用于风能设备的安全系统的制作方法
【专利摘要】一种用于风能设备的安全系统，其带有包括多个驱动系统(15，16，17)和至少一个安全开关装置(24)的变桨系统，借助于该安全开关装置(24)可根据至少一个控制信号操控每一个驱动系统用于实施运行进入安全位置，安全系统具有设置在邻接变桨系统(23)的机械部分中的安全电路，安全电路包括传输装置(32)和控制装置，其中，控制信号能够以至少两个控制信号(EFC1，EFC2)的形式由控制装置产生和/或发出，借助于传输装置(32)可将控制信号从控制装置(29)传输至安全开关装置，且可借助于安全开关装置(24)在对控制信号作评估的情况下识别出在安全电路中的故障，且在存在这种故障时可操控每一个驱动系统，以用于实施运行进入安全位置。
【专利说明】用于风能设备的安全系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于风能设备的安全系统，其带有变桨系统，该变桨系统包括多个驱动系统和至少一个安全开关装置，借助于该安全开关装置可根据至少一个控制信号操控每一个驱动系统用于使运行进入到更安全的位置中，该安全系统具有设置在接邻变桨系统的机械部分中的安全电路，安全电路包括传输装置和控制装置，借助于该控制装置可产生至少一个控制信号，该控制信号可借助于传输装置由控制装置传输至安全开关装置。
【背景技术】
[0002]文件EP1910670B1公开了一种风能设备，其带有用于产生电能的发电机、带有变桨可调的(pitchverstellbar)转子叶片和中央控制装置的用于驱动发电机的转子，其中设有用于转子叶片的独立变桨装置(Einzelpitcheinrichtung)，其包括可调驱动装置(Verstellantrieb)、到中央控制装置的通信连接装置和调节器，其中，转子叶片可被调节到关断位置以便使风能设备停车。独立变桨装置附加地包括特有的故障状况检测器和特有的激活装置，其中，构造故障状况检测器以用于识别出不正常的运行状态且其与激活装置相连，该激活装置使得相应的转子叶片被调节到关断位置中。
[0003]传统的安全系统由图6中显而易见，其中，由上一级控制装置和/或直接由不同紧急切断/传感器单元(Not-Aus-/Sensorikeinheiten)激活的EFC信号由控制装置(例如机顶盒)通过传输装置(例如滑环)单线引导至变桨系统。EFC信号通常为24V直流信号，其中，术语EFC是英语表达“Emergency Feather Command (紧急顺桨指令)”的缩写。在变桨系统中，该信号被分配到三个驱动系统上。如果例如通过信号状态的改变激活该EFC信号，则对于所有三个驱动系统都会将运行引导至安全位置(终端位置)中。因此，EFC信号代表对安全开关装置的这样的控制命令，即，将转子叶片旋转到安全位置或终端位置中。
[0004]如果在该EFC安全链中出现故障，例如由于外部电压的接入，则不再可能通过EFC信号实施运行至安全位置中。同时，运行管理装置(涡轮控制装置)也发现故障情况并通过通信系统(总线系统)启动相应措施。因此，涡轮控制装置和总线变成SRP/CS的组成部分并且必须符合机械规范(Maschinenrichtlinie)的要求。术语SRP/CS在此为英语表达"Safety-Related Parts of Control System"的缩写且意思是“控制系统的与安全相关的部件”。
[0005]然而，上述在有故障情况下的运行模式带有缺点，下文将给出若干缺点:
[0006]-总线系统和运行管理装置(涡轮控制装置)变成SRP/CS的组成部分且必须根据机械规范进行考虑。
[0007]-在运行管理装置和安全系统之间不再有界线。
[0008]-在传输装置(例如滑环)中的故障可能导致在总线系统中和/或在EFC信号中的故障。
【发明内容】
[0009]基于此，本发明所要解决的技术问题在于能避免上述的缺点。
