[发明专利]风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量装置和方法

说明书

本发明提供了一种风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量装置和方法。所述的风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量装置，包括智能控制运算单元、设于风力发电机组的脉冲数齿盘上的接近开关、用于测量风向与机舱夹角θ的风向标、用于测量风速v的风速计、用于测量直流母线电压Udc的电压传感器、用于测量直流负载电流I的电流传感器和主轴制动系统，所述的主轴制动系统包括用于检测刹车位置并测量刹车间隙的刹车到位反馈装置和用于驱动主轴制动器执行刹车动作的驱动装置。本发明应用范围广，适用于所有含主轴制动器的风力发电机组。

技术领域

本发明涉及一种主轴制动力矩的测量装置和方法，提出一种利用转动惯量与扭矩的关系，测量主轴制动力矩的设计方法。用于风力发电机组主轴制动器制动力矩的测量，属于风力发电技术领域。

背景技术

近年来，资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重视开发和利用可再生、且无污染的风能资源。自80年代以来，风能利用的主要趋势是风力发电。随着现代技术的发展，风力发电迅猛发展，其占整个能源利用的比重越来越大。随着风电技术日趋成熟，越来越多的风力发电相关人员认识到了机组安全稳定运行的重要性，而风力发电机组主轴制动系统就是影响机组安全稳定运行关键的一环。因此，合理、准确测量主轴制动力矩显得尤为重要。

当前中小型风力发电机组主轴制动系统主要由制动器、磨擦盘、驱动和电控系统组成。制动器主要有液压制动、电动制动、气动制动三大类型。不管选用哪种类型的制动器，制动器上都含有磨擦块，当磨擦块磨损至一定程度后，如果继续使用，不仅损伤磨擦盘，更影响制动效果，威胁风力发电机组的安全。

主轴制动器的制动性是风力发电系统的主要性能之一，制动性能的检测对所有风力发电机组都极其重要的。主轴制动器的制动性关系到机组与人的安全，它是风力发电机组安全、稳定运行的重要保障。资料表明，因制动不良而导致的风力发电机组飞车、损坏占事故总数的比重很大。风力发电机组本身是一个复杂的系统，在机组运行过程中，风轮、主轴总成之间都在转动，机组本身也存在不同程度的震动，随着时间的推移，各系统的运行状态都会发生变化，机组状况将不断恶化，造成风力发电机组各种性能的下降，从而使其发生故障的可能性逐渐增加，造成风力发电机组安全隐患的大量聚合。随着风力发电装机数量的增加和风电技术的日趋成熟，风力发电系统对主轴制动性能的要求也愈来愈高。

摩擦块厚度的检测虽是一种最直观、最真实的一种检测方法，但这种检测方法只能检测制动块自身，不能检测主轴制动系统其他组件，也就是说，这种检测方法不够全面，不能够很好的了解当前制动器的制动性能。而人工检查受机舱空间、恶劣的现场环境局限性，存在一定的瑕疵，也受检查人员的工作技能和工作态度影响。因这些局限性，需要一种新的测量方法，对风力发电机组主轴制动器的性能进行检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种主轴制动器的测量装置和方法，以解决制动器定量分析难得问题：根据当前风速、风轮转速、直流母线电压、负载电流，计算主轴制动器制动力矩的大小。这种测量方法简单快捷，不需要额外增加机组硬件成本，与传统的检测方法一同使用，可以更精准、更全面的了解机组主轴制动器的状态，提高系统的安全性与稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量装置，其特征在于，包括智能控制运算单元D1、设于风力发电机组的脉冲数齿盘上的接近开关D2、用于测量风向与机舱夹角θ的风向标D3、用于测量风速v的风速计D4、用于测量直流母线电压Udc的电压传感器D5、用于测量直流负载电流I的电流传感器D6和主轴制动系统，所述的主轴制动系统包括用于检测刹车位置并测量刹车间隙的刹车到位反馈装置D7和用于驱动主轴制动器执行刹车动作的驱动装置D8。