[发明专利]一种大型风电机组出现叶片卡死故障的停机顺桨方法

说明书

本发明公开了一种大型风电机组出现叶片卡死故障的停机顺桨方法，包括以下步骤：监测桨距角判断叶片是否卡死、变流器提供制动扭矩、测量叶轮转速以及判断是否顺桨，监测桨距角判断叶片是否卡死，实时监测三个叶片的桨距角，并设定三个叶片的桨距角差值的最大值是否超过3度来判断风电机组叶轮的某一支叶片是否出现了叶片卡死的故障，当存在叶片卡死故障时，记录下发生故障的叶片编号及卡死的叶片桨距角α，以预设的变桨速率使未卡死的其他两支叶片顺桨至指定桨距角β并停止继续顺桨；本发明设计的叶片卡死故障的停机顺桨方法，有效的降低轮毂、主轴、主轴承、轴承座等关键部件在停机过程中需要承受的载荷，从而进一步降低机组的设计成本。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种大型风电机组出现叶片卡死故障的停机顺桨方法。

背景技术

叶片卡死是风电机组设计载荷计算需要考虑的一种故障工况。对于传统的拥有三支叶片的风电机组，某支叶片卡死(出现卡桨状态)而不能完成正常的变桨动作时，机组需要通过其他正常的叶片完成顺桨实现降低叶轮转速完成停机的目标。如果继续带故障运行，由于三支叶片气动不平衡造成的有害载荷会对机组的运行寿命产生巨大影响。

大叶轮直径(超长叶片)是现代的风电机组的发展趋势。通过改变(降低)变桨速率来实现叶片顺桨完成停机动作的传统策略不再满足配备有超长，超重叶片的机组的设计要求。直接且连续的顺桨动作可能会造成轮毂，主轴相关关键部件在停机过程中承受过大的载荷，那么不得不增加机组关键部件的设计强度及成本来应对这种可能发生的情况。因此，需要设计一种应对叶片卡死故障的新停机策略来适应现代大型风电机组的设计要求，降低故障载荷，避免成本增加。

CN201310194005.8提供了一种在单个桨叶卡桨工况下的风力发电机停机方法。该方法利用了非故障叶片桨距角最大值是否达到预设角度来判断叶片的变桨速率(预设值或者保持不动)。如果故障时刻最大桨距角小于预设值，则顺桨到指定位置等待叶轮转速降低。这样单纯靠气动刹车来制动使得叶轮转速降低的效率很低，超时后直接继续顺桨的概率会很大，造成停机载荷过大的概率也会很高。如果故障时刻最大桨距角大于预设值，那么叶片会以给定变桨速率持续顺桨。故障前如果机组处于发电状态，那么故障时刻风速肯定很高，直接顺桨造成停机载荷过大的概率会很高(如果机组不处于发电状态，那么讨论顺桨策略就没有意义)。

CN201711365365.4提供了一种风电机组单叶片卡死故障收桨方法。该方法利用了传感器反馈的多个变量计算出的偏航轴承载荷是否大于预设值来判断顺桨过程中使用的变桨速率。如果计算出的偏航轴承载荷大于预设值，则使用非恒定的变桨速率完成顺桨，如果小于预设值，则使用恒定的变桨速率完成顺桨。该方法对于小型风电机组具有一定的效果，但是对于拥有超长，超重叶片的现代大型机组(特别是海上风电机组)来说，单纯的直接连续顺桨这种方法无论使用什么变桨速率都有可能造成关键部件需要承受的载荷过大。因为只要有顺桨动作，叶片之间的气动不平衡就会变化，仅靠改变变桨速率来完成顺桨停机不能完全实现降低停机载荷的目标。专利中提供的方法还存在另一个缺陷：决定变桨速率的关键数据-偏航轴承载荷，是计算得出的。如何保证用于计算的数学模型与实际机组的误差在允许范围内以及用于计算的多个输入变量的实时性和正确性是值得考虑的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种大型风电机组出现叶片卡死故障的停机顺桨方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大型风电机组出现叶片卡死故障的停机顺桨方法，包括以下步骤：监测桨距角判断叶片是否卡死、变流器提供制动扭矩、测量叶轮转速以及判断是否顺桨，所述监测桨距角判断叶片是否卡死，实时监测三个叶片的桨距角，并设定三个叶片的桨距角差值的最大值是否超过3度来判断风电机组叶轮的某一支叶片是否出现了叶片卡死的故障，当存在叶片卡死故障时，记录下发生故障的叶片编号及卡死的叶片桨距角α，以预设的变桨速率使未卡死的其他两支叶片顺桨至指定桨距角β并停止继续顺桨；