專利名稱：兆瓦級風力發電機組扭纜保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種兆瓦級風力發電機組的扭纜保護裝置，屬于風力發電技術領域。
背景技術：
扭纜保護裝置是偏航系統必備的裝置，由于偏航系統的偏航動作會導致機艙和塔 架之間的連接電纜發生扭絞，所以需要設置與扭纜方向有關的計數裝置或類似的程序對電 纜的扭絞程度進行檢測。較為普遍的做法是使用機艙位置傳感器來檢測機艙偏航的實時角 度，在允許偏轉角度范圍內根據其檢測結果執行解纜。常用的風機扭纜保護普遍都采用了 二級保護，其中一級保護通常有以下幾種方式 第一，使用有三對開關的凸輪控制器，包括順時針偏轉凸輪開關(即右偏開關)、 中間位置開關和逆時針偏轉凸輪開關(即左偏開關)，當風力發電機的機艙沿順時針或逆 時針方向偏航或轉動達到一定圈(如2圈)，右偏或左偏開關被觸動，計算機收到信號后執 行相應的解纜程序。 第二、使用兩個有一定間隔(如間隔兩個齒)的接近開關，當偏航動作時，這兩個 接近開關會給計算機提供信號，計算機內置的計數器會記錄經過的偏航齒圈上的齒數，再 由計算機進行數據運算來識別偏航的角度，當偏轉角度達到左偏或右偏的限定值后執行相 應的解纜程序。 第三，利用凸輪控制器內的電位器進行檢測，通過在電位器的兩端加10VD的直流 電壓，當機艙位置發生變化時電位器中間抽頭相對兩端的電阻隨之發生變化，控制程序根 據電壓變化折算出機艙相對于初始位置的偏轉角度，在允許的偏轉角度范圍內可以通過機 艙位置傳感器的檢測結果執行解纜。
通過上述一級保護方式可以執行相應的解纜功能，使機組恢復正常；但當一級保 護失效(如發生故障)沒能起到應有的作用，風機繼續扭纜達到極限(如2.5圈)后，扭纜 開關動作，機組緊急停機。但是，采用扭纜開關進行扭纜保護的存在以下不足之處 —、扭纜開關必須到現場才能進行安裝，安裝時需要在塔筒頂端內壁上和懸垂電 纜上安裝，屬于高空作業，安裝不方便； 二、由于鋼絲繩柔軟程度與重錘重量匹配不良，懸垂電纜束周長不固定等原因容 易導致定位不準確，容易造成動作失誤而產生較大損失； 三、扭纜開關的動作是通過在懸垂電纜束上固定的鋼絲繩纏繞在電纜束上達到極 限后拉動扭纜開關上的拉環來實現的。拉環容易被鋼絲繩磨斷，使扭纜開關失去保護作用， 從而造成風機的運行事故。即時采用帶護套的鋼絲繩，也只能延長金屬環被磨斷的時間，而 不能根本解決問題。
發明內容為解決上述在風機解纜過程時應用扭纜開關進行保護存在的安裝不便、定位不準和保護失效等問題，本實用新型提供了一種新型的適用于兆瓦級風力發電機組的扭纜保護 裝置。 本實用新型涉及的風力發電機組的扭纜保護裝置包括電位器和凸輪控制器。其中 凸輪控制器包括2對凸輪開關，即順時針偏轉凸輪開關(即右偏開關)和逆時針偏轉凸輪 開關(左偏開關)。右偏開關和左偏開關的常開觸點并聯為控制器提供信號，而右偏和左偏 開關內部的常閉觸點串聯接入系統安全鏈。 凸輪控制器的輸入軸上裝有尼龍齒輪，該尼龍齒輪與偏航軸承齒輪相嚙合。尼龍 齒輪與凸輪開關的凸輪之間的速比為200比1，即尼龍齒輪轉200圈，凸輪轉1圈，通過偏航 軸承上齒輪的齒的數量(143齒)、尼龍齒輪的齒數(IO齒)，從而可以算出機艙旋轉一圈尼 龍齒輪旋轉的圈數為14.3圈。 風機運行時，電位器檢測偏航的角度，通過在電位器的兩端加10V的直流電壓，當 機艙位置發生變化時電位器中間抽頭相對兩端的電阻隨之發生變化，根據電壓變化可以折 算出機艙相對于初始位置的偏轉角度。當機艙在順時針或逆時針方向偏轉角度在可允許的 范圍內(如2圈)時，根據凸輪控制器提供的機場位置信號確定偏航解纜方向，釋放偏航剎 車，偏航繼電器放大電流信號，偏航接觸器吸合，驅動偏航電機旋轉，帶動機艙在偏航齒盤 上轉動使機艙偏航，從而實現解纜。在偏航齒盤轉動的同時，尼龍齒輪也隨之轉動。 