一種風力發電機組偏航系統運行的測試裝置與測試方法與流程

文檔序號：12429354閱讀：501來源：國知局

本發明涉及一種風力發電機組偏航系統運行情況的測試裝置與測試方法。

背景技術：

自然界的風，方向和速度經常變化，為了使風力發電機組能夠有效的捕捉風能，設置了對風裝置以跟蹤風向的變化，保證風機始終處于迎風狀態。風力發電機組的偏航系統也稱為對風裝置，其主要作用在于當風向變化時，能夠快速平穩的對準風向，以便風輪獲得最大的風能。在目前的風機類型中，幾乎所有水平軸的風電機組都要被動偏航，即使用一個帶有電動機及齒輪箱的機構來保持風電機組對風偏航，當主控系統接收到測風裝置因風向變化產生的電信號，經過比較后主控系統給偏航系統發出指令，偏航電機開始運轉，通過偏航驅動裝置驅動偏航軸承來實現偏航。當風速特別大時，比如海上風力發電機組遭遇強風，此時主控檢測到風速超出設定值，會觸發安全系統實現緊急停機，如果此時變槳不能及時收槳，那會對風機造成很大影響，如果風機能夠主動偏航，及時遠離主風向，會對風機起到保護作用。因此，在風機安裝前，對風力發電機組偏航系統在被動偏航和主動偏航運行過程中的測試就尤為重要。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種操作方便、在工廠內就可完整地測試偏航系統運行情況的風力發電機組偏航系統運行測試裝置。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供了一種采用上述風力發電機組偏航系統運行測試裝置進行風力發電機組偏航系統運行的測試方法。

本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種風力發電機組偏航系統運行測試裝置，其特點是，該裝置包括控制系統和偏航系統；

所述偏航系統包括偏航軸承和機架，在機架上部固定安裝有液壓站，在機架內部固定安裝有偏航電機、偏航傳動裝置和潤滑裝置，所述偏航軸承固定安裝在機架下部，在偏航軸承上方設置有與偏航軸承固定連接的偏航剎車盤，在偏航剎車盤的上下側設置有為偏航軸承提供一定阻尼的偏航剎車卡鉗，所述偏航剎車卡鉗通過油管與液壓站連接，所述偏航電機通過偏航傳動裝置與偏航軸承連接，在偏航電機內還設置有電子剎車；所述潤滑裝置包括潤滑油管，所述潤滑油管通入偏航軸承內為偏航軸承提供潤滑油脂；

所述控制系統包括PLC和數據采集器，所述數據采集器包括用于檢測偏航電機轉動圈數的偏航計數器、用于檢測偏航軸承潤滑油脂量的液位傳感器和用于檢測液壓站向偏航剎車卡鉗提供壓力大小的壓力傳感器；

所述偏航電機、電子剎車、液壓站、潤滑裝置、偏航計數器、液位傳感器和壓力傳感器分別與PLC電連接。

本發明是一種風力發電機組偏航系統運行測試裝置，其進一步優選技術方案是：所述偏航傳動裝置設置為傳動齒輪組，在偏航軸承上設置有齒輪，偏航電機通過傳動齒輪組與偏航軸承齒輪嚙合。

本發明是一種風力發電機組偏航系統運行測試裝置，其進一步優選技術方案是：該裝置還設置有為整個裝置提供備用電能的備用電源。

本發明還提供了一種采用上述風力發電機組偏航系統運行測試裝置進行風力發電機組偏航系統運行的測試方法，其步驟如下：

（1）給PLC一個模擬的風向矢量變化值，PLC經過運算處理后驅動偏航電機進行動作，帶動偏航軸承轉動，實現偏航系統對風；

（2）在偏航軸承轉動過程中，偏航計數器將采集到的偏航電機轉動圈數反饋到PLC，PLC經過運算后得到偏航軸承的轉動角度；

（3）在偏航軸承轉動過程中，PLC控制液壓站為偏航剎車卡鉗提供一定的壓力，從而使偏航軸承在轉動過程中有一定的阻尼，保證偏航系統平穩偏航，同時，壓力傳感器會將此壓力值反饋給PLC，由PLC控制此壓力值的大小；

（4）在偏航軸承轉動過程中，PLC通過液位傳感器反饋的偏航軸承內的潤滑油脂量來控制是否啟動潤滑裝置；

（5）PLC根據偏航計數器采集到的數據運算得出偏航軸承的轉動角度，當該角度與風向變化角度一致時，PLC控制偏航電機內的電子剎車閉合，偏航電機停止工作，偏航系統的被動偏航過程結束。

本發明是一種風力發電機組偏航系統運行的測試方法，其進一步優選的技術方案是，該測試方法還包括當偏航系統向同一個方向連續轉動時對控制系統設定的緊急停機值的測試方法，其步驟如下：

（1）將PLC模擬的風向矢量變化值逐漸靠近緊急停機值，此時偏航系統在控制系統的控制下連續轉動直至PLC模擬的風向矢量變化值超過緊急停機值，此時觸發控制系統的緊急停機設定程序；

