專利名稱：一種海上風電機組的偏航系統(tǒng)及其運行方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種海上風電機組的部件結構及運行方法，特別是海上風電機組的偏航運動系統(tǒng)及其運行方法。
背景技術：
海上風機在運行過程中，可能會因為多種原因出現(xiàn)故障，現(xiàn)在的風電機組在有故障時一般是停運風電機組自動重啟，如果在自檢時還有故障則風電機組停運，進行檢修；但海上風電機組既遠離岸邊又在80米左右的高空，檢修和維護都特別不易，維護成本比陸上的維護成本提高，受海上天氣多變的原因，檢修人員到達風電機組進行巡檢的風險高、難度大、風電機組一旦發(fā)生故障，維修周期加長，將導致風電機組的可利用率降低。所以對風電機組的可靠性提出了更高的要求。風電機組一般出現(xiàn)機械故障的部件大部分有偏航系統(tǒng)，偏航系統(tǒng)的制動器，偏航系統(tǒng)的液壓單元，風輪制動器等大部分跟傳動有關的部件。所以設計一種特別的偏航系統(tǒng)對海上風電機組的可利用率有很重要的現(xiàn)實意義(如風電機組在有故障時，如何保證風電機組能夠在安全的狀態(tài)下，風電機組以故障診斷模式，能夠降功率運行)。風電機組的傳統(tǒng)的偏航系統(tǒng)中，一般包含風向傳感器，偏航控制器，偏航變頻器，偏航減速電機，偏航回轉支撐，偏航制動器等組成。而且一般是一個偏航變頻器帶動幾個偏航減速電機同步運動；那么在偏航變頻器有故障，或者一個偏航減速電機出現(xiàn)故障時，則不能實現(xiàn)偏航功能，那么控制系統(tǒng)會要求整個風電機組停機，這樣就降低風電機組的可利用率。ZL200710191682.9公開了一種用PID和模糊控制結合的偏航控制系統(tǒng)；ZL200810023185. 2公開了一種用減速機驅動偏航回轉支撐的偏航結構； ZL200710059567. 6公開一種用halhch磁體結構永磁電機驅動偏航運動的一種偏航裝置； 但上述這些專利都沒有考慮，如何在偏航系統(tǒng)中的一個部件出現(xiàn)問題時(如含偏航電機的偏航驅動或偏航變頻器的損壞)，風電機組如何繼續(xù)投入到運行，提高海上風電機組的可利用率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種海上風電機組，特別是海上風電機組上偏航系統(tǒng)及其運行方法，該偏航系統(tǒng)能在風電機組出現(xiàn)部分故障時，風電機組仍能在偏航故障模式下根據(jù)控制繼續(xù)發(fā)電，提高可利用率。本發(fā)明的技術方案是通過下述技術方案實現(xiàn)的一種海上風電機組的偏航系統(tǒng)， 包括風向傳感器，偏航控制器，偏航變頻器，偏航減速電機，偏航回轉支撐，偏航制動器，采用分散式的偏航變頻器結構，由一個偏航控制器控制多個偏航變頻器，再由每個偏航變頻器驅動一到多個偏航減速電機來實現(xiàn)偏航運動；偏航控制器通過風速風向儀得到控制信號。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的偏航減速電機和偏航回轉支承通過齒輪嚙合，偏航回轉支撐和偏航制動盤通過螺栓和塔筒上法蘭連接固定，偏航制動器和偏航制動器調整塊通過螺栓和主框架固定，偏航制動器和偏航制動盤盤形成一對摩擦副。作為本發(fā)明的進一步改進，偏航制動器的液壓站通過液壓管為偏航制動器提供正壓力產(chǎn)生偏航摩擦力。一種根據(jù)上述海上風電機組的偏航系統(tǒng)的運行方法，采用一個偏航控制器控制多個偏航變頻器，再由每個偏航變頻器驅動一到多個偏航減速電機來實現(xiàn)偏航運動的運行方法；偏航控制器從風速風向儀得到信號，與內部設定的值做比較如有偏差，則偏航控制器則對偏航變頻器發(fā)出信號，不同功率等級的偏航變頻器帶動一個到多個偏航減速電機。如遇到有偏航變頻器損壞，則偏航控制器1會得到一個偏航變頻器損壞的信號， 那么偏航控制器判斷是哪個偏航變頻器發(fā)生了故障，則偏航控制器試著再次偏航運行，如偏航變頻器反饋的功率夠偏航控制器設定額定值，則能夠偏航運行，就執(zhí)行偏航命令，糾正偏航誤差，風電機組則繼續(xù)發(fā)電。如果有偏航減速電機損壞，偏航控制器會發(fā)現(xiàn)偏航變頻器的功率超出正常范圍， 這時偏航控制器根據(jù)風速風向儀來判斷是偏航減速電機出現(xiàn)故障還是風速超出正常范圍。 