[0010]所述技术问题通过根据本发明的用于风能设备的安全系统解决，该安全系统具有变桨系统，该变桨系统包括多个驱动系统和至少一个安全开关装置，借助于该安全开关装置可根据至少一个控制信号操控每一个驱动系统用于实施运行(Fahrt)进入安全位置，该安全系统具有设置在邻接变桨系统的机械部分中的安全电路，该安全电路包括传输装置和控制装置，借助于该控制装置可产生至少一个控制信号，该控制信号可借助于传输装置从控制装置传输到安全开关装置，其中，控制信号可由控制装置以至少两个控制信号的形式的产生和/或给出，借助于传输装置可将控制信号从控制装置传输到安全开关装置，且借助于安全开关装置、尤其在对控制信号进行评估的情况下、可识别出在安全电路中，例如在安全电路的传输装置中的与安全有关的故障，且当存在这种故障时可操控每一个驱动系统用于实施运行进入安全位置。
[0011]通过借助安全开关装置识别出在安全电路中与安全相关的故障和此外借助于全开关装置操控驱动系统用于实施紧急停车(Notausfahrt)，则能够进行与安全有关的故障的识别以及在变桨系统内部存在这种故障时操控驱动系统用于实施运行进入安全位置。因此不再需要绕路经过风能设备的运行管理装置，从而【背景技术】中公开的缺点可得到避免。安全系统构成或尤其包括一个安全链且/或安全系统构成或尤其包括安全组件。优选安全电路和安全开关装置形成安全链且/或安全链包括安全电路和安全开关装置。由于变桨系统包括安全开关装置，安全链也可例如包括安全电路和变桨系统。安全电路尤其形成安全电路装置。此外，控制系统(Steuerung)尤其形成控制装置。
[0012]借助于安全开关装置对在安全电路中与安全有关的故障进行识别尤其可基于至少两个控制信号。根据设计方案，可借助于安全开关装置对控制信号进行可信性检测，其中，在安全电路中与安全有关的故障的存在性可由可信性检测的结果看出。
[0013]根据改进方案，在可信性检测时附加于控制信号采用至少另一个信号，该信号尤其可借助于传输装置传输到安全开关装置。因此，优选可借助于安全开关装置使控制信号连同至少一个另外的信号(该信号可借助于传输装置传输到安全开关装置)进行可信性检测。由此可进一步提高可信性检测的可靠性。
[0014]安全开关装置优选包括短路识别和/或交汇连接(Querschluss)识别。由可信性检测的结果得出的短路和/或交汇连接的存在可优选被视作在安全电路中与安全有关的故障。通过在变桨系统(该变桨系统含有短路识别和交汇连接识别)内部使用至少一个安全开关装置，可尤其保证控制信号由控制装置经过传输装置可靠地传输至变桨系统。
[0015]控制信号优选可由控制装置冗余地以至少两个控制信号的形式产生和/或给出。因此控制信号优选为相同的和/或冗余的信号。如果控制信号彼此不同，则很可能在安全电路中存在与安全有关的故障。
[0016]优选可借助于安全开关装置对控制信号彼此进行对比。在安全电路中的与安全有关的故障的存在可尤其从这种借助于安全开关装置的对照结果中识别出。因此，可信性检测优选包括控制信号彼此间的对照。
[0017]有利的是，至少一个控制信号或多个控制信号可借助于安全开关装置与至少一个另外的信号进行对照。在安全电路中的与安全有关的故障的存在可尤其从这种借助于安全开关装置的对照结果中识别出。因此，可信性检测优选包括多个或至少一个控制信号与至少一个另外的信号之间的对照。
[0018]优选可借助于安全开关装置通过以下方式识别出在安全电路中与安全有关的故障的存在，即，控制信号彼此不同。可借助于安全开关装置通过以下方式有利地识别出在安全电路中与安全有关的故障的存在，即，控制信号在预设的时间间隔上彼此不同且/或彼此的不同超出允许的偏差。由此可忽略控制信号短期的和/或不重要的信号波动。预设的时间间隔例如为几毫秒。预设的偏差尤其通过下阈值和上阈值给定，其中，阈值之间的控制信号差值可变，只要不存在与安全有关的故障即可。如果控制信号差值达到或低于下阈值或者控制信号差值达到或超出上阈值，将由安全开关装置识别出与安全有关的故障。
[0019]根据改进方案可如此产生控制信号，S卩，控制信号在风能设备正常工作时具有预设的、优选不为O的电压和/或控制信号无电压的状态代表运行进入安全位置的命令。当控制信号处于无电压状态时，优选借助于安全开关装置操控驱动系统实施运行进入安全位置。在该情况下甚至允许取消两个控制信号，因为对运行进入安全位置的实施不取决于控制信号是故意的或者是由于在安全电路中有故障而没有电压。这里要注意的是，两个控制信号尤其当在安全电路中有与安全有关的故障时取消。
