CN102042180B - 一种风力发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电机，风力发电机包括桨叶、轮毂、塔架、变桨装置和保护装置，其中，保护装置包括：第二接近开关、第二挡块和限位开关；第二接近开关和限位开关固定在变桨电机的支架上；第二挡块固定在变桨盘上；第二接近开关用于检测桨叶是否处于顺桨停机角度。在本发明风力发电机中，通过旋转编码器获取桨叶的转速和桨距角等桨叶参数，通过第一接近开关或第二接近开关判断旋转编码器检测桨叶的桨距角准确，以能及时发现旋转编码器的故障，通过在桨距角处于限位保护角度触发限位开关，从而为风力发电机提供双重保护，避免发生断桨或飞车等事故，降低风力发电机的维护成本，又使限位开关的触发次数大大减少。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种风力发电机。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。我国风能资源丰富，利用风能发电的潜力巨大。
现在，人们通常使用风力发电机将风能转换为电能。图1为现有技术风力发电机的结构示意图。如图1所示，风力发电机包括：桨叶101、轮毂102、发电机103、塔架104和塔基105。桨叶101安装在轮毂102上，风以一定角度和速度作用在桨叶101上，使桨叶101产生旋转力矩而转动，从而将风能转换为机械能，旋转的桨叶101将驱动塔架104上的发电机发电，风能转换为电能。
风力发电机通常通过旋转编码器来反馈桨叶101的桨距角、转速等桨叶参数，以确保风力发电机上的变桨装置根据风速来实时调整桨距角或转速等，如果旋转编码器发生故障可能会反馈不准确的桨叶参数，风力发电机上的变桨装置根据不准确的桨叶参数来进行变桨的话，可能会发生断桨、飞车等事故。
在现有技术中，当变桨装置检测到发生与位置无关的故障时，如果此时旋转编码器已发生故障，变桨装置将停止在非安全位置，对于风机和维护人员来说，都非常危险。例如旋转编码器发生的是短时故障，显示值为顺桨停机角度，但实际桨叶位置并未达到该角度，此后如果维护人员进入轮毂进行维护，该桨叶极有可能继续顺桨，造成人身的伤害；现有技术中还可以安装多个旋转编码器，对比多个旋转编码器反馈的桨叶参数是否相同来发现旋转编码器是否发生故障，但是，当多个旋转编码器中的一个发生故障时，可能导致顺桨到达限位保护角度而触发限位开关，从而导致限位开关的触发次数太频繁，影响风力发电机的发电效率，而且增加了风力发电机的成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种风力发电机，用于解决现有技术中风力发电机限位开关触发次数频繁、发电效率低、安全的问题。
为此，本发明提供一种风力发电机，包括桨叶、轮毂、塔架、变桨装置和保护装置，所述变桨装置包括变桨电机、变桨盘和驱动支架，所述驱动支架用于安装变桨电机，开关支架安装在所述驱动支架上，其中，所述保护装置包括：
第二接近开关、第二挡块和限位开关；
所述第二接近开关和限位开关固定在所述开关支架上；
所述第二挡块固定在所述变桨盘上；
所述第二接近开关用于检测所述桨叶是否处于顺桨停机角度。
其中，所述保护装置还包括：第一接近开关和第一挡块；
所述第一接近开关固定在所述开关支架上；
所述第一挡块固定在所述变桨盘上；
所述第一接近开关用于检测所述桨叶是否到达发电角度。
其中，还包括：
在桨距角处于发电角度时，所述第一接近开关检测到所述第一挡块，所述第一接近开关将所述桨距角处于发电角度的位置信号发送到所述变桨装置。
其中，所述发电角度的范围在0°～5°之间。
其中，在桨距角处于顺桨停机角度时，所述第二接近开关检测到所述第二挡块，所述第二接近开关将所述桨距角处于顺桨停机角度的位置信号发送到所述变桨装置。
其中，所述顺桨停机角度的范围在85°～90°之间。
其中，在桨距角处于限位保护角度时，所述限位开关被触发以停止所述桨叶的转动。
其中，所述限位保护角度的范围在91°～95°之间。
其中，所述第一接近开关和第二接近开关采用涡流式接近开关、 电容式接近开关、霍尔接近开关、光电式接近开关和热释电式接近开关中的任意一种。
其中，所述限位开关采用旋转限位开关或直行限位开关。
本发明具有下述有益效果：