如是偏航變頻器的功率大于正常范圍值，則認為是偏航減速電機的輸出小齒輪出現(xiàn)故障， 如果偏航變頻器的功率小于正常范圍值，則認為是偏航減速電機的電機出現(xiàn)了問題，則認為可以繼續(xù)偏航。本發(fā)明的特點在于采用采用分散式的偏航變頻器結構，由一個偏航控制器控制多個偏航變頻器，再由每個偏航變頻器驅動一到多個偏航減速電機來實現(xiàn)偏航運動，可以在一部分風電機組出現(xiàn)故障時，只需要關停出現(xiàn)故障部分的偏航變頻器，則仍可以讓風電機組在偏航故障模式下根據(jù)控制繼續(xù)發(fā)電，提高可利用率。且由于海上風電機組由于功率大，機艙的空間滿足放置多個偏航變頻器，并且由于變頻器的成本與變頻器一般是按照功率等級成比例關系，所以把原來的一個偏航變頻器分成幾個小的變頻器，成本基本沒有增加。


圖1是本發(fā)明的控制結構簡圖。圖2是本發(fā)明的透視圖。圖3是本發(fā)明的局部剖視圖。圖4是本發(fā)明的液壓結構圖。圖中1.偏航控制器，2.偏航變頻器，3.偏航減速電機，4.偏航回轉支撐，5.偏航制動盤，6.偏航制動器，7.偏航制動器調整塊，8.主框架，9.塔筒上法蘭，10.偏航液壓站， 11.風向傳感器，12.液壓管。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如附圖所示，本發(fā)明涉及一種海上風電機組的偏航系統(tǒng)，包括風向傳感器11，偏航控制器1，偏航變頻器2，偏航減速電機3，偏航回轉支撐4，偏航制動器6，采用采用分散式的偏航變頻器結構，由一個偏航控制器1控制多個偏航變頻器2，再由每個偏航變頻器2驅動一到多個偏航減速電機3來實現(xiàn)偏航運動；偏航控制器1通過風向傳感器11得到控制信號。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的偏航減速電機3和偏航回轉支承4通過齒輪嚙合，偏航回轉支撐4和偏航制動盤5通過螺栓和塔筒上法蘭9連接固定，偏航制動器6和偏航制動器調整塊7通過螺栓和主框架8固定，偏航制動器6和偏航制動盤盤5形成一對摩擦副。作為本發(fā)明的進一步改進，偏航制動器的液壓站10通過液壓管12為偏航制動器 6提供正壓力產(chǎn)生偏航摩擦力。作為本發(fā)明的進一步改進，一個偏航控制器1控制多個偏航變頻器2的數(shù)量為2-6 個。一種根據(jù)上述海上風電機組的偏航系統(tǒng)的運行方法
采用一個偏航控制器1控制多個偏航變頻器2，再由每個偏航變頻器2驅動一到多個偏航減速電機3來實現(xiàn)偏航運動的運行方法；偏航控制器1從風向傳感器11得到控制信號； 從風向傳感器11為風速風向儀；偏航控制器1將從風向傳感器11得到的控制信號與內部設定的值做比較，如有偏差，則偏航控制器1則對偏航變頻器2發(fā)出信號，不同功率等級的偏航變頻器帶動一個到多個偏航減速電機3。如遇到有偏航變頻器2損壞，則偏航控制器1會得到一個偏航變頻器2損壞的信號，那么偏航控制器1判斷是哪個偏航變頻器2發(fā)生了故障，則偏航控制器1試著再次偏航運行，如偏航變頻器2反饋的功率夠偏航控制器1設定額定值，則能夠偏航運行，就執(zhí)行偏航命令，糾正偏航誤差，風電機組則繼續(xù)發(fā)電。如果有偏航減速電機3損壞，偏航控制器1會發(fā)現(xiàn)偏航變頻器2的功率超出正常范圍，這時偏航控制器1根據(jù)風向傳感器11來判斷是偏航減速電機3出現(xiàn)故障還是風速超出正常范圍。如是偏航變頻器的功率大于正常范圍值，則認為是偏航減速電機3的輸出小齒輪出現(xiàn)故障，如果偏航變頻器的功率小于正常范圍值，則認為是偏航減速電機3的電機出現(xiàn)了問題，則認為可以繼續(xù)偏航。偏航減速電機3固定在主框架8上，偏航回轉支撐4的內圈也固定在主框架8上， 偏航回轉支撐4的外圈有齒，和偏航減速電機3的輸出小齒輪嚙合。偏航回轉支撐4的外圈和偏航制動盤5和塔筒上法蘭用螺栓聯(lián)結；主框架8和偏航制動器調整塊7與偏航制動器6用螺栓聯(lián)結；偏航制動器6和偏航制動盤形成一對摩擦副。偏航時，偏航變頻器2驅動偏航減速電機3旋轉，偏航減速電機3帶動自己的偏航小齒輪旋轉，由于偏航減速電機3的輸出小齒輪與偏航回轉支撐的外齒嚙合，帶動主框架旋轉，一起帶動偏航制動器6旋轉與偏航制動盤5旋轉，實現(xiàn)主框架8和塔筒上法蘭之間的相對位置的變化，實現(xiàn)偏航功能的實現(xiàn)。偏航時，一般有偏航液壓站10提供偏航制動器6 —個較小的壓力，偏航制動器6 和偏航制動盤5產(chǎn)生偏航阻尼，已讓機艙動作平穩(wěn)，并減輕風載的變化對偏航減速電機3的影響。不偏航時，靠偏航液壓站10提供偏航制動器6 —個比較大的壓力，偏航制動器6 和偏航制動盤5產(chǎn)生一個靜摩擦力，克服風載對機艙的擾動。