（2）PLC控制偏航電機反轉，直至偏航系統轉動到初始角度；

（3）在此過程中，液壓站不工作，偏航剎車卡鉗沒有壓力，偏航軸承快速轉動到初始位置。

本發明還提供了一種采用上述風力發電機組偏航系統運行測試裝置進行風力發電機組偏航系統運行的測試方法，其步驟如下：

（1）給PLC一個模擬的風向風速指令，該風速超過風機的最大設定值，然后通過控制面板給PLC一個模擬的葉片角度89°即葉片處于收槳狀態的指令，PLC控制偏航電機帶動偏航軸承轉動，使偏航系統主動偏航風向180°，此時，PLC控制偏航電機內的電子剎車閉合，偏航電機停止運行，偏航系統的主動偏航過程結束；

（2）給PLC一個模擬的風向風速指令，該風速超過風機的最大設定值，然后通過控制面板給PLC一個模擬的葉片角度0°即葉片處于開槳狀態的指令，PLC控制偏航電機帶動偏航軸承轉動，使偏航系統主動偏航風向90°，此時，PLC控制偏航電機內的電子剎車閉合，偏航電機停止運行，偏航系統的主動偏航過程結束；

（3）在步驟（1）和（2）的主動偏航過程中，液壓站停止工作，即偏航剎車卡鉗不受壓力，偏航軸承在轉動過程中沒有阻尼，偏航系統實現快速偏航。

本發明是一種風力發電機組偏航系統運行的測試方法，其進一步優選的技術方案是：在上述步驟（1）和（2）的主動偏航過程中，當出現緊急情況造成供電丟失使PLC接收不到信號的情況發生時，該裝置還設置有為整個裝置提供備用電能的備用電源，以保證偏航系統的正常運行。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明設計合理，使用方便，操作簡單，能完整的測試風力發電機組偏航系統運行的整個過程，包括被動偏航過程、主動偏航過程、被動偏航過程中偏航系統向一個方向連續轉動時對控制系統設定的緊急停機值的測試過程，以及主動偏航過程中出現緊急斷電情況時備用電源的運行情況，利用它能夠在工廠內完整地檢測出偏航系統的性能是否符合現場運行要求。

附圖說明

圖1為本發明風力發電機組偏航系統運行測試裝置的一種結構示意圖。

具體實施方式

以下參照附圖舉例說明，進一步描述本發明的具體技術方案，以便于本領域的技術人員進一步地理解本發明，而不構成對其權利的限制。

實施例1，參照圖1，一種風力發電機組偏航系統運行測試裝置，該裝置包括控制系統和偏航系統；

所述偏航系統包括偏航軸承1和機架3，在機架3上部固定安裝有液壓站6，在機架3內部固定安裝有偏航電機4、偏航傳動裝置5和潤滑裝置7，所述偏航軸承1固定安裝在機架3下部，在偏航軸承1上方設置有與偏航軸承1固定連接的偏航剎車盤2，在偏航剎車盤2的上下側設置有為偏航軸承1提供一定阻尼的偏航剎車卡鉗8，所述偏航剎車卡鉗8通過油管與液壓站6連接，所述偏航電機4通過偏航傳動裝置5與偏航軸承1連接，在偏航電機4內還設置有電子剎車；所述潤滑裝置7包括潤滑油管，所述潤滑油管通入偏航軸承1內為偏航軸承1提供潤滑油脂；

所述控制系統包括PLC10和數據采集器，所述數據采集器包括用于檢測偏航電機轉動圈數的偏航計數器9、用于檢測偏航軸承潤滑油脂量的液位傳感器和用于檢測液壓站向偏航剎車卡鉗提供壓力大小的壓力傳感器；

所述偏航電機4、電子剎車、液壓站6、潤滑裝置7、偏航計數器9、液位傳感器和壓力傳感器分別與PLC電連接。

實施例2，實施例1所述的一種風力發電機組偏航系統運行測試裝置中：所述偏航傳動裝置5設置為傳動齒輪組，在偏航軸承1上設置有齒輪，偏航電機4通過傳動齒輪組與偏航軸承齒輪嚙合。

實施例3，實施例1或2所述的一種風力發電機組偏航系統運行測試裝置中：該裝置還設置有為整個裝置提供備用電能的備用電源。

實施例4，一種利用實施例1-3任一項所述的風力發電機組偏航系統運行測試裝置進行風力發電機組偏航系統運行的測試方法，其步驟如下：

（1）給PLC一個模擬的風向矢量變化值，PLC經過運算處理后驅動偏航電機進行動作，帶動偏航軸承轉動，實現偏航系統對風；

（2）在偏航軸承轉動過程中，偏航計數器將采集到的偏航電機轉動圈數反饋到PLC，PLC經過運算后得到偏航軸承的轉動角度；

（3）在偏航軸承轉動過程中，PLC控制液壓站為偏航剎車卡鉗提供一定的壓力，從而使偏航軸承在轉動過程中有一定的阻尼，保證偏航系統平穩偏航，同時，壓力傳感器會將此壓力值反饋給PLC，由PLC控制此壓力值的大?。?/p>

（4）在偏航軸承轉動過程中，PLC通過液位傳感器反饋的偏航軸承內的潤滑油脂量來控制是否啟動潤滑裝置；

實施例5，實施例4中所述的一種風力發電機組偏航系統運行的測試方法中，該測試方法還包括當偏航系統向同一個方向連續轉動時對控制系統設定的緊急停機值的測試方法，其步驟如下：

（2）PLC控制偏航電機反轉，直至偏航系統轉動到初始角度；

（3）在此過程中，液壓站不工作，偏航剎車卡鉗沒有壓力，偏航軸承快速轉動到初始位置。