一种风力发电机组偏航系统的制作方法

1.本发明涉及风力发电机控制系统的技术领域，尤其涉及一种风力发电机组偏航系统。


背景技术：

2.风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风，风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。
3.偏航系统是风力发电机组的重要传动系统，风力发电机组在偏航系统的控制下，始终使风力发电机组的叶轮处于迎风状态，在风向稳定时风力发电机组能够始终对着来风方向发电，提高风力发电机组的风能利用率，但是目前的现有的偏航系统中的轴承密封效果太差，而且风力发电机组控制系统是一个复杂多变量非线性不确定系统,当外部环境因素不确定时，如风速太大时，不恰当的偏航角会降低叶片乃至整个机组的使用寿命，会造成较大的影响，因此,及时对偏航进行诊断是机组安全高效运行的关键。传统的检测手段是依赖仪器检测，随着风电场精细化运营要求的提高，对偏航系统的在线诊断和纠正偏航系统的研究逐渐成为研究热点。如何能实时有效的诊断和调整偏航系统，使其能够兼顾风力发电机组使用寿命和安全运行以及风能利用率等问题。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述现有风力发电机组偏航系统及建立方法存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明目的是提供一种风力发电机组偏航系统及建立方法。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风力发电机组偏航系统，包括，
8.塔架，包括主机架、设置在主机架上的风速测向仪、设置在主机架上的机组位置检测件以及与风速测向仪和机箱位置检测件电连接的偏航控制器；
9.传动组件，包括设置在主机架上的偏航轴承、设置在偏航轴承内圈的卡环以及设置在卡环上的卡位部件；以及，
10.偏航电机，所述偏航电机设置在主机架上，且与偏航控制器相连。
11.作为本发明所述风力发电机组偏航系统的一种优选方案，其中：所述偏航电机和偏航轴承之间设有传动部件，所述传动部件包括设置在偏航轴承外的控制齿轮以及与控制齿轮啮合的传动齿轮，
12.所述偏航电机为伺服电机，所述伺服电机数量为三个。
13.作为本发明所述风力发电机组偏航系统的一种优选方案，其中：还包括，
14.数据采集模块，所述数据采集模块与偏航控制器电连接；
15.数据分析模块，所述数据分析模块与数据采集模块电连接，所述数据分析模块上电连接有安全链模块，所述安全链模块与偏航控制器相连。
16.作为本发明所述风力发电机组偏航系统的一种优选方案，其中：所述数据采集模块包括信息采集单元以及数据分类单元，所述信息采集单元包括分别与偏航电机、风速测向仪和机组位置检测件相连的数据采集线以及数据采集记录仪，
17.其中，所述数据采集记录仪与风速测向仪电连接。
18.作为本发明所述风力发电机组偏航系统的一种优选方案，其中：所述数据采集模块上电连接有用于显示风力发电机的实时数据以及故障分析结果的数据显示模块，所述数据显示模块包括设置在数据采集模块上的数据输出单元以及用于向外输出信号的信号输出单元。
19.作为本发明所述风力发电机组偏航系统的一种优选方案，其中：所述主机架上设有角度调节组件，所述角度调节组件包括转动连接在主机架上的第一驱动轮以及与第一驱动轮呈90
°
角度交错设置的第二驱动轮，
20.其中，所述第一驱动轮直径小于第二驱动轮直径，所述第一驱动轮和第二驱动轮的转动平面竖直设置，所述第一驱动轮上设置有与伺服电机相连的连接环，所述主机架上设有用于驱动第一驱动轮和第二驱动轮转动的驱动部件。
21.作为本发明所述风力发电机组偏航系统的一种优选方案，其中：所述驱动部件包括开设在电池放置板与壳体之间的放置腔、滑移连接在放置腔内的顶出杆以及与顶出杆配合的滑轨，所述顶出杆上向外伸出连杆，
22.其中，所述放置腔内靠近顶出杆处滑移连接有抱杆，所述抱杆和顶出杆形状为四分之一圆的圆弧条形，所述放置腔内设有连动部件。
23.作为本发明所述风力发电机组偏航系统的一种优选方案，其中：所述连动部件包括转动连接在放置腔内的凸轮、与凸轮配合的配合杆以及设置在滑轨内的推杆，所述推杆前端设有与凸轮铰接，所述配合杆前端滑移后与抱杆末端抵接。
24.作为本发明所述风力发电机组偏航系统的一种优选方案，其中：所述放置腔靠近抱杆一端设有供抱杆滑移的配合轨，所述配合轨内滑移连接有连接杆，所述连接杆外包覆有驱动弹簧。