權利要求
1.一種海上風電機組的偏航系統(tǒng)，包括風向傳感器，偏航控制器，偏航變頻器，偏航減速電機，偏航回轉支撐，偏航制動器，其特征在于采用分散式的偏航變頻器結構，由一個偏航控制器控制多個偏航變頻器，再由每個偏航變頻器驅動一到多個偏航減速電機來實現(xiàn)偏航運動；偏航控制器通過風速風向儀得到控制信號。
2.按照權利要求1的海上風電機組的偏航系統(tǒng)，其特征在于所述的偏航減速電機和偏航回轉支承通過齒輪嚙合，偏航回轉支撐和偏航制動盤通過螺栓和塔筒上法蘭連接固定，偏航制動器和偏航制動器調整塊通過螺栓和主框架固定，偏航制動器和偏航制動盤盤形成一對摩擦副。
3.按照權利要求2的海上風電機組的偏航系統(tǒng)，其特征在于偏航制動器的液壓站通過液壓管為偏航制動器提供正壓力產(chǎn)生偏航摩擦力。
4.按照權利要求3的海上風電機組的偏航系統(tǒng)，其特征在于一個偏航控制器控制多個偏航變頻器的數(shù)量為2-6個。
5.按照權利要求3的海上風電機組的偏航系統(tǒng)，其特征在于偏航減速電機固定在主框架上，偏航回轉支撐的內圈也固定在主框架上，偏航回轉支撐的外圈有齒，和偏航減速電機的輸出小齒輪嚙合。
6.按照權利要求5的海上風電機組的偏航系統(tǒng)，其特征在于偏航回轉支撐的外圈和偏航制動盤和塔筒上法蘭用螺栓聯(lián)結；主框架和偏航制動器調整塊與偏航制動器用螺栓聯(lián)結；偏航制動器和偏航制動盤形成一對摩擦副。
7.一種按照權利要求1所述的海上風電機組的偏航系統(tǒng)的運行方法，其特征在于采用一個偏航控制器控制多個偏航變頻器，再由每個偏航變頻器驅動一到多個偏航減速電機來實現(xiàn)偏航運動的運行方法；偏航控制器從風速風向儀得到信號，與內部設定的值做比較如有偏差，則偏航控制器則對偏航變頻器發(fā)出信號，不同功率等級的偏航變頻器帶動一個到多個偏航減速電機。
8.按照權利要求7所述的海上風電機組的偏航系統(tǒng)運行方法，其特征在于如遇到有偏航變頻器損壞，則偏航控制器1會得到一個偏航變頻器損壞的信號，那么偏航控制器判斷是哪個偏航變頻器發(fā)生了故障，則偏航控制器試著再次偏航運行，如偏航變頻器反饋的功率夠偏航控制器設定額定值，則能夠偏航運行，就執(zhí)行偏航命令，糾正偏航誤差，風電機組則繼續(xù)發(fā)電。
9.按照權利要求7所述的海上風電機組的偏航系統(tǒng)運行方法，其特征在于如果有偏航減速電機損壞，偏航控制器會發(fā)現(xiàn)偏航變頻器的功率超出正常范圍，這時偏航控制器根據(jù)風速風向儀來判斷是偏航減速電機出現(xiàn)故障還是風速超出正常范圍；如是偏航變頻器的功率大于正常范圍值，則認為是偏航減速電機的輸出小齒輪出現(xiàn)故障，如果偏航變頻器的功率小于正常范圍值，則認為是偏航減速電機的電機出現(xiàn)了問題，則認為可以繼續(xù)偏航。
全文摘要
一種海上風電機組的偏航系統(tǒng)及其運行方法，包括風向傳感器，偏航控制器，偏航變頻器，偏航減速電機，偏航回轉支撐，偏航制動器，其特征在于采用分散式的偏航變頻器結構，由一個偏航控制器控制多個偏航變頻器，再由每個偏航變頻器驅動一到多個偏航減速電機來實現(xiàn)偏航運動；偏航控制器通過風速風向儀得到控制信號。本發(fā)明采用采用分散式的偏航變頻器結構，由一個偏航控制器控制多個偏航變頻器，再由每個偏航變頻器驅動一到多個偏航減速電機來實現(xiàn)偏航運動，可以在一部分風電機組出現(xiàn)故障時，只需要關停出現(xiàn)故障部分的偏航變頻器，則仍可以讓風電機組在偏航故障模式下根據(jù)控制繼續(xù)發(fā)電，提高可利用率。
文檔編號F03D7/00GK102359434SQ20111028067
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權日2011年9月21日
發(fā)明者凡增輝, 熊維軍, 許雄偉, 谷小輝 申請人:南車株洲電力機車研究所有限公司