[发明专利]提升风机安全性能的方法和设备

说明书

提供了一种提升风机安全性能的方法和设备。风机的变桨系统安装有安全保护回路，所述安全保护回路包括反馈信号发生器、安全监控模块和收桨控制器，所述方法包括：通过反馈信号发生器实时检测收桨控制器的工作状态，并输出用于指示所述工作状态的反馈指示信号；通过安全监控模块实时监视反馈信号发生器输出的反馈指示信号；当安全监控模块通过监视所述反馈指示信号确定需要触发收桨动作时，通过安全监控模块产生收桨控制信号；响应于所述收桨控制信号，通过收桨控制器控制变桨执行机构执行收桨。

技术领域

本发明总体说来涉及风电机组的安全性能领域，更具体地说，涉及一种通过创新的变桨安全保护回路来提升风机安全性能的方法及设备。

背景技术

能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力。然而，作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生的能源的储量日趋减少，世界各个国家都在发展风力发电，风力发电作为新能源，已经形成了成熟的规模。

风力发电机组(简称为风机)是将风能转换成电能的设备。变桨装置为可调速的电动机通过齿轮或齿形带驱动叶片的电动方案或者由电磁阀控制液压缸直接作用于变桨轴承的液压变桨系统。在风机设计过程中，需要考虑风机卡桨的工况，即有一支叶片不能回到安全位置的情况，在此工况下机组的轮毂，主轴承载荷会比非故障工况显著增加。

常规的电动变桨仅能够保证2oo3架构下保护叶轮不过速，但3oo3架构下普遍难以保证机组不发生卡桨。现有的液压变桨能够保证2oo3或3oo3架构下PLd的安全等级，在风机设计中这种等级对应的叶片卡桨概率为数十年一次，不能忽略。按照IEC 61400-1-2019中DLC2.2工况对机组故障剔除条件的描述，当故障的复现周期远大于风机的生命周期时对设计的影响才可以忽略。而以DLC2.2等工况为代表的叶片卡桨故障工况中经常会出现由于叶轮受载不平衡引起较大的轮毂中心弯矩，此类载荷对机组的轴系、主轴承、底座、偏航、塔架载荷都有重要影响，在机组设计中常常成为部件尺寸控制载荷，从而影响机组的经济性。

发明内容

本发明的示例性实施例旨在克服上述叶片卡桨概率高使得机组载荷高，从而影响机组的经济性的缺点。

根据本发明的一方法，提供了一种提升风机安全性能的方法，其中，风机的变桨系统安装有安全保护回路，所述安全保护回路包括反馈信号发生器、安全监控模块和收桨控制器，所述方法包括：通过反馈信号发生器实时检测收桨控制器的工作状态，并输出用于指示所述工作状态的反馈指示信号；通过安全监控模块实时监视反馈信号发生器输出的反馈指示信号；当安全监控模块通过监视所述反馈指示信号确定需要触发收桨动作时，通过安全监控模块产生收桨控制信号；响应于所述收桨控制信号，通过收桨控制器控制变桨执行机构执行收桨。

可选地，当所述反馈指示信号与预设信号不同时，安全监控模块可确定需要触发收桨动作。

可选地，安全监控模块可包括可编程逻辑控制器和安全继电器，其中，可编程逻辑控制器的输入与反馈信号发生器的输出连接，可编程逻辑控制器的输出与安全继电器的输入连接，安全继电器的输出作为安全监控模块的输出。

可选地，通过安全监控模块产生收桨控制信号的步骤可包括：当所述反馈指示信号与所述预设信号不同时，可编程逻辑控制器产生并输出收桨指示信号；响应于从可编程逻辑控制器接收到所述收桨指示信号，安全继电器通过断电以产生所述收桨控制信号。

可选地，响应于所述收桨控制信号，通过收桨控制器控制变桨执行机构执行收桨的步骤可包括：响应于所述收桨控制信号，收桨控制器通过断电以控制变桨执行机构执行收桨。

可选地，所述方法还可包括：通过安全继电器从风机主控接收断电信号或收桨指示信号；响应于接收到的断电信号或收桨指示信号，安全继电器通过断电以产生收所述桨控制信号，其中，响应于所述收桨控制信号，通过收桨控制器控制变桨执行机构执行收桨的步骤包括：响应于所述收桨控制信号，收桨控制器通过断电以控制变桨执行机构执行收桨。