一种风力发电机组及其可控式百叶窗的制作方法

本实用新型涉及风电设备技术领域，特别是涉及一种风力发电机组及其可控式百叶窗。

背景技术：

目前，如图1、图2所示，采用双馈发电机技术路线的风力发电机组设计中，安装在机舱9上的百叶窗3均为叶片固定式结构，即叶片无法完全关闭，一直处于开启状态。采用这种传统的固定式窗叶时，当发电机8的冷却器5正常工作时，沿着冷却器出风口6上的导风筒7所产生的风路如图1、图2中箭头所示。

在冷却器5尚未工作时，由外部空气通过机舱9上的百叶窗3、冷却器5主体及冷却器进风口组成一个与机舱9内空气相对隔绝的独立风路，如图3、图4所示。机舱9上百叶窗3为传统固定式窗叶时，由于窗叶一直处于开启状态，机舱9外部高空空气流动产生的内外气压差，加速空气通过该风路，作用在位于冷却器5进风口的涡流式冷却风机1(图3)或轴流式冷却风机2(图4)的叶片，带动与叶片连接的冷却风机电机快速反向转动。

当冷却器5接到主控指令开始工作时，冷却风机1或2的电机启动，由于电机启动之前处于高速反转状态，这将导致在启动瞬间产生数倍于正常工作电流的启动电流，造成冷却风机电机的绕组过热，加速电机绝缘老化。在极端情况下，甚至造成电机堵转，启动电流产生的热效应甚至烧毁电机绕组绝缘，造成短路，直接损坏冷却风机电机。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种风力发电机组及其可控式百叶窗，所述百叶窗结构简单、易于操作，能够根据需要进行手动或自动控制窗叶启闭并调节窗叶角度；含有其的所述风力发电机组，能够实现灵活控制百叶窗窗叶状态，从而避免冷却风机启动之前由于内外气压差造成电机快速反转所带来的不利影响。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种风力发电机组的可控式百叶窗，包括窗叶、连杆以及驱动装置，所述驱动装置包括机械部和电控部，所述机械部包括手动调整盘和传动机构，所述电控部包括位置传感器、驱动电机和控制装置，所述窗叶可活动安装在所述连杆上，所述传动机构与所述连杆连接，所述手动调整盘和驱动电机分别驱动连接所述传动机构，并通过所述连杆带动所述窗叶旋转，所述位置传感器用于检测所述窗叶的位置信号并发送给所述控制装置，所述控制装置用于接收所述位置信号并控制所述驱动电机。

作为进一步地改进，所述传动机构包括连接轴和齿箱，所述连接轴通过齿箱与所述连杆传动连接，所述手动调整盘和驱动电机分别驱动连接所述连接轴。

所述窗叶上设有两个连接位置，其中，在第一连接位置所述窗叶用于与所述风力发电机组的机舱铰接，在第二连接位置所述窗叶与所述连杆铰接。

一种风力发电机组，包括所述的可控式百叶窗。

作为进一步地改进，所述连杆位于所述机舱内部，所述驱动装置安装在所述机舱内壁上。

还包括发电机冷却器、所述发电机冷却器包括冷却风机，所述发电机冷却器上设有出风口，所述出风口后方连接有导风筒，所述导风筒末端连接所述可控式百叶窗。

还包括中控系统及发电机温度监控系统，所述发电机温度监控系统用于获取并输出发电机温度给所述中控系统，所述中控系统根据发电机温度控制所述发电机冷却器的启闭，并通过所述控制装置连接并控制所述可控式百叶窗的窗叶开闭。

所述冷却风机采用涡流式或轴流式冷却风机。

所述风力发电机组为双馈式风力发电机组。

由于采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点：

(1)本实用新型将机舱壁上与发电机冷却器的导风筒相连的百叶窗，设计成窗叶角度、位置可调的结构。在发电机冷却器不工作时，该百叶窗处于关闭状态，切断风路，避免了机舱内外气压差产生的气流引起冷却器冷却风机反转；防止了由于电机反向快速旋转状态下，正向启动造成的启动电流过大。