在本发明风力发电机中，通过旋转编码器获取桨叶的转速和桨距角等桨叶参数，通过第一接近开关与桨叶的实际位置判断旋转编码器检测桨叶的桨距角是否准确，通过第二接近开关判断旋转编码器检测桨叶的桨距角准确，以及时发现旋转编码器的故障，通过在桨距角处于限位保护角度触发限位开关，以在旋转编码器发生故障或风力太大时停止桨叶的转动，从而为风力发电机提供双重保护，既能有效避免发生断桨或飞车等事故，降低风力发电机的维护成本和维护时间，又使限位开关的触发次数大大减少，提高了风力发电机的发电效率。
附图说明
图1为现有技术风力发电机的结构示意图；
图2为本发明提供的风力发电机实施例的立体图；
图3为本发明提供的风力发电机实施例的主视图；
图4为本发明提供的风力发电机实施例的流程图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的风力发电机及保护方法进行详细描述。
图2为本发明提供的风力发电机第一实施例的立体图，图3为本发明提供的风力发电机第一实施例的主视图。如图2和图3所示，在本实施例中，变桨装置包括：变桨电机、变桨盘208、变桨控制器、驱动支架207和旋转编码器，保护装置包括第二接近开关203、第二挡块204和限位开关205，第二接近开关203和限位开关205固定在开关支架206上，开关支架206固定在驱动支架207上，驱动支架 207用于安装变桨电机和加速器；第二挡块204安装在变桨盘208上，当桨距角处于顺桨停机角度时，第二接近开关203检测到第二挡块204，第二接近开关203将桨距角处于顺桨停机角度的位置信号发送到变桨装置，检测旋转编码器反馈的桨距角是否同样处于顺桨停机角度，如果是，则可以说明第二接近开关203和旋转编码器没有故障，否则，则说明第二接近开关203或旋转编码器有故障，这时变桨装置需要对桨叶进行顺桨操作，当旋转编码器的故障未被及时发现，导致桨距角达到限位保护角度范围内，限位开关205将被触发，从而强制桨叶停止转动，以确保风力发电机的安全，防止断桨或飞车等事故发生。
进一步的，本发明实施例还包括第一接近开关201和第一挡块202，第一接近开关201固定在开关支架206上，第一挡块202安装在变桨盘208上，当桨叶的桨距角处于发电角度时，第一接近开关201检测到第一挡块202，第一接近开关的指示灯并将桨距角处于顺桨停机角度的位置信号发送到变桨装置，这时检测旋转编码器反馈的桨距角是否同样处于发电角度，如果是，则可以说明第一接近开关201和旋转编码器没有故障，否则，则说明第一接近开关201或旋转编码器有故障。
在实际应用中，可以设定发电角度的范围在0°～5°之间，顺桨停机角度的范围在85°～90°之间，限位开关205的限位保护角度的在91°～95°之间。当第一接近开关201的指示灯亮而旋转编码器反馈的桨距角不在发电角度时，可以通过观测桨叶的实际位置判断出是第一接近开关201还是旋转编码器发生故障，并及时对桨叶进行顺桨操作，以防止飞车或断桨等事故发生，保护风力发电机的安全。当第二接近开关203的指示灯亮而旋转编码器反馈的桨距角不在顺桨停机角度时，可以通过观测桨叶的实际位置判断出是第二接近开关203还是旋转编码器发生故障，并及时对桨叶进行继续顺桨操作并触发限位开关，以防止飞车或断桨等事故发生。第一接近开关201和第二接近开关203可以采用涡流式接近开关、电容式接近开关、霍尔接近开关、光电式接近开关和热释电式接近开关中的任意一种，限位 开关可以采用旋转限位开关或直行限位开关。
当旋转编码器的故障没有被及时发现，导致变桨装置无法将桨距角调整到恰当的位置，可能使桨距角达到限位保护角度，这时限位开关205将会被触发，从而强制停止桨叶的转动，防止桨叶发生断桨或飞车等事故。
本实施例风力发电机保护过程具体包括如下步骤：
步骤401、在第一接近开关标识桨距角处于发电角度范围内时，检测旋转编码器反馈的桨叶参数是否准确。
本实施例中，结合图2和图3来介绍技术方案，当第一接近开关201上的指示灯亮光时，标识桨叶处于发电角度范围内，检测旋转编码器反馈的桨距角等桨叶参数以及观察风力发电机上的桨叶的实际位置是否也是在发电角度范围内，如果风力发电机上的桨叶是在发电角度范围内，说明第一接近开关201和旋转编码器没有故障，如果旋转编码器反馈的桨距角不在发电角度范围内，例如旋转编码器反馈的桨距角为60°，而桨叶的实际的位置处于发电角度的范围内，则进入步骤402。
步骤402、在旋转编码器发生故障时，变桨装置对桨叶进行顺桨操作。