[0020]所述至少一个控制信号尤其为EFC信号。控制信号优选为EFC信号。控制信号可有利地如此产生，即，控制信号在风能设备正常工作时是预设的优选不为零的第一信号电平。第一信号电平尤其为直流电压，优选为不为零的直流电压，例如为24V的直流电压。第一信号电平优选代表H电平。
[0021]此外，控制信号可有利地如此产生，S卩，用于使“运行进入安全位置”信号化的控制信号是预设的第二信号电平，该信号电平不同于第一信号电平。第二信号电平尤其代表L电平且优选小于第一信号电平。第二信号电平优选为零且/或位于零电势。该控制信号尤其能够借助控制装置切断用于实施运行进入安全位置。
[0022]如果控制信号的信号电平彼此不同，则很有可能在安全电路中存在与安全有关的故障。因此，优选可借助于安全开关装置对控制信号的信号电平进行对比。可尤其从这种借助于安全开关装置的对照结果中识别出在安全电路中与安全有关的故障的存在。因此，可信性检测优选包括控制信号的信号电平之间的对比。
[0023]可优选通过以下方式借助于安全开关装置识别出在安全电路中与安全有关的故障的存在，即，控制信号具有不同的信号电平。可有利地通过以下方式借助于安全开关装置识别出在安全电路中与安全有关的故障的存在，即，信号电平在预设的时间间隔上彼此不同且/或彼此的不同超过允许的偏差。由此可忽略信号电平短时间的和/或不重要的波动。预设的时间间隔例如为几毫秒。预设的偏差尤其通过下阈值和上阈值给定，其中，阈值之间的信号电平差值可变，且不存在与安全有关的故障。如果信号电平差值达到或低于下阈值或者信号电平差值达到或超出上阈值，将由安全开关装置识别出与安全有关的故障。
[0024]传输装置优选包括多个电线路。控制信号尤其分别通过一个电线路进行传输，其中，起传输控制信号作用的线路也被称作控制线路。有利的是，另外的信号也通过电线路的其中一个进行传输。电线路和/或控制线路尤其为彼此在电方面隔离的线路。
[0025]传输装置优选包括多个滑环或至少一个滑环，通过该一个或多个滑环可引导至少一个的控制信号和/或多个控制信号。此外，传输装置有利地包括至少一个滑环或至少一个另外的滑环，通过该另外的滑环可引导该至少一个的另外的信号。传输装置尤其为旋转传输装置。电线路和/或控制线路优选通过传输装置的滑环引导。传输装置的电线路和/或控制线路有利地通过传输装置分开的滑环引导。起传输控制信号作用的滑环例如被称作控制信号滑环。
[0026]借助于安全开关装置尤其可识别出在多个控制线路中的一个或至少一个中的短路。在出现短路时，所涉及的控制线路尤其没有电压和/或具有零电势和/或L电平。此夕卜，可优选借助于安全开关装置对在一个或至少一个控制线路和一个或至少一个另外的电线路之间的交汇连接进行识别，另外的电线路例如为起传输另外的信号的作用的线路。在存在交汇连接时，相关的控制线路尤其设定为不合理的电压值，这可有利地借助于安全开关装置识别出。
[0027]驱动系统优选分别包括一个马达控制装置和一个马达，该马达为电动机。马达控制装置尤其分别包括变流器、直流转换器和/或另外的整流器。驱动系统的数目优选为三个。
[0028]安全开关装置优选包括至少一个控制单元。可尤其借助于控制单元进行可信性检测和/或多次或每次对照和/或短路识别和/或交汇连接识别。控制单元例如形成或包括微处理器、微控制器、特定应用集成电路(AISIC)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)和/或信号处理装置另外的可编程电路。
[0029]安全开关装置优选包括至少一个开关装置，借助于该安全开关装置可将激活信号输送到每个驱动系统和/或每个马达控制装置。开关装置尤其可通过控制单元进行控制。激活信号可为针对所有驱动系统的总激活信号。优选可借助于至少一个开关装置将单独的激活信号输送给每个驱动系统和/或每个马达控制装置。激活信号尤其为直流电压信号。每个激活信号优选为或者提供例如24V的直流电压。有利的是，变桨系统提供激活信号。优选每个激活信号分配给一个驱动系统。例如，每个激活信号由对应的驱动系统和/或对应的马达控制装置提供，从而每个激活信号可借助于安全开关装置和/或开关装置输送回对应的驱动系统和/或对应的马达控制装置。如果激活信号输送到驱动系统和/或马达控制装置，则借助于驱动系统和/或马达控制装置实施运行进入安全位置。因此可借助于激活信号通知驱动系统和/或马达控制装置实施运行进入安全位置。开关装置优选包括一个或至少一个继电器或者由一个或至少一个继电器形成。因此，安全开关装置尤其也可被称作安全继电器。安全系统优选例如出于扩展目的而包括多个、尤其可彼此耦连的安全继电器(安全开关装置)。变桨系统有利地包括该安全继电器。每个安全继电器优选可根据所有与安全开关装置有关的设计方案进行构建和/或改进。
