本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行情況的測試裝置與測試方法。
背景技術(shù)：
自然界的風(fēng)，方向和速度經(jīng)常變化，為了使風(fēng)力發(fā)電機組能夠有效的捕捉風(fēng)能，設(shè)置了對風(fēng)裝置以跟蹤風(fēng)向的變化，保證風(fēng)機始終處于迎風(fēng)狀態(tài)。風(fēng)力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)也稱為對風(fēng)裝置，其主要作用在于當(dāng)風(fēng)向變化時，能夠快速平穩(wěn)的對準風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。在目前的風(fēng)機類型中，幾乎所有水平軸的風(fēng)電機組都要被動偏航，即使用一個帶有電動機及齒輪箱的機構(gòu)來保持風(fēng)電機組對風(fēng)偏航，當(dāng)主控系統(tǒng)接收到測風(fēng)裝置因風(fēng)向變化產(chǎn)生的電信號，經(jīng)過比較后主控系統(tǒng)給偏航系統(tǒng)發(fā)出指令，偏航電機開始運轉(zhuǎn)，通過偏航驅(qū)動裝置驅(qū)動偏航軸承來實現(xiàn)偏航。當(dāng)風(fēng)速特別大時，比如海上風(fēng)力發(fā)電機組遭遇強風(fēng)，此時主控檢測到風(fēng)速超出設(shè)定值，會觸發(fā)安全系統(tǒng)實現(xiàn)緊急停機，如果此時變槳不能及時收槳，那會對風(fēng)機造成很大影響，如果風(fēng)機能夠主動偏航，及時遠離主風(fēng)向，會對風(fēng)機起到保護作用。因此，在風(fēng)機安裝前，對風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)在被動偏航和主動偏航運行過程中的測試就尤為重要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作方便、在工廠內(nèi)就可完整地測試偏航系統(tǒng)運行情況的風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供了一種采用上述風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置進行風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置，其特點是，該裝置包括控制系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)；
所述偏航系統(tǒng)包括偏航軸承和機架，在機架上部固定安裝有液壓站，在機架內(nèi)部固定安裝有偏航電機、偏航傳動裝置和潤滑裝置，所述偏航軸承固定安裝在機架下部，在偏航軸承上方設(shè)置有與偏航軸承固定連接的偏航剎車盤，在偏航剎車盤的上下側(cè)設(shè)置有為偏航軸承提供一定阻尼的偏航剎車卡鉗，所述偏航剎車卡鉗通過油管與液壓站連接，所述偏航電機通過偏航傳動裝置與偏航軸承連接，在偏航電機內(nèi)還設(shè)置有電子剎車；所述潤滑裝置包括潤滑油管，所述潤滑油管通入偏航軸承內(nèi)為偏航軸承提供潤滑油脂；
所述控制系統(tǒng)包括PLC和數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器包括用于檢測偏航電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)的偏航計數(shù)器、用于檢測偏航軸承潤滑油脂量的液位傳感器和用于檢測液壓站向偏航剎車卡鉗提供壓力大小的壓力傳感器；
所述偏航電機、電子剎車、液壓站、潤滑裝置、偏航計數(shù)器、液位傳感器和壓力傳感器分別與PLC電連接。
本發(fā)明是一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置，其進一步優(yōu)選技術(shù)方案是：所述偏航傳動裝置設(shè)置為傳動齒輪組，在偏航軸承上設(shè)置有齒輪，偏航電機通過傳動齒輪組與偏航軸承齒輪嚙合。
本發(fā)明是一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置，其進一步優(yōu)選技術(shù)方案是：該裝置還設(shè)置有為整個裝置提供備用電能的備用電源。
本發(fā)明還提供了一種采用上述風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置進行風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法，其步驟如下：
（1）給PLC一個模擬的風(fēng)向矢量變化值，PLC經(jīng)過運算處理后驅(qū)動偏航電機進行動作，帶動偏航軸承轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)偏航系統(tǒng)對風(fēng)；
（2）在偏航軸承轉(zhuǎn)動過程中，偏航計數(shù)器將采集到的偏航電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)反饋到PLC，PLC經(jīng)過運算后得到偏航軸承的轉(zhuǎn)動角度；
（3）在偏航軸承轉(zhuǎn)動過程中，PLC控制液壓站為偏航剎車卡鉗提供一定的壓力，從而使偏航軸承在轉(zhuǎn)動過程中有一定的阻尼，保證偏航系統(tǒng)平穩(wěn)偏航，同時，壓力傳感器會將此壓力值反饋給PLC，由PLC控制此壓力值的大??；
（4）在偏航軸承轉(zhuǎn)動過程中，PLC通過液位傳感器反饋的偏航軸承內(nèi)的潤滑油脂量來控制是否啟動潤滑裝置；
