CN105715460A - 一种具有防超速性能的风力发电机 - Google Patents

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Abstract

一种具有防超速性能的风力发电机，包括风机桨叶轮、传动轴、变速箱和发电机；所述风机桨叶轮安装在传动轴左端部，传动轴右端与变速箱左侧输入端连接，变速箱右侧输出端与发电机连接；还设有一个CPU控制器、测速机构和变桨距电机M，所述CPU控制器依据测速机构的输出信号控制变桨距电机M的动作。本发明结构简单，运行稳定，方便维护，变浆距测速信号感应灵敏度高，变桨距控制及时准确，防超速装置部件无接触磨损，可延长设备使用寿命。

Description

一种具有防超速性能的风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其是一种具有防超速性能的风力发电机。
背景技术
风力发电是通过风力驱动桨叶产生旋转力矩，使风能变成机械能作用在驱动轴上，再通过变速箱和高速轴驱动发电机发电。当风速高于设计指标的额定风速时，因桨叶自身材料强度有限，风力机叶轮转速必须在设计指标的额定转速之内；在风力超速时，必须采取紧急风机刹车及顺桨调节，保证风力机设备安全。现有技术中，风力机防超速主要是变桨距控制，或主动失速控制、或机械刹车措施。在变桨距制动***启动时，大多根据风速仪、发电机转速或输出功率提供的制动数据，对风机进行限速保护。鉴于风力变化不定，且由于风机结构复杂性和测量方法局限性的限制，不能对风机实现及时准确的限速保护。在已有技术中，限速主要通过飞锤离心力直接启动液压泵或触发离合器，增加或减少串并联发电机的数量，对其风机进行限速保护。其弊端是：1.这种控制方式通过飞锤在离心力下的旋转与接触开关类部件接触，接触开关类部件将风速变化信号输出到变浆距执行机构。由于风速变化的大小和方向不稳定，并且这种瞬间变化的频率和幅度也很大，飞锤与装置中的部件存在接触产生摩擦作用，使风机限速调节不够准确，精度低；2.启动装置中的部件因摩擦极易磨损，会降低风机设备的寿命，增加了风机保养维护工作量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有防超速性能的风力发电机，它应具有变浆距测速信号感应灵敏度高，变桨距控制及时准确，防超速装置部件无接触磨损，延长设备使用寿命，降低风力机维护成本的特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种具有防超速性能的风力发电机，包括风机桨叶轮、主传动轴、变速箱和发电机；所述风机桨叶轮安装在主传动轴左端部，主传动轴右端与变速箱左侧输入端连接，变速箱右侧输出端与发电机连接；还设有一个CPU控制器、测速机构和变桨距执行器，所述变桨距执行器连接在风机桨叶轮与主传动轴之间，所述CPU控制器依据测速机构的输出信号控制变桨距执行器的变桨距电机M的动作；
所述测速机构包括转盘、摆杆、磁球体、非接触式传感器和保护壳；所述保护壳位于变速箱下面，所述转盘位于保护壳内部中心，所述摆杆一端连接磁球体，另一端与转盘外周铰接，所述非接触式传感器安装在保护壳的周壁上，在摆杆处于水平状态时磁球体与非接触式传感器之间间隙最小，转盘与变速箱之间设有传动机构。
上述具有防超速性能的风力发电机，所述非接触式传感器与CPU控制器之间以及CPU控制器与变桨距执行器之间均连接信号线缆，在变桨距执行器与CPU控制器之间还设有变桨距反馈信号线缆。
上述具有防超速性能的风力发电机，所述传动机构为立轴，所述立轴上端与变速箱的下部输出端连接，立轴下端与转盘同心连接。
上述具有防超速性能的风力发电机，所述非接触式传感器的数量为多个，并均布在保护壳的周壁上。
