本发明涉及一种风力发电机组偏航系统运行情况的测试装置与测试方法。
背景技术：
自然界的风，方向和速度经常变化，为了使风力发电机组能够有效的捕捉风能，设置了对风装置以跟踪风向的变化，保证风机始终处于迎风状态。风力发电机组的偏航系统也称为对风装置，其主要作用在于当风向变化时，能够快速平稳的对准风向，以便风轮获得最大的风能。在目前的风机类型中，几乎所有水平轴的风电机组都要被动偏航，即使用一个带有电动机及齿轮箱的机构来保持风电机组对风偏航，当主控系统接收到测风装置因风向变化产生的电信号，经过比较后主控系统给偏航系统发出指令，偏航电机开始运转，通过偏航驱动装置驱动偏航轴承来实现偏航。当风速特别大时，比如海上风力发电机组遭遇强风，此时主控检测到风速超出设定值，会触发安全系统实现紧急停机，如果此时变桨不能及时收桨，那会对风机造成很大影响，如果风机能够主动偏航，及时远离主风向，会对风机起到保护作用。因此，在风机安装前，对风力发电机组偏航系统在被动偏航和主动偏航运行过程中的测试就尤为重要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种操作方便、在工厂内就可完整地测试偏航系统运行情况的风力发电机组偏航系统运行测试装置。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供了一种采用上述风力发电机组偏航系统运行测试装置进行风力发电机组偏航系统运行的测试方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种风力发电机组偏航系统运行测试装置，其特点是，该装置包括控制系统和偏航系统；
所述偏航系统包括偏航轴承和机架，在机架上部固定安装有液压站，在机架内部固定安装有偏航电机、偏航传动装置和润滑装置，所述偏航轴承固定安装在机架下部，在偏航轴承上方设置有与偏航轴承固定连接的偏航刹车盘，在偏航刹车盘的上下侧设置有为偏航轴承提供一定阻尼的偏航刹车卡钳，所述偏航刹车卡钳通过油管与液压站连接，所述偏航电机通过偏航传动装置与偏航轴承连接，在偏航电机内还设置有电子刹车；所述润滑装置包括润滑油管，所述润滑油管通入偏航轴承内为偏航轴承提供润滑油脂；
所述控制系统包括PLC和数据采集器，所述数据采集器包括用于检测偏航电机转动圈数的偏航计数器、用于检测偏航轴承润滑油脂量的液位传感器和用于检测液压站向偏航刹车卡钳提供压力大小的压力传感器；
所述偏航电机、电子刹车、液压站、润滑装置、偏航计数器、液位传感器和压力传感器分别与PLC电连接。
本发明是一种风力发电机组偏航系统运行测试装置，其进一步优选技术方案是：所述偏航传动装置设置为传动齿轮组，在偏航轴承上设置有齿轮，偏航电机通过传动齿轮组与偏航轴承齿轮啮合。
本发明是一种风力发电机组偏航系统运行测试装置，其进一步优选技术方案是：该装置还设置有为整个装置提供备用电能的备用电源。
本发明还提供了一种采用上述风力发电机组偏航系统运行测试装置进行风力发电机组偏航系统运行的测试方法，其步骤如下：
（1）给PLC一个模拟的风向矢量变化值，PLC经过运算处理后驱动偏航电机进行动作，带动偏航轴承转动，实现偏航系统对风；
（2）在偏航轴承转动过程中，偏航计数器将采集到的偏航电机转动圈数反馈到PLC，PLC经过运算后得到偏航轴承的转动角度；
（3）在偏航轴承转动过程中，PLC控制液压站为偏航刹车卡钳提供一定的压力，从而使偏航轴承在转动过程中有一定的阻尼，保证偏航系统平稳偏航，同时，压力传感器会将此压力值反馈给PLC，由PLC控制此压力值的大小；
（4）在偏航轴承转动过程中，PLC通过液位传感器反馈的偏航轴承内的润滑油脂量来控制是否启动润滑装置；
