專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片結(jié)冰不僅降低了葉片的功率系數(shù)，而且由于葉片質(zhì)量的增重和葉片質(zhì)量的不平衡，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的氣動(dòng)載荷的增加和傳動(dòng)鏈振動(dòng)的加劇，這嚴(yán)重威脅著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)冰主要依靠人為的檢測(cè)結(jié)冰和覆冰融化后重新開機(jī)來現(xiàn)實(shí)。但在偏遠(yuǎn)的地區(qū)及夜晚依靠人來判斷變得不太現(xiàn)實(shí)，這不但影響風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，而且還帶來風(fēng)機(jī)的安全性問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其可以自動(dòng)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否結(jié)冰并根據(jù)設(shè)定自動(dòng)控制停機(jī)和開機(jī)程序，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全和自動(dòng)操作性能。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其包括風(fēng)輪系統(tǒng)、機(jī)艙系統(tǒng)、環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、塔筒、載荷傳感器和計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)，所述風(fēng)輪系統(tǒng)包括葉片、輪轂系統(tǒng)以及其間連接的變槳軸承，所述環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)、所述風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、所述載荷傳感器均與所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)連接并將數(shù)據(jù)傳輸給所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，所述載荷傳感器有四個(gè)，其分別安裝在所述葉片的葉根前緣、后緣、迎風(fēng)面和背壓面位置。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，所述環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)包括安裝在所述機(jī)艙系統(tǒng)頂部的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和濕度傳感器，以測(cè)量在結(jié)冰及結(jié)冰融冰后的風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度并判斷結(jié)冰條件。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，所述風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)檢測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的槳距角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信息并將信息傳輸給所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)根據(jù)所述環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)、所述風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)和所述載荷傳感器的綜合信息進(jìn)行所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開關(guān)機(jī)控制。本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其可以自動(dòng)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否結(jié)冰并根據(jù)設(shè)定自動(dòng)控制停機(jī)和開機(jī)程序，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全和自動(dòng)操作性能。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置的局部剖面示意圖；[0013]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置中的載荷傳感器位置示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制方法中結(jié)冰檢測(cè)并停機(jī)框圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制方法中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰停機(jī)后重新開機(jī)框圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明，使本實(shí)用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置及控制方法的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置的局部剖面示意圖，圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置中的載荷傳感器位置示意圖，如圖I至圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置其包括風(fēng)輪系統(tǒng)、機(jī)艙系統(tǒng)110、環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)(未圖示)、塔筒111、載荷傳感器和計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)(未圖示)，風(fēng)輪系統(tǒng)包括葉片101、輪轂系統(tǒng)109以及其間連接的變槳軸承103，輪轂系統(tǒng)109中主要包括輪轂104，環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(未圖示)、載荷傳感器均與計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)(未圖示)連接并將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)(未圖不)。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，如圖所示，載荷傳感器有四個(gè)，分別為載荷傳感器105、106、107、108，其分別安裝在葉片101的葉根前緣、后緣、迎風(fēng)面和背壓面位置。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112包括安裝在機(jī)艙系統(tǒng)110頂部的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和濕度傳感器，以測(cè)量在結(jié)冰及結(jié)冰融冰后的風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度并判斷結(jié)冰條件。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的槳距角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信息并將信息傳輸給計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)和載荷傳感器105、106、107、108的綜合信息進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開關(guān)機(jī)控制。同時(shí)，本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，還提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制方法，其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置包括風(fēng)輪系統(tǒng)、機(jī)艙系統(tǒng)110、環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)(未圖示)、塔筒111、載荷傳感器和計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)(未圖示)，風(fēng)輪系統(tǒng)包括葉片101、輪轂系統(tǒng)109以及其間連接的變槳軸承103，輪轂系統(tǒng)109中主要包括輪轂104，環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(未圖示)、載荷傳感器均與計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)(未圖示)連接并將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)(未圖示)；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制方法包括步驟a.環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)和載荷傳感器將信息傳輸給計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)部所存儲(chǔ)的結(jié)冰控制決策機(jī)制判斷是否啟動(dòng)停機(jī)程序使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)；b.風(fēng)力發(fā)電機(jī)因結(jié)冰停機(jī)狀態(tài)時(shí)，環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)和載荷傳感器將信息傳輸給計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)部所存儲(chǔ)的開機(jī)條件判斷是否啟動(dòng)開機(jī)程序使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開機(jī)工作。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，步驟a具體地包括環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)112對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量并判斷結(jié)冰條件，風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的槳距角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，載荷傳感器分別安裝在葉片101的葉根前緣、后緣、迎風(fēng)面和背壓面位置，并將檢測(cè)到的信息傳輸給計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)從而判斷是否啟動(dòng)停機(jī)程序。