若上述一級保護失效，當風力發電機組的機艙順時針旋轉達到極限(如2. 5圈) 時，尼龍齒輪逆時針旋轉36圈，右偏開關的初始位置已預先調節到此位置。右偏開關的常 閉觸點斷開，使得安全鏈斷開，機組緊急停機；而右偏開關的常開觸點閉合，計算機開始接 收扭纜信號。同樣，當機艙逆時針旋轉達到極限(如2. 5圈)時，尼龍齒輪逆時針旋轉36 圈，左偏凸輪的初始位置已預先調節到此位置。此時，左偏 開關的常閉觸點斷開，使得安全 鏈斷開，機組緊急停機；而左偏開關的常開觸點閉合，計算機開始接收扭纜信號。 本實用新型的有益效果在于將右偏開關與左偏開關的常開觸點并聯為控制器提 供信號，可以方便地實現凸輪控制器開關的定位調整；而將右偏開關與左偏開關的常閉觸 點串聯進入系統安全鏈，在控制電路上可以達到與原來扭纜保護裝置中扭纜開關同等的作 用。而且，該實用新型去除了扭纜開關的安裝，降低了成本；另一方面相對扭纜保護來說定 位更加準確并且不易損壞。
圖1為本實用新型的凸輪控制器觸點接線原理圖； 圖2為本實用新型的扭纜一級保護流程圖； 圖3為本實用新型的扭纜二級保護流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本發明的實施方式做一說明 如圖1所示，將凸輪控制器7的順時針偏轉凸輪開關(即右偏開關)的常開觸點1 和逆時針偏轉凸輪開關(左偏開關)的常開觸點3并聯為凸輪控制器7提供信號，并將右 偏開關的常閉觸點2和左偏開關的常閉觸點4串聯接入安全系統安全鏈5。在電位器6的 兩端加10V的直流電壓，當機艙位置發生變化時電位器6中間抽頭相對兩端的電阻隨之發生變化，根據電壓變化折算出機艙相對于初始位置的偏轉角度。 如圖2所示，風機運行時，由電位器檢測機艙偏航的實時角度，當機艙其偏轉角度 小于2圈時，凸輪控制器提供機艙位置信號。當機艙順時針偏轉達到限值2圈時，執行逆時 針方向解纜；當機艙逆時針偏轉達到限值2圈時，執行順時針方向解纜。接著，釋放偏航剎 車，偏航繼電器放大電流信號，偏航接觸器吸合，驅動偏航電機，帶動尼龍齒輪轉動，偏航齒 盤轉動使機艙沿順時針或逆時針方向偏航，從而實現解纜。 如圖3所示，當尼龍齒輪逆時針方向旋轉36圈，風力發電機組的機艙順時針旋轉 2.5圈時，順時針偏轉凸輪就會觸動其對應的右偏開關。此時，右偏開關的常閉觸點斷開， 使得安全鏈斷開，機組緊急停機；而右偏開關的常開觸點閉合，計算機開始接收扭纜信號。 同樣，當尼龍齒輪順時針方向旋轉36圈，風力發電機組的機艙逆時針旋轉2. 5圈時，逆時針 方向偏轉凸輪就會觸動其對應的左偏開關。此時，左偏開關的常閉觸點斷開，使得安全鏈斷 開，機組緊急停機；而左偏開關的常開觸點閉合，計算機開始接收扭纜信號。
權利要求一種兆瓦級風力發電機組扭纜保護裝置，包括電位器和凸輪控制器，其中，凸輪控制器包括2對凸輪開關，順時針偏轉凸輪開關，即右偏開關，和逆時針偏轉凸輪開關，即左偏開關，其特征在于右偏開關和左偏開關的常開觸點并聯接入控制系統，而右偏和左偏開關的常閉觸點串聯接入系統安全鏈。
2. 如權利要求1所述的兆瓦級風力發電機組扭纜保護裝置，其特征在于凸輪控制器的 輸入軸上裝有尼龍齒輪，其與偏航軸承齒輪相嚙合。
專利摘要本實用新型提供了一種兆瓦級風力發電機組扭纜保護裝置，包括電位器和凸輪控制器，其中凸輪控制器包括2對凸輪開關，即順時針偏轉凸輪開關和逆時針偏轉凸輪開關。上述開關的常開觸點并聯為控制器提供信號，而常閉觸點串聯接入系統安全鏈。此外，凸輪控制器的輸入軸上裝有尼龍齒輪，其與偏航軸承齒輪相嚙合。本實用新型以凸輪開關替代了傳統的扭纜開關，可以方便地實現凸輪控制器開關的定位調整，同時降低了成本。
文檔編號F03D11/00GK201474859SQ20092014023
公開日2010年5月19日 申請日期2009年6月10日 優先權日2009年6月10日
發明者唐鑫, 田河江, 蘇理 申請人:新疆金風科技股份有限公司