[0030]根据一种设计方案，可借助于安全开关装置产生至少两个信号，这两个信号可借助于传输装置由安全开关装置传输至控制装置。这两个信号在下文中也被称作检验信号。借助于控制装置可由检验信号中尤其形成控制信号。可有利地借助于控制装置操控至少两个开关，在该两个开关的进入端分别接有一个检验信号，其中，控制信号通过开关的输出信号形成。由此优选的是，尤其在开关接通的状态下实现两个信号环路，从而进一步提高故障识别可靠性。开关尤其可属于控制装置。
[0031]检验信号尤其分别通过传输装置的一个电线路传输，其中，起引导检验信号作用的线路也被称作检验信号线路。传输装置优选包括滑环，通过滑环可引导检验信号和/或检验信号线路被滑环引导。该滑环例如也被称作检验信号滑环。[0032]检验信号可有利地如此产生，即，其具有预设的、优选不为零的电压。检验信号尤其具有直流电压，优选为不为零的直流电压，例如为24V的直流电压。检验信号有利地具有H电平。检验信号优选为相同的且/或冗余的信号。
[0033]开关优选在风能设备正常工作时接通。因此，检验信号尤其流回安全开关装置。开关可有利地借助于控制装置断开以便实施运行进入安全位置。同样可能的是，开关为转换开关，借助于转换开关使控制线路在开关切断时置于零电势和/或L电平。因此，通过断开开关，控制信号变为无电压和/或具有L电平和/或零电势。在开关接通的状态下，控制信号尤其与检验信号一致。在开关切断的状态下，在控制线路处优选没有电压，从而不存在控制信号且/或分别不提供电压，这符合L电平和/或零电势。
[0034]根据本发明有利的设计方案，一个或多个安全开关装置传送至少两个信号经过滑环至控制装置。在控制装置中，该信号通过相应的SRP/CS进行切换且再次被导引通过传输装置直至变桨系统。如果在邻接的机械部分的安全电路中(例如在传输装置中)出现与安全有关的故障(例如电缆撕裂、交汇连接、短路、通道过载和由此而来的外部电压等)，其将由变桨系统中的一个(多个)安全开关装置中识别出。一个(多个)安全开关装置立刻且独立于运行管理装置“可靠地”针对所有三个驱动系统发动“运行进入安全位置”。三个驱动系统中的每一个通过各自的安全开关装置继电器输出端进行操控。
[0035]控制装置优选包括或形成逻辑单元。根据设计方案，可将至少一个输入信号输送至控制装置，该输入信号可由该控制装置进行评估，其中，至少一个和/或多个控制信号可取决于至少一个输入信号产生。因此可借助于控制装置在对至少一个输入信号进行评估的情况下确定，安全开关装置的控制信号是否应使这样的命令构成信号，即，操控驱动系统执行运行进入安全位置。
[0036]根据改进方案，至少一个的输入信号可借助于上一级的控制装置产生。如果由上一级的控制装置识别出需要中断风能设备的故障，则可通知安全开关装置执行这一命令，即，操控驱动系统实施运行进入安全位置。上一级的控制装置例如也被称作风能设备控制装置或涡轮控制装置。作为补充或备选的是，设有与控制装置相连且包括至少一个传感器的传感装置，借助于该传感装置可根据至少一个传感器信号产生输入信号。
[0037]借助于该至少一个的传感器优选可检测出所述或者某个风能设备的至少一个工作参数。因此，传感器信号和/或输入信号优选取决于该至少一个工作参数。如果输入信号评估指出:该至少一个工作参数不可靠，则可借助于控制装置通过控制信号向安全开关装置通知这一命令，即操控驱动系统实施运行进入安全位置。
[0038]风能设备优选包括转子。转子尤其可相对于机械部分优选绕转轴旋转。有利的是，转子优选可绕转轴旋转地支承在机械部分上。转子优选具有转子轮毂和多个尤其分别可绕叶片轴旋转地支承在转子轮毂上的转子叶片。转子叶片的数目优选为三个。转子叶片的叶片轴线尤其垂直于或者近似垂直于转轴伸延。