在旋转编码器发生故障，变桨装置将进行顺桨操作，以及时维修旋转编码器，避免由于旋转编码器向变桨装置反馈不准确的桨叶参数而导致断桨或飞车等事故发生。
当变桨装置对桨叶进行变桨使桨距角处于顺桨停机角度范围内时，则进入步骤403。
步骤403、在第二接近开关标识桨距角处于顺桨停机角度范围内时，检测旋转编码器反馈的桨叶参数是否准确。
当第二接近开关203检测到第二挡块204时，第二接近开关将向变桨装置发送桨距角处于顺桨停机角度，如果此时旋转编码器反馈到变桨装置的桨距角同样处于顺桨停机角度范围内，说明第二接近开关203和旋转编码器没有故障，旋转编码器和第二接近开关反馈的顺桨停机角度不一致时，例如旋转编码器反馈的桨距角不在顺 桨停机角度范围内，而第二接近开关反馈的桨距角处于顺桨停机角度；或者旋转编码器反馈的桨距角在顺桨停机角度范围内，而第二接近开关反馈的桨距角不在顺桨停机角度范围内，说明旋转编码器或第二接近开关发生故障，变桨装置继续顺桨使桨距角到达限位保护角度范围内，则进入步骤4。
步骤404、在桨距角达到限位保护角度范围时，触发限位开关。
在桨距角达到限位保护角度范围，限位开关205将被触发，实现强制桨叶停止转动，以防止桨距角不能稳定地处于顺桨停机角度，导致在风大时发生断桨或飞车等事故。
在本发明实施例中，通过旋转编码器获取桨叶的转速和桨距角等桨叶参数，通过第一接近开关与桨叶的实际位置判断旋转编码器检测桨叶参数是否准确，通过第二接近开关判断旋转编码器检测桨叶的桨距角准确，以及时发现旋转编码器的故障，通过在桨距角处于限位保护角度触发限位开关，以在旋转编码器发生故障或风力太大时停止桨叶的转动，从而为风力发电机提供双重保护，既能有效避免发生断桨或飞车等事故，降低风力发电机的维护成本和维护时间，又使限位开关的触发次数大大减少，提高了风力发电机的发电效率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种风力发电机，包括桨叶、轮毂、塔架、变桨装置和保护装置，所述变桨装置包括变桨电机、变桨盘和驱动支架，所述驱动支架用于安装变桨电机，开关支架安装在所述驱动支架上，其特征在于，所述保护装置包括：
第二接近开关、第二挡块和限位开关；
所述第二接近开关和限位开关固定在所述开关支架上；
所述第二挡块固定在所述变桨盘上；
所述第二接近开关用于检测所述桨叶是否处于顺桨停机角度。
2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述保护装置还包括：第一接近开关和第一挡块；
所述第一接近开关固定在所述开关支架上；
所述第一挡块固定在所述变桨盘上；
所述第一接近开关用于检测所述桨叶是否到达发电角度。
3.根据权利要求2所述的风力发电机，其特征在于还包括：
在桨距角处于发电角度时，所述第一接近开关检测到所述第一挡块，所述第一接近开关将所述桨距角处于发电角度的位置信号发送到所述变桨装置。
4.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，
所述发电角度的范围在0°～5°之间。
5.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，
在桨距角处于顺桨停机角度时，所述第二接近开关检测到所述第二挡块，所述第二接近开关将所述桨距角处于顺桨停机角度的位置信号发送到所述变桨装置。
6.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述顺桨停机角度的范围在85°～90°之间。
7.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，
在桨距角处于限位保护角度时，所述限位开关被触发以停止所述桨叶的转动。
8.根据权利要求7所述的风力发电机，其特征在于，所述限位保护角度的范围在91°～95°之间。
9.根据权利要求2所述的风力发电机，其特征在于，所述第一接近开关和第二接近开关采用涡流式接近开关、电容式接近开关、霍尔接近开关、光电式接近开关和热释电式接近开关中的任意一种。
10.根据权利要求2所述的风力发电机，其特征在于，所述限位开关采用旋转限位开关或直行限位开关。
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