風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)脈沖數(shù)齒盤，置于脈沖數(shù)齒盤上的接近開 關(guān)D2會(huì)產(chǎn)生脈沖。所述的主軸制動(dòng)系統(tǒng)包括用于檢測(cè)剎車位置并測(cè)量剎車間隙的剎車到位 反饋裝置D7和用于驅(qū)動(dòng)主軸制動(dòng)器執(zhí)行剎車動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)裝置D8。
[0034]所述的智能控制運(yùn)算單元D1為可編程控制器，包括CPU模塊以及與CPU模塊連接的 模擬量采集模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊和通信模塊。可編程控制器的模擬量輸入端接風(fēng)向 標(biāo)D3、風(fēng)速計(jì)D4、電壓傳感器D5和電流傳感器D6的輸出端，可編程控制器的帶高數(shù)計(jì)數(shù)器的 數(shù)字量輸入端接置于脈沖數(shù)齒盤上用于測(cè)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的接近開關(guān)D2;可編程控制器的普通數(shù) 字量輸入端接主軸制動(dòng)系統(tǒng)的剎車到位反饋裝置D7;可編程控制器的數(shù)字量輸出端接主軸 制動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置D8。所述的脈沖數(shù)齒盤為機(jī)構(gòu)齒輪盤，所述的接近開關(guān)D2為電磁感應(yīng) 接近開關(guān)，機(jī)構(gòu)齒輪盤為接近開關(guān)D2提供感應(yīng)點(diǎn)。所述的風(fēng)向標(biāo)D3為風(fēng)向傳感器。所述的風(fēng) 速計(jì)D4為風(fēng)速傳感器。所述電壓傳感器D5為直流霍爾電壓傳感器，。所述電流傳感器D6為直 流霍爾電流傳感器。上述各元器件均為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須組成部件，無需額外增加。
[0035]如圖2所示，所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量方法具體為：
[0036] 采用風(fēng)速計(jì)D4測(cè)量風(fēng)速V并反饋給智能控制運(yùn)算單元D1，智能控制運(yùn)算單元D1進(jìn) 行判斷，當(dāng)風(fēng)速v滿足要求Am/s<v<Bm/s(本實(shí)施例中A為2.5，B為13)且需要測(cè)量風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩時(shí)，通過風(fēng)向標(biāo)D3測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙夾角Θ并反饋給智能控制運(yùn) 算單元D1，智能控制運(yùn)算單元D1判斷機(jī)組是否對(duì)準(zhǔn)風(fēng)，即判斷風(fēng)向與機(jī)艙夾角Θ是否為-5° ~5° (即近似為0)，如若機(jī)組未對(duì)準(zhǔn)風(fēng)，智能控制運(yùn)算單元D1控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組執(zhí)行偏航對(duì) 風(fēng)動(dòng)作直至風(fēng)向與機(jī)艙夾角Θ為-5°~5° (即近似為0)。啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通過接近開關(guān)D2 測(cè)量風(fēng)輪轉(zhuǎn)速RPM并反饋給智能控制運(yùn)算單元D1，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速RPM>C(本實(shí)施例中，C取值 40rpm)后，智能控制運(yùn)算單元D1控制主軸制動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置D8驅(qū)動(dòng)主軸制動(dòng)器執(zhí)行剎車 動(dòng)作并通過剎車到位反饋裝置D7檢測(cè)剎車位置并測(cè)量剎車間隙。從主軸制動(dòng)器開始動(dòng)作至 剎車到位的時(shí)間T內(nèi)，每隔ΛΤ= 1000ms時(shí)間段，智能控制運(yùn)算單元D1記錄當(dāng)前風(fēng)速V、當(dāng)前 風(fēng)向Θ、當(dāng)前風(fēng)輪轉(zhuǎn)速RPM、當(dāng)前直流母線電壓Udc和當(dāng)前直流負(fù)載電流I并按照下式計(jì)算風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器制動(dòng)力矩Tbr eak:
[0037] Tbreak = Ja+Twind-Tload,
[0038]
[0039]
[0040]
[0041 ]其中，J為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組物理特性決定，本實(shí)施例中J為 20000kg.m2;a為風(fēng)輪角加速度，計(jì)算公式如上所示；Pi為圓周率，本實(shí)施例中Pi取值為 3.14;R為風(fēng)輪半徑，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特征量，為定值，本實(shí)施例中R取值為10.5m;P為空氣密 度，本實(shí)施例中P取值為1.29kg/m3;Cp為風(fēng)能利用系數(shù)，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組翼形設(shè)計(jì)特性決 定;Twind為風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩，計(jì)算公式如上所示;V為當(dāng)前測(cè)量實(shí)時(shí)風(fēng)速，由風(fēng)速傳感器測(cè)量得到； Tload為當(dāng)前負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
[0042]在機(jī)組風(fēng)輪運(yùn)行過中，由智能控制運(yùn)算單元D1主動(dòng)發(fā)命令給制動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置D8 進(jìn)行剎車制動(dòng)，當(dāng)剎車到位T(T= 1000ms)時(shí)間后，控制主軸制動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置D8驅(qū)動(dòng)主 軸制動(dòng)器釋放剎車。在剎車制動(dòng)和釋放過程中，機(jī)組變化狀態(tài)，智能控制運(yùn)算單元D1采樣以 上計(jì)算公式需要參數(shù)，進(jìn)行主軸制動(dòng)力矩Tbreak計(jì)算。