[0039]机械部分尤其包括风能设备的装置和/或器械。例如，机械部分包括一个可由转子驱动的发电机。此外机械部分也可包括上一级的控制装置。风能设备优选包括塔筒，在塔筒的上端部设有机械部分。
[0040]转子尤其包括变桨系统。变桨系统有利地布置在转子中。每个转子叶片优选分配一个驱动系统。每个转子叶片尤其可借助于分配给他的驱动系统绕其叶片轴线旋转。每个转子叶片优选与一个或多个驱动系统，尤其与分配给他的驱动系统机械连结。如果每个转子叶片与多个驱动系统机械耦连，则其优选形成主/从装置。有利的是，每个转子叶片优选与一个马达，尤其与分配给他的驱动系统的马达机械连结。运行进入安全位置时，转子叶片尤其借助于驱动系统旋转到安全位置中，该位置也被称作顺桨位置。优选在运行进入安全位置中时，转子叶片优选以最短的路程移位至安全位置中，有利的是，安全位置尤其在转子平面中对应转子叶片的90°位置。因此在运行进入安全位置中时，转子叶片的叶片转角(桨距角)优选尤其关于转子平面调整到尤其90°的角度且/或由例如为0°或例如在0°在约30°之间的开始角度改变至优选90°的最终角度。
[0041]优选变桨系统，尤其与包括变桨系统的转子一起可相对于邻接的机械部分优选绕转轴旋转。至少一个的传感器优选为转速传感器，借助于该转速传感器尤其可检测出变桨系统相对于机械部分的转速和/或包括变桨系统的转子相对于机械部分的转速。如果借助于控制装置对至少一个输入信号的评估指出，该转速达到或超出预设的转速阈值，则可借助于控制装置通知安全开关装置执行尤其这一命令，即，操控驱动系统使得运行进入安全位置。优选设置冗余的传感器，从而至少一个的输入信号能够以至少两个输入信号的形式尤其冗余地输送至控制装置。由此，在某个传感器失效时也可确保在转速过高时关断风能设备。
[0042]安全系统优选为SRP/CS的组成部分。安全系统尤其以与风能设备的机械规范相符的形式进行设计。
[0043]风能设备尤其包括安全系统。因此，根据本发明的安全系统优选为风能设备的安全系统或在风能设备中的安全系统。
[0044]本发明此外涉及一种带有机械部分、可旋转地支承在机械部分上的转子和至少一个安全系统的风能设备，转子包括转子轮毂和多个转子叶片，这些转子叶片分别可绕叶片轴旋转地支承在转子轮毂上。安全系统尤其为根据本发明的安全系统，该安全系统可根据所有有关这点而阐述的设计方案进行改进。
[0045]本发明也涉及用于风能设备的安全系统的应用和在风能设备中的安全系统的应用，其中，安全系统具有变桨系统和设置在邻接变桨系统的机械部分中的安全电路，变桨系统包括多个驱动系统和至少一个安全开关装置，借助于该安全开关装置可根据至少一个控制信号操控每个驱动系统用于实施运行进入安全位置中，安全电路包括传输装置和控制装置，借助于该控制装置产生至少一个控制信号，该控制信号借助于传输装置由控制装置传输至安全开关装置，其中，控制信号由控制装置以至少两个控制信号的形式产生和/或给出，借助于传输装置将控制信号由控制装置传输至安全开关装置，且借助于安全开关装置尤其在对控制信号进行评估的情况下可识别出在安全电路中，例如在安全电路的传输装置中与安全有关的故障，且在这种故障存在时借助于安全开关装置操控每个驱动系统用于实施运行进入安全位置。根据本发明的应用可根据所有针对根据本发明的安全系统而阐述的设计方案进行改进。控制信号优选由控制装置以至少两个控制信号的形式冗余地产生和/或给出。
[0046]此外，本发明涉及一种用于控制带有安全系统的风能设备的方法，安全系统具有变桨系统和设置在邻接变桨系统的机械部分中的安全电路，变桨系统包括多个驱动系统和至少一个安全开关装置，借助于该安全开关装置可根据至少一个控制信号操控每个驱动系统用于实施运行进入安全位置，安全电路包括传输装置和控制装置，借助于该控制装置产生至少一个控制信号，该控制信号借助于传输装置从控制装置传输至安全开关装置，其中，控制信号由控制装置以至少两个控制信号的形式产生和/或给出，借助于传输装置将控制信号由控制装置传输至安全开关装置，且可借助于安全开关装置尤其在对控制信号进行评估的情况下识别出在安全电路中，例如在安全电路的传输装置中与安全有关的故障，且在这种故障存在时借助于安全开关装置操控每个驱动系统用于实施运行进入安全位置。根据本发明的应用可根据所有针对根据本发明的安全系统而阐述的设计方案进行改进。根据本发明的方法尤其借助根据本发明的安全系统执行。控制信号优选由控制装置以至少两个控制信号的形式过量产生和/或给出。