25.本发明的有益效果：通过风速测向仪和机组位置检测件风向和发电机组的位置，然后将数据发送到数据处理器进行分析，然后在分析是否对风之后，将控制指令通过信号输出单元向外输出，控制偏航电机和角度调节组件进行调节，实现对风。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
27.图1为本发明风力发电机组偏航系统的整体逻辑结构示意图。
28.图2为本发明风力发电机组偏航系统所述的风力发电机上端结构示意图。
29.图3为本发明风力发电机组偏航系统所述的传动组件结构示意图。
30.图4为本发明风力发电机组偏航系统所述的放置腔内部结构示意图。
具体实施方式
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
32.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
33.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
34.再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
35.实施例1
36.参照图1，一种风力发电机组偏航系统，包括，塔架100，包括主机架101、设置在主机架101上的风速测向仪102、设置在主机架101上的机组位置检测件103以及与风速测向仪102和机组位置检测件103电连接的偏航控制器104；传动组件200，包括设置在主机架101上的偏航轴承201、设置在偏航轴承201内圈的卡环以及设置在卡环上的卡位部件202；以及，偏航电机203，偏航电机203设置在主机架101上，且与偏航控制器104相连，偏航电机203和偏航轴承201之间设有传动部件204，传动部件204包括设置在偏航轴承201外的控制齿轮204a以及与控制齿轮204a啮合的传动齿轮204b，偏航电机203为伺服电机，伺服电机数量为三个，还包括，数据采集模块300，所述数据采集模块300与偏航控制器104电连接；数据分析模块301，数据分析模块301与数据采集模块300电连接，数据分析模块301上电连接有安全链模块302，安全链模块302与偏航控制器104相连，数据采集模块300包括信息采集单元303以及数据分类单元304，信息采集单元303包括分别与偏航电机203、风速测向仪102和机组位置检测件103相连的数据采集线以及数据采集记录仪305，其中，数据采集记录仪305与风速测向仪102电连接，数据采集模块300上电连接有用于显示风力发电机的实时数据以及故障分析结果的数据显示模块，数据显示模块包括显示屏。
37.具体的，本发明主体包括塔架100，在本实施例中，塔架100设置在整个风力发电机的上端位置，包括主机架101，主机架101整体形状为圆筒的框架形，并且在主机架101的前端位置还设置有风速测向仪102，用于对风速和风向都进行测量，并且自身能够旋转，可以实施对风向进行监控，本实施例中，风速测向仪102实用fyf
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1型号的风向风速仪，并且安装在上端的主要位置，用于准确进行测量，然后在主机架101的位于风速测向仪102后端设置有机组位置检测件103，机组位置检测件103主要是将实际的机组位置和设置在机组检测件内所存储的机组的初始位置进行对比，对比后将实时位置的信号进行输出和记录，然后在机组位置检测件103的后端还电连接有偏航控制器104。
38.进一步的，在本实施例中，偏航控制器104包括控制芯片，控制芯片接收从风速测
向仪102和机组位置检测件103上传输处的信号，然后控制芯片将处理好的信号传输到传动组件200上，利用传动组件200实现对信号的反馈和实施。
39.进一步的，在本实施例中，传动组件200包括设置在主机架101上的偏航轴承201，偏航轴承201沿水平方向设置，整体呈现圆盘形，并且中部位置中空，然后在偏航轴承201的中间内边位置设置有卡环，卡环形状为圆环形，并且上下两侧向外伸出一端高度，然后在卡环上还设置有卡位部件202，在本实施例中，卡位部件202包括设置在卡环上的卡片，所述卡片上开设有与卡环配合的弧形槽，并且弧形槽的上壁和下壁向外伸出，下壁还是那个设置有与卡环摩擦配合的摩擦片，在上壁上设置有若干个摩擦颗粒。