[0043]據(jù)上所述，每隔ΛΤ時(shí)間，智能控制運(yùn)算單元D1可以得出一組從主軸制動(dòng)器開始剎 車到剎車完成的一組制動(dòng)力矩值。根據(jù)這組數(shù)據(jù)，可以得出當(dāng)前主軸剎車過程中主軸制動(dòng) 器的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)歷史的數(shù)據(jù)記錄，分析得出主軸制動(dòng)器的壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，其特征在于，包括智能控制 運(yùn)算單元(Dl)、設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的脈沖數(shù)齒盤上的接近開關(guān)(D2)、用于測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙 夾角Θ的風(fēng)向標(biāo)(D3)、用于測(cè)量風(fēng)速V的風(fēng)速計(jì)(D4)、用于測(cè)量直流母線電壓Udc的電壓傳感 器(D5)、用于測(cè)量直流負(fù)載電流I的電流傳感器(D6)和主軸制動(dòng)系統(tǒng)，所述的主軸制動(dòng)系統(tǒng) 包括用于檢測(cè)剎車位置并測(cè)量剎車間隙的剎車到位反饋裝置(D7)和用于驅(qū)動(dòng)主軸制動(dòng)器 執(zhí)行剎車動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)裝置(D8)。2. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述的智能控制運(yùn)算單元(Dl)為可編程控制器，可編程控制器的模擬量輸入端接風(fēng)向標(biāo) (D3)、風(fēng)速計(jì)(D4)、電壓傳感器(D5)和電流傳感器(D6)的輸出端，可編程控制器的帶高數(shù)計(jì) 數(shù)器的數(shù)字量輸入端接置于脈沖數(shù)齒盤上用于測(cè)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的接近開關(guān)(D2);可編程控制器 的普通數(shù)字量輸入端接主軸制動(dòng)系統(tǒng)的剎車到位反饋裝置(D7);可編程控制器的數(shù)字量輸 出端接主軸制動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置(D8)。3. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述的脈沖數(shù)齒盤為機(jī)構(gòu)齒輪盤。4. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述的接近開關(guān)(D2)為電磁感應(yīng)接近開關(guān)。5. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述的風(fēng)向標(biāo)(D3)為風(fēng)向傳感器。6. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述的風(fēng)速計(jì)(D4)為風(fēng)速傳感器。7. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述電壓傳感器(D5)為直流霍爾電壓傳感器。8. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，其特征在于， 所述電流傳感器(D6)為直流霍爾電流傳感器。9. 一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量方法，其特征在于，采用權(quán)利要求 1-9中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，具體步驟包括： 采用風(fēng)速計(jì)(D4)測(cè)量風(fēng)速V并反饋給智能控制運(yùn)算單元(Dl)，智能控制運(yùn)算單元(Dl) 進(jìn)行判斷，當(dāng)風(fēng)速V滿足要求Am/S<v<Bm/S且需要測(cè)量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力 矩時(shí)，通過風(fēng)向標(biāo)(D3)測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙夾角Θ并反饋給智能控制運(yùn)算單元(Dl)，智能控制運(yùn) 算單元(Dl)判斷風(fēng)向與機(jī)艙夾角Θ是否在-5°與5°之間，如若風(fēng)向與機(jī)艙夾角Θ的絕對(duì)值大 于5°，智能控制運(yùn)算單元(Dl)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組執(zhí)行偏航對(duì)風(fēng)動(dòng)作直至風(fēng)向與機(jī)艙夾角Θ 在-5°與5°之間，啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通過接近開關(guān)(D2)測(cè)量風(fēng)輪轉(zhuǎn)速RPM并反饋給智能控 制運(yùn)算單元(Dl)，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，智能控制運(yùn)算單元(Dl)控制主軸制動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng) 裝置(D8)驅(qū)動(dòng)主軸制動(dòng)器執(zhí)行剎車動(dòng)作并通過剎車到位反饋裝置(D7)檢測(cè)剎車位置并測(cè) 量剎車間隙，從主軸制動(dòng)器開始動(dòng)作至剎車到位的時(shí)間T內(nèi)，每隔△ T時(shí)間段，智能控制運(yùn)算 單元(Dl)記錄當(dāng)前風(fēng)速V、當(dāng)前風(fēng)向Θ、當(dāng)前風(fēng)輪轉(zhuǎn)速RPM、當(dāng)前直流母線電壓Udc和當(dāng)前直流 負(fù)載電流I并按照下式計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器制動(dòng)力矩Tbr eak: Tbreak=Ja+Twind-Tload，其中，J為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;Pi為圓周率;R為風(fēng)輪半徑;P為空氣密度;Cp為風(fēng)能 利用系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置和方法。所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸制動(dòng)器的制動(dòng)力矩的測(cè)量裝置，包括智能控制運(yùn)算單元、設(shè)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的脈沖數(shù)齒盤上的接近開關(guān)、用于測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙夾角θ的風(fēng)向標(biāo)、用于測(cè)量風(fēng)速v的風(fēng)速計(jì)、用于測(cè)量直流母線電壓Udc的電壓傳感器、用于測(cè)量直流負(fù)載電流I的電流傳感器和主軸制動(dòng)系統(tǒng)，所述的主軸制動(dòng)系統(tǒng)包括用于檢測(cè)剎車位置并測(cè)量剎車間隙的剎車到位反饋裝置和用于驅(qū)動(dòng)主軸制動(dòng)器執(zhí)行剎車動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明應(yīng)用范圍廣，適用于所有含主軸制動(dòng)器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
【IPC分類】G01L5/28
【公開號(hào)】CN105424259
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511028159
【發(fā)明人】金濤, 謝文龍, 俞衛(wèi), 袁煒
【申請(qǐng)人】上海致遠(yuǎn)綠色能源股份有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日