[0047]本发明尤其具备以下优点:
[0048]-运行管理装置和安全系统之间明显的界限。运行管理装置应识别干扰且采取相应的措施且由此将机器重新引导回正常工作范围。
[0049]在超过与安全有关的极限值时，安全系统应自动响应。
[0050]-只有安全系统是SRP/CS的组成部分且必须遵循机械规范。
[0051]-向机器制造商要求性能水平，从而满足标准“ENIS013849-1/2"。
[0052]-在变桨系统和邻接的机械部分之间建立可靠的SRP/CS连接(例如滑环，机顶盒)。
[0053]-“控制装置的与安全相关的部件”(SRP/CS)的组成部分仅有安全系统。运行管理装置尤其隶属于安全系统。因此安全系统独立于运行管理软件且在超过与安全有关的极限值时自动采取措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0054]接下来借助于优选的实施形式在参考附图的情况下说明本发明。在附图中:
[0055]图1展示了风能发电设备的示意图，
[0056]图2展示了风能发电设备的转子的示意性前视图，
[0057]图3展示了风能发电设备的变桨系统示意性示图，
[0058]图4展示了根据本发明的第一实施形式所述的风能发电设备的安全系统的示意性示图，
[0059]图5展示了根据本发明的第二实施形式所述的风能发电设备的安全系统的示意性示图，
[0060]图6展示了已知的安全系统的示意性示图。
【具体实施方式】
[0061 ] 由图1可看到带有直立在基座2上的塔筒3的风能发电设备I，在塔筒3远离基座2的上端部处支承有机架4，该机架4支撑着机舱5。在机架4处支承有可绕转轴7旋转的转子6，其中，转子6的示意性前视图由图2中显而易见，转子6具有转子轮毂8和与此相连的转子叶片9，10和11，这些转子叶片9，10和11可分别绕其叶片轴12，13或14相对于转子轮毂8旋转。叶片轴12，13和14在此垂直或近似垂直于转轴7伸延。转子叶片9，10和11的每一个与驱动系统15，16或17的某一个(参见图3)机械相连结，对应的转子叶片可借助于该驱动系统15，16或17绕所属的转轴旋转。
[0062]转子6与发电机18机械相连结，发电机18固定在机架4上且布置在机舱5中。转子6通过风19绕其转轴7旋转，其中，转子6的转动能量借助于发电机18至少部分地转化成电能。为了可控地操作风能发电设备I设置了上一级的控制装置20，此外还借助于该控制装置20控制驱动系统15，16和17。驱动系统15，16和17的每一个具有一个马达21和一个配属的马达控制装置22，其中，驱动系统15的马达21示意性在图1中示出。驱动系统15，16和17为布置在转子6中的变桨系统23的部件，在图3中可见该变桨系统2的简化的(部分)图示。在风能设备I正常工作时，变桨系统23由上一级的控制装置20操控使得转子叶片旋转到所期望的叶片角度位置中。此外，在图3中示出了带有继电器41的安全开关装置24，借助于该安全开关装置24可通过各自的继电器出口将激活信号(在此为24V)输送给每个马达控制装置22。激活信号标有"24V来自转轴I"，标有"24V来自转轴2"和标有"24V来自转轴3"。如果激活信号输送到马达控制装置22，则驱动系统15，16和17移动到安全位置中。驱动系统15也被称作"转轴I"，驱动系统16也被称作"转轴2"且驱动系统17也被称作"转轴3"。激活信号产生自驱动系统，其中，激活信号"24V来自转轴I"产生自驱动系统15，激活信号"24V来自转轴2"产生自驱动系统16且激活信号"24V来自转轴3"产生自驱动系统17。