(2)本实用新型设置了控制装置，控制装置可进一步实现百叶窗与冷却器同步开启以及百叶窗的自检程序，以保证在冷却器不工作时，百叶窗窗叶也始终处于关闭状态，即使切断电源或人为调整了窗叶位置，风力发电机组再次工作时，窗叶仍然可以处于关闭的初始状态。

(3)在风场处于无风、湿热季节或高盐分环境中，通过百叶窗的关闭可避免湿热性气体、高盐分气体或尘埃进入机舱或导风筒，从而防止造成机舱内部件的腐蚀与老化。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是固定窗叶百叶窗、冷却器(涡流式冷却风机)正常工作时的风路示意图。

图2是固定窗叶百叶窗、冷却器(轴流式冷却风机)正常工作时的风路示意图。

图3是固定窗叶百叶窗、冷却器(涡流式冷却风机)停机时的风路示意图。

图4是固定窗叶百叶窗、冷却器(轴流式冷却风机)停机时的风路示意图。

图5是百叶窗及其系统结构示意图。

图6是采用涡流式冷却风机的冷却器与本实用新型百叶窗装配图。

图7是采用轴流式冷却风机的冷却器与本实用新型百叶窗装配图。

图8是本实用新型的可控式百叶窗的控制逻辑图。

图中：1-涡流式冷却风机，2-轴流式冷却风机，3-传统窗叶固定式百叶窗，4-本实用新型的百叶窗，5-冷却器，6-冷却器出风口，7-导风筒，8-发电机，9-机舱，41-百叶窗窗叶，42-连杆，43-手动机械装置，44-电控部，45-手动调整盘，46-连接轴，47-齿箱，48-绝对位置编码器，49-控制装置，40-驱动电机。

具体实施方式

本实用新型提供了一种风力发电机组及其可控式百叶窗，所述百叶窗能够实现按照需要的灵活控制，包括控制百叶窗的开闭以及调节窗叶的打开角度。

请参阅图5所示，所述可控式百叶窗包括窗叶41、连杆42以及驱动装置，所述驱动装置包括机械部43和电控部44，所述机械部43包括手动调整盘45和传动机构，所述电控部44包括位置传感器、驱动电机40和控制装置49，所述窗叶41可活动安装在所述连杆42上，所述传动机构与所述连杆42连接，所述手动调整盘45和驱动电机40分别驱动连接所述传动机构，并通过所述连杆42带动所述窗叶41旋转，所述位置传感器用于检测所述窗叶41的位置信号并发送给所述控制装置49，所述控制装置49用于接收所述位置信号并控制所述驱动电机40。

其中，所述传动机构可采用齿轮啮合传动的形式，即如图5中所示的连接轴46和齿箱47，所述连接轴46通过齿箱47与所述连杆42传动连接，所述手动调整盘45和驱动电机40分别驱动连接所述连接轴46。所述位置传感器可采用绝对位置编码器48。

上述设计可用于采用双馈发电机技术的风力发电机组的机舱百叶窗，尤其可用于发电机冷却器风机采用轴流式风机和涡轮式风机的风力发电机组的机舱百叶窗。

实际应用时，本实用新型所述的可控式百叶窗4安装在所述风力发电机组的机舱9上。具体地，如图5中所示，在所述百叶窗4的窗叶41上设置两个连接位置，其中一个连接位置上，所述窗叶41用于与所述风力发电机组的机舱9铰接，在另一个连接位置上，所述窗叶41与所述连杆42铰接。较佳地，如图6、7中所示，连杆42安装于所述机舱9内部，所述驱动装置安装在所述机舱9的内壁上。

请参阅图6、7所示，风力发电机组的机舱9内安装有发电机8、冷却器5，冷却器5包括冷却风机(图6中为涡流式冷却风机1、图7中为轴流式冷却风机2)，所述冷却器5上设有出风口6，所述出风口6后方连接有导风筒7，所述导风筒7末端连接所述可控式百叶窗4。