（5）PLC根据偏航计数器采集到的数据运算得出偏航轴承的转动角度，当该角度与风向变化角度一致时，PLC控制偏航电机内的电子刹车闭合，偏航电机停止工作，偏航系统的被动偏航过程结束。
本发明是一种风力发电机组偏航系统运行的测试方法，其进一步优选的技术方案是，该测试方法还包括当偏航系统向同一个方向连续转动时对控制系统设定的紧急停机值的测试方法，其步骤如下：
（1）将PLC模拟的风向矢量变化值逐渐靠近紧急停机值，此时偏航系统在控制系统的控制下连续转动直至PLC模拟的风向矢量变化值超过紧急停机值，此时触发控制系统的紧急停机设定程序；
（2）PLC控制偏航电机反转，直至偏航系统转动到初始角度；
（3）在此过程中，液压站不工作，偏航刹车卡钳没有压力，偏航轴承快速转动到初始位置。
本发明还提供了一种采用上述风力发电机组偏航系统运行测试装置进行风力发电机组偏航系统运行的测试方法，其步骤如下：
（1）给PLC一个模拟的风向风速指令，该风速超过风机的最大设定值，然后通过控制面板给PLC一个模拟的叶片角度89°即叶片处于收桨状态的指令，PLC控制偏航电机带动偏航轴承转动，使偏航系统主动偏航风向180°，此时，PLC控制偏航电机内的电子刹车闭合，偏航电机停止运行，偏航系统的主动偏航过程结束；
（2）给PLC一个模拟的风向风速指令，该风速超过风机的最大设定值，然后通过控制面板给PLC一个模拟的叶片角度0°即叶片处于开桨状态的指令，PLC控制偏航电机带动偏航轴承转动，使偏航系统主动偏航风向90°，此时，PLC控制偏航电机内的电子刹车闭合，偏航电机停止运行，偏航系统的主动偏航过程结束；
（3）在步骤（1）和（2）的主动偏航过程中，液压站停止工作，即偏航刹车卡钳不受压力，偏航轴承在转动过程中没有阻尼，偏航系统实现快速偏航。
本发明是一种风力发电机组偏航系统运行的测试方法，其进一步优选的技术方案是：在上述步骤（1）和（2）的主动偏航过程中，当出现紧急情况造成供电丢失使PLC接收不到信号的情况发生时，该装置还设置有为整个装置提供备用电能的备用电源，以保证偏航系统的正常运行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计合理，使用方便，操作简单，能完整的测试风力发电机组偏航系统运行的整个过程，包括被动偏航过程、主动偏航过程、被动偏航过程中偏航系统向一个方向连续转动时对控制系统设定的紧急停机值的测试过程，以及主动偏航过程中出现紧急断电情况时备用电源的运行情况，利用它能够在工厂内完整地检测出偏航系统的性能是否符合现场运行要求。
附图说明
图1为本发明风力发电机组偏航系统运行测试装置的一种结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图举例说明，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，参照图1，一种风力发电机组偏航系统运行测试装置，该装置包括控制系统和偏航系统；
所述偏航系统包括偏航轴承1和机架3，在机架3上部固定安装有液压站6，在机架3内部固定安装有偏航电机4、偏航传动装置5和润滑装置7，所述偏航轴承1固定安装在机架3下部，在偏航轴承1上方设置有与偏航轴承1固定连接的偏航刹车盘2，在偏航刹车盘2的上下侧设置有为偏航轴承1提供一定阻尼的偏航刹车卡钳8，所述偏航刹车卡钳8通过油管与液压站6连接，所述偏航电机4通过偏航传动装置5与偏航轴承1连接，在偏航电机4内还设置有电子刹车；所述润滑装置7包括润滑油管，所述润滑油管通入偏航轴承1内为偏航轴承1提供润滑油脂；