[0063]由图4中可见根据第一实施形式的安全系统25的示意性图示，其中，两个传感器(传感器1，传感器2) 26和27与评估装置(传感器评估装置)28相连接，借助于评估装置28对由传感器26和27提供的传感器信号进行信号处理。传感器26和27和评估装置28在此共同形成传感装置。传感器26和27冗余地检测尤其一个或者至少一个风能设备的工作参数。工作参数例如为或者包括转子6的转速，从而其在传感器26和27中尤其为转速传感器，借助于转速传感器可检测出转子6绕转轴7的旋转速度。经处理的传感器信号被输送到控制装置(逻辑单元)29中，借助于该控制装置29可看出检测到的工作参数是否位于允许的极限值以内。借助于控制装置29尤其检验出检测到的转速是否达到或者超出预设的转速阈值。控制装置29产生两个相同的控制信号EFCl和EFC2且将这些信号通过传输装置(SR) 32的滑环30和31输出到安全开关装置(安全继电器)24。如果工作参数处于许用的极限值以内和/或转速低于转速阈值，控制信号EFCl和EFC2分别提供24V的直流电压，这符合H电平。如果工作参数处于允许的极限值以外和/或转速高于或等于转速阈值，控制信号EFCl和EFC2提供OV的直流电压，这符合L电平。
[0064]传感器26和27、评估装置28、控制装置29和传输装置32共同形成安全电路，该安全电路设置在风能设备I的机械部分中。该机械部分尤其包括机架4和/或设置在机架处的装置和/或机械，其中，带有变桨系统23的转子6不算作机械部分。安全电路和安全开关装置24且/或安全电路和变桨系统23优选共同形成一个安全链。
[0065]安全开关装置24包括短路检测和交汇连接检测，从而可借助于安全开关装置24将在传输装置32的起引导控制信号EFCl和EFC2作用的控制线路33和34中的短路和交汇连接识别为控制信号传输中的故障。此外，借助于安全开关装置24还可识别出信号传输中另外的故障，如电缆撕裂和/或通道超载。如果借助于安全开关装置24检测到在控制信号和/或在控制信号传输中的故障，安全开关装置24通过操纵其滑环41将相关的激活信号传输给每个马达控制装置22，从而驱动系统15，16和17将运行执行到安全位置中。当控制信号例如由于有干扰而彼此不同时，尤其当控制信号彼此的不同超过预设数值时，则在控制信号中和/或在控制信号传输中有故障。
[0066]由图5可见根据本发明的第二实施形式的安全系统的示意图，其中，与第一实施形式一致或类似的技术特征标有与第一实施形式中相同的参考标号。安全开关装置24产生两个电检验信号，这两个检验信号通过单独的检验信号线路35和36 (检验信号线路35和36经过滑环37和38引导至传输装置32)输出到电开关39和40的输入端。检验信号分别提供24V的直流电压，这符合H电平。在开关39和40的出口处连接有控制线路33和34，其中，开关39和40可借助于控制装置(逻辑单元)开关，由此可产生控制信号EFCl和EFC2。在开关39和40关闭的状态下，检验信号通过控制线路33和34被导回到安全开关装置24，从而控制信号EFCl和EFC2分别提供24V的直流电压，这符合H电平。在开关39和40接通的状态下，控制信号EFCl和EFC2则与检验信号一致。反之在开关39和40断开的状态下，在控制线路33和34处则不存在电压，从而控制信号EFCl和EFC2不存在且/或各自不提供电压，这符合L电平。
[0067]关于第二实施形式的进一步说明参考了第一实施形式的说明。尤其地，根据第二实施形式的安全系统可代替根据第一实施形式的安全系统。
[0068]附图标记清单
[0069]
【权利要求】
1.一种用于风能设备的安全系统，其带有变桨系统(23)，所述变桨系统(23)包括多个驱动系统(15，16，17)和至少一个安全开关装置(24)，借助于所述安全开关装置(24)能够根据至少一个控制信号操控每个驱动系统(15，16，17)用于实施运行进入安全位置，所述安全系统具有设置在邻接变桨系统(23)的机械部分中的安全电路，所述安全电路包括传输装置(32)和控制装置(29)，借助于所述控制装置(29)可产生至少一个控制信号，所述控制信号可借助于所述传输装置(32)从所述控制装置(29)传输至所述安全开关装置(24)，其特征在于， -所述控制信号能够以至少两个控制信号(EFC1，EFC2)的形式由所述控制装置(29)产生和/或发出， -借助于所述传输装置(32)能够将所述控制信号(EFC1，EFC2)从所述控制装置(29)传输至所述安全开关装置(24)， -借助于所述安全开关装置(24)在对控制信号(EFC1，EFC2)作评估的情况下能够识别出在安全电路中与安全有关的故障，且在存在这种故障时能够操控每个驱动系统(15，16，17)用于实施运行进入安全位置。