与传统的固定式机舱百叶窗不同，本实用新型所述可控式百叶窗4可以通过驱动装置实现手动或电动开闭百叶窗4并调节叶片41的打开角度。所述驱动装置主要包括机械部43和电控部44，其中机械部43设有手动调整盘45，电控部44设有位置传感器和控制装置49，控制装置49可以内置控制程序，以及接收并执行外部指令。因此，安装本实用新型的可控式百叶窗后，既可以通过机舱内的维修人员手工操作完成百叶窗4的开闭动作，也可通过远程的主控指令，远程控制驱动装置以完成百叶窗4的开闭动作。

请参阅图5所示，百叶窗4的窗叶41可在α(0°≤α≤180°)的范围内活动，各窗叶41通过与同一连杆42联接实现角度、位置同步。连杆42与机械部43通过齿箱47进行齿轮啮合连接，齿箱47与连接轴46进行齿轮啮合连接，从而将连杆42的平动移动转换为连接轴46的转动。连接轴46将手动调整盘45、绝对位置编码器48、驱动电机40串接起来，实现转速同步，并通过控制装置49实现对驱动电机40的控制及对绝对位置编码器48的位置信息读取，反馈给风电机组的主控系统。

操作人员可通过手动调整盘45来控制百叶窗窗叶41的位置，连接轴46随手动控制盘45同步转动，带动绝对位置编码器48旋转并记录下旋转位置信息，待系统上电后，反馈给控制装置49。

电控部44中的控制装置49，通过读取绝对位置编码器48的信息，可判断百叶窗窗叶41的位置范围处于以下状态中的一种：

①上闭合(α＝0°)

②向上开启(0°<α<90°)

③水平开启(α＝90°)

④向下开启(90°<α<180°)°

⑤下闭合(α＝180°)

控制装置49以实际数值或位置代码反馈给风电机组的主控系统，进而保证运行监控人员可实时了解百叶窗窗叶41的位置。

请参阅图8所示，百叶窗窗叶41在默认状态下设置为⑤下闭合(α＝180°)状态，如果位置检测与默认设置不符，电控部44将自动控制窗叶处于默认状态，实现“百叶窗自检过程”，具体地，该自检过程主要按照以下步骤实现:

①百叶窗电控部44上电。

②电控部44通过绝对编码器48对百叶窗窗叶41位置进行检测，对检测结果，按照如下步骤处理：

1)百叶窗窗叶41处于⑤下闭合(α＝180°)状态，不向电控部44的控制装置49发送动作指令。

2)百叶窗窗叶41处于除⑤下闭合(α＝180°)以外的状态，向电控部44的控制装置49发送调整指令，驱动电机40工作将百叶窗窗叶41位置调整至⑤下闭合(α＝180°)状态。

③电控部44处于上电待机状态。

请继续配合参阅图8所示，本实用新型的可控式百叶窗实际应用于风电发电机组时，百叶窗窗叶41的控制逻辑设置为与冷却器5的开闭同步联动。具体地，百叶窗4与冷却器5的冷却风机联动的动作信号，来源于对风电机组的发电机8的温度监控。当发电机8温度监控系统检测到的温度高于系统预先给定的阈值时，联动才能实现。此时，所述发电机温度监控系统获取并输出发电机温度给所述中控系统，所述中控系统对发电机温度进行判断后控制开启所述冷却风机，并发送指令给控制装置49控制所述百叶窗的窗叶打开。否则，百叶窗窗叶41被调整至⑤下闭合(α＝180°)状态后，将处于待机状态，以切断风路，防止气流倒灌，保护冷却器5的冷却风机电机。

上述控制逻辑的设计，目的在于通过外部监测信号，实时对百叶窗窗叶41的状态调整，主要按照以下步骤实现：

①发电机温度监控系统发送监控数据给主控系统；

②主控系统将数据与预先设定的阈值进行比较，对于比较结果，分为以下情况处理：

1)发电机8温度实时采集值低于预先设定的阈值，冷却器5不开启，冷却风机1或2的电机不上电。同时，控制装置49启动执行百叶窗自检程序。

2)发电机8温度实时采集值高于预先设定的阈值，冷却器5开启，冷却风机1或2的电机上电启动。同时，控制装置49通过驱动电机40将窗叶41调整至水平开启状态，并将工作状态信号反馈给主控系统。

③重复执行上述两步,直到主控系统判断冷却器5关闭。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。