40.进一步的，为了实现具体的控制，还设置有偏航电机203，偏航电机203在本实施例中优选为伺服电机或者异步电机，并且设置在主机架101上，为了实现带动偏航轴承201的转动，在偏航轴承201上设置有传动部件204，在本实施例中，传动部件204包括设置在偏航轴承201外侧的控制齿轮204a，控制齿轮204a环绕整个偏航轴承201设置，然后在主机架101上还转动连接有与控制齿轮204a啮合的传动齿轮204b，传动齿轮204b为小齿轮，利用两个齿轮的啮合对偏航轴承201进行控制，使得整个风机上端进行转向，正对风向，偏航电机203则直接与传动齿轮204b相连。
41.作为优选的，在本实施例中，传动齿轮204b设置有三个，并且三个传动齿轮204b呈现等边三角形设置，设置三个传动齿轮204b的目的是为了能在进行驱动时，能够更加稳定，并且保持足够大的驱动力，进而就需要三个偏航电机203，进而可以获得更大的驱动力，并且可以增加整个系统的容错率。
42.进一步的，本发明主体还包括数据采集模块300，数据采集模块300则直接与偏航控制器104相连接，连接后可以直接与偏航控制器104进行数据交换，在本实施例中，数据采集模块300主要是将从风速测向仪102和机组位置检测件103上获取的数据进行整理，并且可以采集采集风力发电机的运行数据，包括叶片、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、变桨距装置的数据，此动作主要是由传感器进行收集，进行数据的存储，内部设置有内存条，同时在数据采集模块300上还设置有数据分析模块301，数据分析模块301用于将上述采集的数据进行分析，并且能够进行分类，分成6个数据组形成回路，进行分析计算。
43.在本实施例中，数据采集模块300包括信息采集单元303，信息采集单元303包括设置在不同位置的位置传感器、高度传感器、风速传感器、电量传感器、数转速传感器以及角度传感器，进而可以测量各种数据，还包括数据分类单元304，数据分类单元304用于将数据进行分类，规划成不同的存储模块。
44.同时在本实施例中，信息采集单元303包括分别将偏航电机203、风速测向仪102和机组位置检测件103相连的数据采集线，数据采集线用于将数据进行传输，还包括与风速测向仪102电连接的数据采集记录仪305。
45.进一步的，在数据分析模块301上电连接有安全链模块302，安全链模块302能够根据数据分析模块301的分类之后的数据，根据类别进行安全链的构建，并且将每个安全链串联至偏航控制器104上，并且安全链能够与每个偏航电机203进行连接，在当任一偏航电机203出现故障时，都可以给偏航控制器104传递信号并进行控制。
46.进一步的，在数据采集模块300上电连接有用于显示风力发电机的实时数据和分析结果的数据显示模块，数据显示模块主要是显示屏，能够进行数据的显示。
47.操作过程：在风机进行工作时，会利用前端的风速测向仪102进行风速和风向的测量，并且数据采集模块300会对数据进行采集，然后利用数据采集线进行传输，传输之后，会利用偏航控制器104进行分析和控制，在分析风速和风向后，会驱动偏航电机203，驱动传动齿轮204b的转动，然后带动偏航轴承201的转动，进而改变角度，实现正对风向，并且在进行转动时，安全链模块302会对数据进行分析和比对，进行有效的诊断和调整整个偏航系统，同时还可以保证安全运行以及整个风能利用率。
48.实施例2
49.参照图2
‑
4，该实施例不同于第一个实施例的是：主机架101上设有角度调节组件500，角度调节组件500包括转动连接在主机架101上的第一驱动轮501以及与第一驱动轮501呈90
°
角度交错设置的第二驱动轮502，其中，第一驱动轮501直径小于第二驱动轮502直径，第一驱动轮501的转动平面竖直设置，第一驱动轮501上设置有与伺服电机相连的连接环，主机架101上设有用于驱动第一驱动轮501和第二驱动轮502转动的驱动部件503，驱动部件503包括开设在电池放置板与壳体之间的放置腔504、滑移连接在放置腔504内的顶出杆505以及与顶出杆505配合的滑轨506，顶出杆505上向外伸出连杆，其中，放置腔504内靠近顶出杆505处滑移连接有抱杆507，抱杆507和顶出杆505形状为四分之一圆的圆弧条形，放置腔504内设有连动部件600，连动部件600包括转动连接在放置腔504内的凸轮601、与凸轮601配合的配合杆602以及设置在滑轨506内的推杆603，推杆603前端设有与凸轮601铰接，配合杆602前端滑移后与抱杆507末端抵接，放置腔504靠近抱杆507一端设有供抱杆507滑移的配合轨604，配合轨604内滑移连接有连接杆605，连接杆605外包覆有驱动弹簧。