（5）PLC根據(jù)偏航計數(shù)器采集到的數(shù)據(jù)運算得出偏航軸承的轉(zhuǎn)動角度，當(dāng)該角度與風(fēng)向變化角度一致時，PLC控制偏航電機內(nèi)的電子剎車閉合，偏航電機停止工作，偏航系統(tǒng)的被動偏航過程結(jié)束。
本發(fā)明是一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案是，該測試方法還包括當(dāng)偏航系統(tǒng)向同一個方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時對控制系統(tǒng)設(shè)定的緊急停機值的測試方法，其步驟如下：
（1）將PLC模擬的風(fēng)向矢量變化值逐漸靠近緊急停機值，此時偏航系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的控制下連續(xù)轉(zhuǎn)動直至PLC模擬的風(fēng)向矢量變化值超過緊急停機值，此時觸發(fā)控制系統(tǒng)的緊急停機設(shè)定程序；
（2）PLC控制偏航電機反轉(zhuǎn)，直至偏航系統(tǒng)轉(zhuǎn)動到初始角度；
（3）在此過程中，液壓站不工作，偏航剎車卡鉗沒有壓力，偏航軸承快速轉(zhuǎn)動到初始位置。
本發(fā)明還提供了一種采用上述風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置進行風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法，其步驟如下：
（1）給PLC一個模擬的風(fēng)向風(fēng)速指令，該風(fēng)速超過風(fēng)機的最大設(shè)定值，然后通過控制面板給PLC一個模擬的葉片角度89°即葉片處于收槳狀態(tài)的指令，PLC控制偏航電機帶動偏航軸承轉(zhuǎn)動，使偏航系統(tǒng)主動偏航風(fēng)向180°，此時，PLC控制偏航電機內(nèi)的電子剎車閉合，偏航電機停止運行，偏航系統(tǒng)的主動偏航過程結(jié)束；
（2）給PLC一個模擬的風(fēng)向風(fēng)速指令，該風(fēng)速超過風(fēng)機的最大設(shè)定值，然后通過控制面板給PLC一個模擬的葉片角度0°即葉片處于開槳狀態(tài)的指令，PLC控制偏航電機帶動偏航軸承轉(zhuǎn)動，使偏航系統(tǒng)主動偏航風(fēng)向90°，此時，PLC控制偏航電機內(nèi)的電子剎車閉合，偏航電機停止運行，偏航系統(tǒng)的主動偏航過程結(jié)束；
（3）在步驟（1）和（2）的主動偏航過程中，液壓站停止工作，即偏航剎車卡鉗不受壓力，偏航軸承在轉(zhuǎn)動過程中沒有阻尼，偏航系統(tǒng)實現(xiàn)快速偏航。
本發(fā)明是一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案是：在上述步驟（1）和（2）的主動偏航過程中，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況造成供電丟失使PLC接收不到信號的情況發(fā)生時，該裝置還設(shè)置有為整個裝置提供備用電能的備用電源，以保證偏航系統(tǒng)的正常運行。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)計合理，使用方便，操作簡單，能完整的測試風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的整個過程，包括被動偏航過程、主動偏航過程、被動偏航過程中偏航系統(tǒng)向一個方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時對控制系統(tǒng)設(shè)定的緊急停機值的測試過程，以及主動偏航過程中出現(xiàn)緊急斷電情況時備用電源的運行情況，利用它能夠在工廠內(nèi)完整地檢測出偏航系統(tǒng)的性能是否符合現(xiàn)場運行要求。
附圖說明
圖1為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下參照附圖舉例說明，進一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。
實施例1，參照圖1，一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置，該裝置包括控制系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)；
所述偏航系統(tǒng)包括偏航軸承1和機架3，在機架3上部固定安裝有液壓站6，在機架3內(nèi)部固定安裝有偏航電機4、偏航傳動裝置5和潤滑裝置7，所述偏航軸承1固定安裝在機架3下部，在偏航軸承1上方設(shè)置有與偏航軸承1固定連接的偏航剎車盤2，在偏航剎車盤2的上下側(cè)設(shè)置有為偏航軸承1提供一定阻尼的偏航剎車卡鉗8，所述偏航剎車卡鉗8通過油管與液壓站6連接，所述偏航電機4通過偏航傳動裝置5與偏航軸承1連接，在偏航電機4內(nèi)還設(shè)置有電子剎車；所述潤滑裝置7包括潤滑油管，所述潤滑油管通入偏航軸承1內(nèi)為偏航軸承1提供潤滑油脂；
所述控制系統(tǒng)包括PLC10和數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器包括用于檢測偏航電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)的偏航計數(shù)器9、用于檢測偏航軸承潤滑油脂量的液位傳感器和用于檢測液壓站向偏航剎車卡鉗提供壓力大小的壓力傳感器；
