jī)剎車電源系統(tǒng)；二是塔底驅(qū)動(dòng)變槳電機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)順槳電源系統(tǒng)；三是便攜式緊急手動(dòng)控制槳葉裝置。三個(gè)部分的裝置互相配合，在風(fēng)電機(jī)組發(fā)生超速時(shí)，并且電網(wǎng)失電、蓄電池或超級(jí)電容發(fā)生故障后，實(shí)現(xiàn)在風(fēng)機(jī)底部手動(dòng)控制緊急順槳，憑借空氣動(dòng)力剎車，使風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)停車。
[0039]本實(shí)用新型對(duì)機(jī)艙變槳電機(jī)的塔基直接驅(qū)動(dòng)，在塔基安裝用于直接利用外部電源驅(qū)動(dòng)變槳電機(jī)的電源接口及驅(qū)動(dòng)回路，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的變槳控制。對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及變槳電機(jī)的塔底直接驅(qū)動(dòng)，是解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)組飛車的最直接有效、可靠的辦法。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下，還可以做出多種變形和改進(jìn)，這也應(yīng)該視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，所述風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)設(shè)置變槳電機(jī)，其特征在于:所述緊急變槳裝置包括塔筒底部的外部電源接口、與外部電源接口相連的控制箱、與控制箱相連的外部電源，所述塔筒底部的外部電源接口通過(guò)動(dòng)力電纜連接至輪轂內(nèi)的變槳電機(jī)，所述變槳電機(jī)為直流串勵(lì)式伺服電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，其特征在于:所述動(dòng)力電纜為六芯動(dòng)力電纜，六芯動(dòng)力電纜分別連接直流串勵(lì)式伺服電機(jī)的電樞繞組兩極，勵(lì)磁繞組兩極，抱閘線圈兩極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，其特征在于:所述六芯動(dòng)力電纜與變槳電機(jī)之間設(shè)置和六通道電滑環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，其特征在于:所述直流串勵(lì)式伺服電機(jī)的電樞繞組、勵(lì)磁繞組和抱閘繞組的電源進(jìn)線處設(shè)置T形引線，六芯動(dòng)力電纜與T形引線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，其特征在于:所述控制箱為便攜式控制箱，所述控制箱上設(shè)置控制電源通斷的變槳按鈕。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，其特征在于:所述控制箱內(nèi)設(shè)置控制電源接通時(shí)間的時(shí)間繼電器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，其特征在于:所述外部電源為發(fā)電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，其特征在于:所述塔筒底部設(shè)置接引盒，所述外部電源接口設(shè)置在該接引盒上，接引盒內(nèi)還設(shè)置用于監(jiān)測(cè)電機(jī)繞組工作情況的直流電壓表。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)機(jī)塔筒底部緊急變槳裝置，其特征在于:所述塔筒內(nèi)部設(shè)置備用電源，所述備用電源為蓄電池組或超級(jí)電容，備用電源通過(guò)動(dòng)力電纜連接至輪轂內(nèi)的變槳電機(jī)。
【文檔編號(hào)】F03D7/00GK204152725SQ201420635176
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】劉峰, 程學(xué)文, 苗繼春, 李清義, 杜連強(qiáng), 李宏斌 申請(qǐng)人:中國(guó)大唐集團(tuán)新能源股份有限公司, 北京唐浩電力工程技術(shù)研究有限公司