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，如圖4所示，首先檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(簡(jiǎn)稱風(fēng)機(jī))的運(yùn)行狀態(tài)步驟210，接著進(jìn)行結(jié)冰狀態(tài)監(jiān)控步驟220，是否具備結(jié)冰條件步驟230，包括分別采用溫度傳感器和濕度傳感器對(duì)環(huán)境中的溫度和濕度進(jìn)行檢測(cè)，若不滿足結(jié)冰條件，則返回結(jié)冰狀態(tài)監(jiān)控步驟220，若滿足結(jié)冰條件，則通過風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)接收來自風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的槳距角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信息，風(fēng)機(jī)葉根載荷測(cè)量傳感器測(cè)得的葉根載荷步驟240、風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器測(cè)得環(huán)境風(fēng)速和風(fēng)向步驟241，接受風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)中的槳距角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速步驟242，之后將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)與風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)專家數(shù)據(jù)庫或載荷計(jì)算風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)允許極限數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)估，通過結(jié)冰控制決策機(jī)制步驟250控制風(fēng)機(jī)在結(jié)冰條件下是否啟動(dòng)停機(jī)程序步驟260。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，所述步驟b具體地包括所述環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量并判斷結(jié)冰條件，所述載荷傳感器分別安裝在所述葉片的葉根前緣、后緣、迎風(fēng)面和背壓面位置并判斷所述葉片的固有頻率是否在設(shè)定范圍內(nèi)，所述風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)檢測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的槳距角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速并判斷風(fēng)速估計(jì)值是否在設(shè)定范圍內(nèi)，并將檢測(cè)到的信息傳輸給所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)從而判斷是否啟動(dòng)開機(jī)程序。如圖5所示，在風(fēng)機(jī)覆冰后停機(jī)狀態(tài)步驟310，由溫度傳感器和濕度傳感器檢測(cè)環(huán)境條件是否具備結(jié)冰條件步驟320，若不具備結(jié)冰條件，則通過風(fēng)機(jī)葉根載荷測(cè)量傳感器進(jìn)行檢測(cè)步驟331，接著進(jìn)行風(fēng)機(jī)低轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn)步驟330，經(jīng)判斷風(fēng)機(jī)的固有頻率是否在設(shè)定范圍步驟340，因結(jié)冰后期固有頻率將會(huì)發(fā)生變化，若不滿足則返回風(fēng)機(jī)覆冰后停機(jī)狀態(tài)步驟310，若滿足則進(jìn)行風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器的檢測(cè)步驟350，并確定風(fēng)速的估計(jì)值是否在開機(jī)設(shè)定范圍步驟360，若不在該范圍內(nèi)，則返回風(fēng)機(jī)覆冰后停機(jī)狀態(tài)步驟310，若在該范圍內(nèi)，則啟動(dòng)開機(jī)程序步驟370本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，載荷傳感器預(yù)埋于葉根可以有效的防止載荷傳感器受電磁、雷電和腐蝕的侵?jǐn)_，提高了抗電磁干擾能力。環(huán)境條件測(cè)量系統(tǒng)112包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫度和濕度傳感器，用以對(duì)環(huán)境條件的測(cè)量，并通過通信進(jìn)行狀態(tài)控制。本實(shí)用新型具體實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)冰控制決策機(jī)制和風(fēng)機(jī)停機(jī)后開機(jī)的葉片固有頻率的判斷。計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)集成了設(shè)計(jì)載荷允許的葉片根部最大允許的載荷、風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)條件測(cè)試得到的專家系統(tǒng)知識(shí)和風(fēng)機(jī)覆冰低速空轉(zhuǎn)下的固有頻率模式識(shí)別信號(hào)等系統(tǒng)組成，通過這些條件及包括環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)等來通過內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行模擬的有效判斷，從而來觸發(fā)相應(yīng)的動(dòng)作機(jī)制。本實(shí)用新型具體實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置及控制方法，首先，其可以自動(dòng)診斷在覆冰威脅風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全的情況下執(zhí)行關(guān)機(jī)策略；而在覆冰對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不產(chǎn)生安全威脅的情況下正常發(fā)電，從而提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的年發(fā)電小時(shí)數(shù)；其次，具備在覆冰停機(jī)且覆冰融化后的重新開機(jī)的自動(dòng)診斷功能，即在停機(jī)后，可以自動(dòng)判斷在覆冰融化到哪種程度下可以自動(dòng)重新開機(jī)，從而提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的年發(fā)電小時(shí)數(shù)；再次，可以根據(jù)覆冰檢測(cè)情況，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行開、關(guān)機(jī)控制，可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)和夜晚實(shí)現(xiàn)覆冰及融冰后的開、關(guān)機(jī)自動(dòng)控制。本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置及控制方法，其可以自動(dòng)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否結(jié)冰并根據(jù)設(shè)定自動(dòng)控制停機(jī)和開機(jī)程序，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全和自動(dòng)操作性能。在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是以上描述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本實(shí)用新型不受上面公開的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其特征在于，包括風(fēng)輪系統(tǒng)、機(jī)艙系統(tǒng)、環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、塔筒、載荷傳感器和計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)，所述風(fēng)輪系統(tǒng)包括葉片、輪轂系統(tǒng)以及其間連接的變槳軸承，所述環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)、所述風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、所述載荷傳感器均與所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)連接并將數(shù)據(jù)傳輸給所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其特征在于，所述載荷傳感器有四個(gè)，其分別安裝在所述葉片的葉根前緣、后緣、迎風(fēng)面和背壓面位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其特征在于，所述環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)包括安裝在所述機(jī)艙系統(tǒng)頂部的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和濕度傳感器，以測(cè)量在結(jié)冰及結(jié)冰融冰后的風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度并判斷結(jié)冰條件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)檢測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的槳距角和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信息并將信息傳輸給所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)根據(jù)所述環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)、所述風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)和所述載荷傳感器的綜合信息進(jìn)行所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開關(guān)機(jī)控制。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置，其包括風(fēng)輪系統(tǒng)、機(jī)艙系統(tǒng)、環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、塔筒、載荷傳感器和計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)，所述風(fēng)輪系統(tǒng)包括葉片、輪轂系統(tǒng)以及其間連接的變槳軸承，所述環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)、所述風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、所述載荷傳感器均與所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)連接并將數(shù)據(jù)傳輸給所述計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)。本實(shí)用新型可以自動(dòng)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否結(jié)冰并根據(jù)設(shè)定自動(dòng)控制停機(jī)和開機(jī)程序，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全和自動(dòng)操作性能。
文檔編號(hào)F03D7/04GK202768252SQ20122041713
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者潘愛華, 王安正, 于長生, 蔣紅武 申請(qǐng)人:南京風(fēng)電科技有限公司