一种风电机组叶片位置监测及停机保护装置的制作方法

本实用新型涉及一种风电机组叶片位置监测及停机保护装置。

背景技术：

众所周知，风电机组塔筒高、叶片长，给机组叶片维护带来了极大的不便。风电机组中，塔筒上端装有能够旋转并且偏航对风的机舱，作为风电机组的大部件之一，叶片就装在机舱的前端，且叶片在旋转过程中，必须与塔筒保持一定的距离，当小于这个最小距离时，很可能导致扫塔等情况的发生，严重时会造成叶片撕裂、断裂、轮毂脱落等事故，给机组运行带来了极大的安全隐患。目前有这种叶片位置状态监测的系统或装置，因此，其改进和创新势在必行。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种风电机组叶片位置监测及停机保护装置，可有效解决叶片位置监测的问题。

本实用新型解决的技术方案是：

一种风电机组叶片位置监测及停机保护装置，包括塔筒、转动设置在所述塔筒上端的机舱以及转动设置在机舱前端的多个叶片，塔筒同一高度的周壁上沿环向均布有多个用于检测叶片与塔筒之间最小间距d的位置传感器，该风电机组叶片位置监测及停机保护装置还包括并联在电源之间的安全链回路和叶片位置监测回路，所述叶片位置监测回路包括串联的控制器和叶片位置监测继电器的线圈km1，位置传感器的输出端与控制器的输出端相连，所述的安全链回路包括串联的多个保护开关kn、安全继电器的线圈km2以及与叶片位置监测继电器对应的常闭开关k1。

所述位置传感器的检测范围为水平朝向远离塔筒方向发射出的圆锥形，其检测范围的中心线作为角度基准线；所述叶片旋转至竖直朝向位置时，其下端低于角度基准线。

本实用新型结构新颖独特，简单合理，易生产，成本低，在现有风电机组上直接改造即可，通过塔筒上的位置传感器检测叶片与塔筒之间最小间距，同时将叶片位置监测继电器的触点开关串入安全链，当叶片与塔筒之间最小间距小于设定值时，该触点开关断开，安全链上的安全继电器失电，安全链断开，风机停运，保护功能可靠,实现了风电机组叶片位置监测及停机保护，大幅度提高风电机组安全保护的可靠性，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型位置传感器处塔筒的俯视示意图。

图3为本实用新型的电路连接原理图。

图4为本实用新型位置传感器检测位置标识示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-4给出，本实用新型包括塔筒1、转动设置在所述塔筒上端的机舱2以及转动设置在机舱2前端的多个叶片3，塔筒1同一高度的周壁上沿环向均布有多个用于检测叶片与塔筒之间最小间距d的位置传感器4，该风电机组叶片位置监测及停机保护装置还包括并联在电源之间的安全链回路和叶片位置监测回路，所述叶片位置监测回路包括串联的控制器和叶片位置监测继电器的线圈km1，位置传感器4的输出端与控制器的输出端相连，所述的安全链回路包括串联的多个保护开关kn、安全继电器的线圈km2以及与叶片位置监测继电器对应的常闭开关k1。

所述位置传感器4的检测范围6为水平朝向远离塔筒方向发射出的圆锥形，其检测范围6的中心线作为角度基准线5。

如图2所示，位置传感器能够发出覆盖一定范围的感应线，感应线呈圆锥形发散，并且能够通过这种覆盖一定范围的感应线检测位置传感器与被检测物体之间的最小间距d，如图4所示，能够通过与叶片垂直的感应线4a检测位置传感器与叶片3之间的最小间距dmin，同时能够采集该与叶片垂直的感应线4a与角度基准线5之间的夹角α，具有这种功能的位置传感器为现有技术，如杭州智波科技有限公司销售的77ghz防撞雷达传感器。

定义塔筒的半径为r，也就是说，半径r为已知量，这样，由图4所示的位置传感器检测位置标识示意图可知，叶片与塔筒之间最小间距：

d＝dmin+rcosα-r

若位置传感器的感应线发出点超出塔筒外壁，则公式中的半径r分为两种情况，分别为r1、r2，即位置传感器感应线发出点到塔筒圆心的间距r1(位置传感器感应线发出点与塔筒外壁的间距可以在安装时便提前进行测量，为已知量r1＝r2+位置传感器感应线发出点与塔筒外壁的间距)和塔筒的实际半径r2，

d＝dmin+r1cosα-r2

也就是说，通过位置传感器4采集位置传感器与被测叶片之间最小间距dmin以及与叶片垂直的感应线4a与角度基准线5之间的夹角α，传输给控制器后，即可得到叶片与塔筒之间的最小间距d。

所述叶片3旋转至竖直朝向位置时，其下端低于角度基准线5。

所述位置传感器4有均布的4-8个，如图1所示为4个，如图2所示为8个，保证其覆盖范围有一定程度的重合，数量越多，覆盖范围越广，无论机舱偏航对风旋转到任意位置都有位置传感器能够检测到，位置传感器可通过螺栓连接等常规连接方式案子在塔筒上，如塔筒上开m16孔径的螺栓孔，在将位置传感器通过连接螺栓固定连接即可。

所述的保护开关有多个，具体为机舱紧急停机按钮、塔底紧急停机按钮、顺时针扭缆极限开关、逆时针扭缆极限开关、机舱测试盒紧急停机按钮、机舱振动保护开关、看门狗故障开关、发电机过速保护开关、轮毂过速保护开关、轮毂急停按钮、变桨系统急停开关中1个或多个的组合，每个保护开关的常闭触点开关kn均串联在安全链回路中。

安全链回路是确保风机安全的最高层的防护措施，任一保护节点断开均会造成安全链出口的安全继电器失电，将引起整条回路断电，机组立刻即紧急停机，如安全继电器的触点开关串入变桨回路，则由变桨系统执行收桨操作。

所述的控制器为plc控制器；控制器能够通过位置传感器4采集位置传感器与被测叶片之间最小间距dmin以及与叶片垂直的感应线4a与角度基准线5之间的夹角α，得到叶片与塔筒之间的最小间距d，并将得到的最小间距d与预设的最小间距进行比较，通过比较结果输出信号给叶片位置监测继电器，使其线圈得电或失点，从而使其常闭开关k1闭合或断开。该控制器为现有技术，如西门子型号为s7-1500的plc控制器。

所述的电源为24v直流电源。

本实用新型使用时，在现有风电机组上直接改造即可，通过塔筒上的位置传感器检测叶片与塔筒之间最小间距，同时将叶片位置监测继电器的触点开关串入安全链，如叶片与塔筒之间最小间距的设定值为0.1m，当叶片与塔筒之间最小间距小于0.1米时，控制器发出信号，使叶片位置监测继电器的线圈km1失电，对应的常闭开关k1断开，安全链上的安全继电器失电，安全链断开，风机停运，其保护功能可靠,实现了风电机组叶片位置监测及停机保护，大幅度提高风电机组安全保护的可靠性，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。