所述控制系统包括PLC10和数据采集器，所述数据采集器包括用于检测偏航电机转动圈数的偏航计数器9、用于检测偏航轴承润滑油脂量的液位传感器和用于检测液压站向偏航刹车卡钳提供压力大小的压力传感器；
所述偏航电机4、电子刹车、液压站6、润滑装置7、偏航计数器9、液位传感器和压力传感器分别与PLC电连接。
实施例2，实施例1所述的一种风力发电机组偏航系统运行测试装置中：所述偏航传动装置5设置为传动齿轮组，在偏航轴承1上设置有齿轮，偏航电机4通过传动齿轮组与偏航轴承齿轮啮合。
实施例3，实施例1或2所述的一种风力发电机组偏航系统运行测试装置中：该装置还设置有为整个装置提供备用电能的备用电源。
实施例4，一种利用实施例1-3任一项所述的风力发电机组偏航系统运行测试装置进行风力发电机组偏航系统运行的测试方法，其步骤如下：
（1）给PLC一个模拟的风向矢量变化值，PLC经过运算处理后驱动偏航电机进行动作，带动偏航轴承转动，实现偏航系统对风；
（2）在偏航轴承转动过程中，偏航计数器将采集到的偏航电机转动圈数反馈到PLC，PLC经过运算后得到偏航轴承的转动角度；
（3）在偏航轴承转动过程中，PLC控制液压站为偏航刹车卡钳提供一定的压力，从而使偏航轴承在转动过程中有一定的阻尼，保证偏航系统平稳偏航，同时，压力传感器会将此压力值反馈给PLC，由PLC控制此压力值的大小；
（4）在偏航轴承转动过程中，PLC通过液位传感器反馈的偏航轴承内的润滑油脂量来控制是否启动润滑装置；
（5）PLC根据偏航计数器采集到的数据运算得出偏航轴承的转动角度，当该角度与风向变化角度一致时，PLC控制偏航电机内的电子刹车闭合，偏航电机停止工作，偏航系统的被动偏航过程结束。
实施例5，实施例4中所述的一种风力发电机组偏航系统运行的测试方法中，该测试方法还包括当偏航系统向同一个方向连续转动时对控制系统设定的紧急停机值的测试方法，其步骤如下：
（1）将PLC模拟的风向矢量变化值逐渐靠近紧急停机值，此时偏航系统在控制系统的控制下连续转动直至PLC模拟的风向矢量变化值超过紧急停机值，此时触发控制系统的紧急停机设定程序；
（2）PLC控制偏航电机反转，直至偏航系统转动到初始角度；
（3）在此过程中，液压站不工作，偏航刹车卡钳没有压力，偏航轴承快速转动到初始位置。
设定该紧急停机值是为了防止偏航系统连续向一个方向转动，对下方的连接塔底和塔筒内的电缆有影响，此时，要让偏航系统迅速反转来实现解缆。
实施例6，一种利用实施1-3任一项所述的风力发电机组偏航系统运行测试装置进行风力发电机组偏航系统运行的测试方法，其步骤如下：
（1）给PLC一个模拟的风向风速指令，该风速超过风机的最大设定值，然后通过控制面板给PLC一个模拟的叶片角度89°即叶片处于收桨状态的指令，PLC控制偏航电机带动偏航轴承转动，使偏航系统主动偏航风向180°，此时，PLC控制偏航电机内的电子刹车闭合，偏航电机停止运行，偏航系统的主动偏航过程结束；
（2）给PLC一个模拟的风向风速指令，该风速超过风机的最大设定值，然后通过控制面板给PLC一个模拟的叶片角度0°即叶片处于开桨状态的指令，PLC控制偏航电机带动偏航轴承转动，使偏航系统主动偏航风向90°，此时，PLC控制偏航电机内的电子刹车闭合，偏航电机停止运行，偏航系统的主动偏航过程结束；
（3）在步骤（1）和（2）的主动偏航过程中，液压站停止工作，即偏航刹车卡钳不受压力，偏航轴承在转动过程中没有阻尼，偏航系统实现快速偏航。
实施例7，在实施例6所述的一种风力发电机组偏航系统运行的测试方法中：在上述步骤（1）和（2）的主动偏航过程中，当出现紧急情况造成供电丢失使PLC接收不到信号的情况发生时，该装置还设置有为整个装置提供备用电能的备用电源，以保证偏航系统的正常运行，该备用电源可以选用超级电容。