[发明专利]一种保护塔筒扭转的控制方法

说明书

本发明提供一种保护塔筒扭转的控制方法，包括以下步骤：检测机舱前、后方向的加速度值；根据加速度值计算塔筒的扭转弧度值；根据扭转弧度值，按照保护塔筒扭转控制策略对风力发电机组进行保护控制；保护塔筒扭转控制策略设置有第一阈值、第二阈值，两个阈值结合扭转弧度值分区域，采用对发电机降转速或以固定转速斜率停机的方式，对风力发电机组进行保护控制。本发明可以解决风力发电机组在偏航过程中因塔筒扭转振动过大而对塔筒造成破坏的技术问题。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种保护塔筒扭转的控制方法。

背景技术

水平轴风力发电机组的机械结构主要由塔筒、机舱、轮毂组成。在风力发电机组的运行过程中，由于风的多变性以及塔筒自身结构、刚度和阻尼的综合条件影响，会引起塔筒结构的振动。塔筒振动引起的故障也是风力发电机组运行过程中最重要、最常见的故障之一，塔筒振动会导致塔筒结构的变形、附加应力、结构强度变化等，从而影响风力发电机组的寿命，严重时将导致风力发电机组倒塌。因此，对风力发电机组的塔筒振动监测保护研究有着重要的现实意义。

风力发电机组塔筒的振动主要有三种形式，分别为前后弯曲振动、左右弯曲振动以及扭转振动，目前，风力发电机组通常只监测了前后弯曲振动、左右弯曲振动，未对扭转振动进行监测；仅在有特殊测试需求时，使用应力贴片或三轴传感器的方式对扭转振动进行监测，只作为数据收集使用。风力发电机组也没有设置对于塔筒扭转振动相应的控制保护策略，可能会出现风力发电机组在偏航过程中，因塔筒扭转振动过大而造成的对塔筒造成破坏。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种保护塔筒扭转的控制方法，以解决现有技术中存在的风力发电机组在偏航过程中因塔筒扭转振动过大而对塔筒造成破坏的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，提供了一种保护塔筒扭转的控制方法，包括以下步骤：

检测机舱前、后方向的加速度值；

根据加速度值计算塔筒的扭转弧度值；

根据扭转弧度值，按照保护塔筒扭转控制策略对风力发电机组进行保护控制。

进一步的，使用单轴加速度传感器检测机舱前、后方向的加速度值。

进一步的，单轴加速度传感器为2个，在机舱平台上以塔筒中心为基准对称安装。

进一步的，按照以下公式计算塔筒的扭转弧度值：

在上式中，psi表示塔筒扭转弧度值，J表示塔筒顶部转动惯量，C表示塔筒扭转刚度，az1表示加速度传感器1检测的机舱第一前、后方向加速度值，az2表示加速度传感器2检测的机舱第二前、后方向加速度值，R1表示加速度传感器1与塔筒第一轴心距离，R2表示加速度传感器2与塔筒第二轴心距离。

进一步的，保护塔筒扭转控制策略具体如下：

当塔筒扭转弧度值小于或等于第一阈值时时，风力发电机组继续正常运行；

当塔筒扭转弧度值大于第一阈值、小于或等于第二阈值时，主控系统报出警告，减小桨叶角度，控制发电机转速下降直至低于同步转速，控制发电机转矩控制模式调整为追踪风能吸收控制模式；

当当塔筒扭转弧度值大于第二阈值时，主控系统报出故障，禁止桨叶进行超出预设角度的收桨动作，控制发电机转速按固定斜率下降直至发电机停机，禁止任何方向的偏航动作。

进一步的，第一阈值为塔筒扭转极限载荷的25％～35％，第二阈值为塔筒扭转极限载荷的45～55％。

第二方面，提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；