50.具体的，在主机架101上设置有角度调节组件500，在本实施例中，角度调节组件500包括转动连接在主机架101上的第一驱动轮501，第一驱动轮501整体形状为圆环形，并且沿水平方向设置，并且第一驱动轮501的转动平面水平设置，然后在主机架101上还设置有第二驱动轮502，第二驱动轮502沿竖直方向设置，并且第一驱动轮501和第二驱动轮502沿相互垂直的角度设置，第一驱动轮501的直径小于第二驱动轮502的直径，并且第一驱动轮501和第二驱动轮502的直径都为最大直径，并且在第一驱动轮501设置在偏航轴承201外环上，直径略小于偏航轴承201，然后在主机架101上设有用于驱动第一驱动轮501和第二驱动轮502的驱动部件503。
51.在本实施例中，驱动部件503包括开设在主机架101内的放置腔504，在放置腔504内滑移连接有顶出杆505，顶出杆505的形状为半圆的弧形条状，为了能使得顶出杆505进行滑移，并且滑移的路径是沿着环形的长度方向滑移，在放置腔504内固定有与顶出杆505配合的滑轨506，并且顶出杆505和滑轨506的形状都为四分之一的圆的长度，顶出杆505在滑移后会向上伸出，并且能推动第一驱动轮501。
52.然后在放置腔504的靠近顶出杆505处还设置有抱杆507，从上方看时，抱杆507的位置与顶出杆505的位置之间夹角为90
°
，然后在顶出杆505向下滑移后，会使得抱杆507向上滑移，伸出后抵接到第二驱动轮502的侧壁，实现对第二驱动轮502以及第一驱动轮501的驱动，进而在抱杆507和顶出杆505之间设有连动部件600。
53.在本实施例中，连动部件600包括转动连接在放置腔504内的凸轮601，凸轮601的转动平面水平设置，然后在放置腔504内还设置有配合杆602，配合杆602沿着直线方向设置，并且与抱杆507的水平方向一致设置，然后在凸轮601转动后会驱动配合杆602的前后滑
移，使得配合杆602在水平方向进行直线的滑移，为了能使得顶出杆505在向下滑移后会推动凸轮601的转动，在滑轨506的末端处还设置有推杆603，推杆603保持设置在滑轨506的水平位置处，并且推杆603的前端还伸出有一段弯折的弧形杆，弧形杆的前端与凸轮601的侧壁铰接，进而在凸轮601转动后，会驱动顶起杆的移动，为了实现抱杆507的移动，配合杆602的前端连接有连接杆605，连接杆605可以弯折，能够实现将抱杆507的推出。
54.然后在放置腔504内固定有供抱杆507滑移的配合轨604，同时在本实施例中，连接杆605包括若干个首尾依次铰接的连接块，连接块的转动平面竖直设置，连接块与连接块之间的铰接位置是在连接块的上端位置，并且在每两个相邻的连接块之间连接有弹性绳，弹性绳可以使得连接块与连接块向相互靠近方向移动，然后为了不妨碍连接块在配合轨604内的滑移，在每个连接块的侧边上都设置成弧面。
55.然后在凸轮601上直接连接有电机，电机能驱动凸轮601的转动，同时在凸轮601的外侧边上设置有若干个大小不一致的凸块，凸轮601转动后会使得凸块与顶起杆或抱杆507抵接，进而可以实现不同距离的推动，并且凸块有两组，两组凸块之间呈现90度设置，分别对应顶起杆和抱杆507。
56.进一步的，在顶出杆505的外壁上开设有若干个凹槽，凹槽沿着顶出杆505的外壁等距开设，然后在放置腔504内固定有与凹槽配合的柔性片，柔性片竖直设置，上端向顶出杆505弯折，始终与凹槽配合
57.其余结构均与实施例1相同。
58.操作过程：在进行偏航操作时，首先会通过风速测向仪102进行测量，然后利用偏航控制器104进行控制，然后会利用偏航电机203对偏航轴承201进行转动调整，能够对风力发电机的上端进行水平方向的转动，然后启动电机，使得电机驱动顶起杆的转动，然后使得顶起杆带动第一驱动轮501的转动，然后使得整个风力发电机的上端进行竖直方向上的摆动，使得将风力发电机上端的叶片能够正好正对风向，并且同时驱动抱杆507，使得抱杆507向上或向下移动，进而驱动第二驱动轮502，使得第二驱动轮502实现垂直于第二驱动轮502的表面进行移动，然后能够驱动整个风力发电机沿垂直于第一驱动轮501的转动的面进行摆动，进而可以进一步对准风向，此设置可以使得整个风力发电机的上端能够进行竖直方向的两个不同平面的移动，进而可以使得叶片更准确的对准风向。
59.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
60.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
61.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
62.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。