所述偏航電機4、電子剎車、液壓站6、潤滑裝置7、偏航計數(shù)器9、液位傳感器和壓力傳感器分別與PLC電連接。
實施例2，實施例1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置中：所述偏航傳動裝置5設(shè)置為傳動齒輪組，在偏航軸承1上設(shè)置有齒輪，偏航電機4通過傳動齒輪組與偏航軸承齒輪嚙合。
實施例3，實施例1或2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置中：該裝置還設(shè)置有為整個裝置提供備用電能的備用電源。
實施例4，一種利用實施例1-3任一項所述的風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置進行風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法，其步驟如下：
（1）給PLC一個模擬的風(fēng)向矢量變化值，PLC經(jīng)過運算處理后驅(qū)動偏航電機進行動作，帶動偏航軸承轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)偏航系統(tǒng)對風(fēng)；
（2）在偏航軸承轉(zhuǎn)動過程中，偏航計數(shù)器將采集到的偏航電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)反饋到PLC，PLC經(jīng)過運算后得到偏航軸承的轉(zhuǎn)動角度；
（3）在偏航軸承轉(zhuǎn)動過程中，PLC控制液壓站為偏航剎車卡鉗提供一定的壓力，從而使偏航軸承在轉(zhuǎn)動過程中有一定的阻尼，保證偏航系統(tǒng)平穩(wěn)偏航，同時，壓力傳感器會將此壓力值反饋給PLC，由PLC控制此壓力值的大??；
（4）在偏航軸承轉(zhuǎn)動過程中，PLC通過液位傳感器反饋的偏航軸承內(nèi)的潤滑油脂量來控制是否啟動潤滑裝置；
（5）PLC根據(jù)偏航計數(shù)器采集到的數(shù)據(jù)運算得出偏航軸承的轉(zhuǎn)動角度，當(dāng)該角度與風(fēng)向變化角度一致時，PLC控制偏航電機內(nèi)的電子剎車閉合，偏航電機停止工作，偏航系統(tǒng)的被動偏航過程結(jié)束。
實施例5，實施例4中所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法中，該測試方法還包括當(dāng)偏航系統(tǒng)向同一個方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時對控制系統(tǒng)設(shè)定的緊急停機值的測試方法，其步驟如下：
（1）將PLC模擬的風(fēng)向矢量變化值逐漸靠近緊急停機值，此時偏航系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的控制下連續(xù)轉(zhuǎn)動直至PLC模擬的風(fēng)向矢量變化值超過緊急停機值，此時觸發(fā)控制系統(tǒng)的緊急停機設(shè)定程序；
（2）PLC控制偏航電機反轉(zhuǎn)，直至偏航系統(tǒng)轉(zhuǎn)動到初始角度；
（3）在此過程中，液壓站不工作，偏航剎車卡鉗沒有壓力，偏航軸承快速轉(zhuǎn)動到初始位置。
設(shè)定該緊急停機值是為了防止偏航系統(tǒng)連續(xù)向一個方向轉(zhuǎn)動，對下方的連接塔底和塔筒內(nèi)的電纜有影響，此時，要讓偏航系統(tǒng)迅速反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)解纜。
實施例6，一種利用實施1-3任一項所述的風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行測試裝置進行風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法，其步驟如下：
（1）給PLC一個模擬的風(fēng)向風(fēng)速指令，該風(fēng)速超過風(fēng)機的最大設(shè)定值，然后通過控制面板給PLC一個模擬的葉片角度89°即葉片處于收槳狀態(tài)的指令，PLC控制偏航電機帶動偏航軸承轉(zhuǎn)動，使偏航系統(tǒng)主動偏航風(fēng)向180°，此時，PLC控制偏航電機內(nèi)的電子剎車閉合，偏航電機停止運行，偏航系統(tǒng)的主動偏航過程結(jié)束；
（2）給PLC一個模擬的風(fēng)向風(fēng)速指令，該風(fēng)速超過風(fēng)機的最大設(shè)定值，然后通過控制面板給PLC一個模擬的葉片角度0°即葉片處于開槳狀態(tài)的指令，PLC控制偏航電機帶動偏航軸承轉(zhuǎn)動，使偏航系統(tǒng)主動偏航風(fēng)向90°，此時，PLC控制偏航電機內(nèi)的電子剎車閉合，偏航電機停止運行，偏航系統(tǒng)的主動偏航過程結(jié)束；
（3）在步驟（1）和（2）的主動偏航過程中，液壓站停止工作，即偏航剎車卡鉗不受壓力，偏航軸承在轉(zhuǎn)動過程中沒有阻尼，偏航系統(tǒng)實現(xiàn)快速偏航。
實施例7，在實施例6所述的一種風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)運行的測試方法中：在上述步驟（1）和（2）的主動偏航過程中，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況造成供電丟失使PLC接收不到信號的情況發(fā)生時，該裝置還設(shè)置有為整個裝置提供備用電能的備用電源，以保證偏航系統(tǒng)的正常運行，該備用電源可以選用超級電容。