2.根据权利要求1所述的安全系统，其特征在于，所述控制信号可由控制装置(29)以至少两个控制信号(EFC1，EFC2)的形式冗余地产生。
3.根据权利要求1或2所述的安全系统，其特征在于，可借助于安全开关装置(24)对控制信号(EFC1，EFC2)进行可信性检测，其中，在安全电路中与安全有关的故障的存在性可由可信性检测的结果识别出。
4.根据权利要求3所述的安全系统，其特征在于，可借助于安全开关装置(24)对控制信号(EFC1，EFC2)连同至少一个另外的信号进行可信性检测，所述另外的信号可借助于传输装置(32)传输至所述安全开关装置(24)。.
5.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，其特征在于，安全开关装置(24)包括短路和交汇连接识别。
6.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，其特征在于，可借助于安全开关装置(24)对控制信号(EFC1，EFC2)进行对比且由对比结果中识别出在安全电路中与安全有关的故障的存在性。
7.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，其特征在于，在风能设备正常工作时，控制信号(EFC1，EFC2)具有预设的第一信号电平且可借助于控制装置(29)中断以用于实施运行进入安全位置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，其特征在于，可借助于安全开关装置(24)对控制信号(EFC1，EFC2)的信号电平进行对比且能够这样识别出在安全电路中存在与安全有关的故障，即控制信号在预设的时间间隔上具有不同的信号电平。
9.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，其特征在于， -借助于安全开关装置(24)可产生至少两个检验信号， -借助于传输装置(32)可将检验信号从安全开关装置(24)传输至控制装置(29)， -借助于控制装置(29)可由检验信号形成所述控制信号(EFC1，EFC2)。
10.根据权利要求9所述的安全系统，其特征在于，借助于控制装置可控制至少两个开关(39，40)，在所述开关(39，40)的输入侧分别接入其中一个检验信号，其中，所述控制信号(EFC1，EFC2)通过所述开关(39，40)的输出信号形成。
11.根据权利要求10所述的安全系统，其特征在于，所述开关(39，40)在风能设备正常工作时接通且可借助于控制装置(29)切断以用于实施运行进入安全位置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统,其特征在于，至少一个输入信号可输送至控制装置(29)，所述输入信号可由所述控制装置(29)进行评估，其中，控制信号(EFCLEFC2)可根据至少一个输入信号产生。
13.根据权利要求12所述的安全系统，其特征在于与控制装置(29)相连且包括至少一个传感器(26，27)的传感器装置，借助于所述传感器装置可根据至少一个传感器信号产生输入信号，所述传感器信号取决于风能设备的至少一个工作参数。
14.根据权利要求13所述的安全系统，其特征在于，冗余地设置传感器(26，27)，从而输入信号能够以至少两个输入信号的形式冗余输送至控制装置(29)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统，其特征在于，传输装置(32)包括滑环(30，31)，控制信号(EFC.1，EFC2)能够经由所述滑环(30，31)传送。
【文档编号】F03D7/02GK103470449SQ201310394716
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】C·里克舍恩里克, J·德维恩, D·克莱恩, R·霍斯特詹 申请人:Ssb风系统两合公司