上述具有防超速性能的风力发电机，增设箱体，所述保护壳固定在箱体内部。
本发明提供的这种具有防超速性能的风力发电机，在风力超速时，风力驱动桨叶轮旋转，使摆杆上的磁球体高速旋转，磁球体产生离心力与磁力传感器接近，CPU接受磁力传感器的磁感应信号对变桨距控制器发出指令，控制桨叶轮改变桨距，控制桨叶轮符合额定转速。本发明结构简单，运行稳定，方便维护，具有变浆距测速信号感应灵敏度高，变桨距控制及时准确的优点，防超速装置部件无接触磨损，可延长设备使用寿命，提高发电效率，保障设备安全，降低风力机维护成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为CPU控制器和变桨距控制器***示意图；
图3为变桨距执行器的结构示意图。
图中各部件标号为：风机桨叶轮1、变桨距执行器2、传动主轴3、变速箱4、传动轴5、发电机6、CPU控制器7、非接触式传感器8、磁球体9、摆杆10、保护壳11、转盘12、箱体13、立轴14、风机桨叶15、蜗杆16、涡轮17、变桨距电机M、变桨距执行信号S1、变桨距反馈信号S2、变桨距继电器J。
具体实施方式
参见图1、2；本发明提供的风力机防超速装置，因为立轴14连接在变速箱4与转盘12之间，在风力超速驱动风机桨叶轮1旋转时，转盘12带动摆杆10高速旋转，磁球体9产生离心力与非接触式传感器8接近，非接触式传感器8将感应信号传给CPU控制器7，CPU控制器7对变桨距执行器2发出指令，变桨距执行器2上的变桨距继电器J控制变桨距电机M动作，变桨距电机M上装有蜗杆16，风机桨叶15的根部装有与蜗杆16相啮合的蜗轮17，变桨距电机M驱动风机桨叶15转动，使风机桨叶15角度改变，控制风机桨叶轮1调整至符合额定转速。在摆杆10处于水平状态时磁球体9与非接触式传感器8之间间隙最小，可使磁球体9与非接触式传感器8距离最近，提高感应信号的灵敏度，非接触式传感器8的数量为多个并均布在保护壳11的周壁上，这些传感器安装在沿周壁不同的高度，同一高度的传感器输出的多个输出信号采用与逻辑，这样可以增加风机叶片变动的稳定裕度，防止过频改变，以减缓瞬间风速变动对叶片强度的冲击。在风力超速时，CPU控制器7可接收到均衡后的输出信号，使风机桨叶轮1准确及时变桨。非接触式传感器8可采用霍尔转速传感器，这种小型封闭式传感器，具有抗干扰能力强、性能稳定、功耗小、使用温度范围宽等优点。在风力减速时，变桨距反馈信号S2输入CPU控制器7，CPU控制器7发出指令，使变桨距执行器2的变桨距电机M动作，控制桨叶恢复正常角度，保证风力发电机连续稳定工作。保护壳11采用非铁磁的铜铝材质或塑料材质，可以避免干扰磁球体9的触发功能。

Claims (5)

1.一种具有防超速性能的风力发电机，包括风机桨叶轮(1)、主传动轴(3)、变速箱(4)和发电机(6)；所述风机桨叶轮(1)安装在主传动轴(3)左端部，主传动轴(3)右端与变速箱(4)左侧输入端连接，变速箱(4)右侧输出端与发电机(6)连接；其特征在于：还设有一个CPU控制器7、测速机构和变桨距执行器(2)，所述变桨距执行器(2)连接在风机桨叶轮(1)与主传动轴(3)之间，所述CPU控制器(7)依据测速机构的输出信号控制变桨距执行器(2)的变桨距电机M的动作；
所述测速机构包括转盘(12)、摆杆(10)、磁球体(9)、非接触式传感器(8)和保护壳(11)；所述保护壳(11)位于变速箱(4)下面，所述转盘(12)位于保护壳(11)内部中心，所述摆杆(10)一端连接磁球体(9)，另一端与转盘(12)外周铰接，所述非接触式传感器(8)安装在保护壳(11)的周壁上，在摆杆(10)处于水平状态时磁球体(9)与非接触式传感器(8)之间间隙最小，转盘(12)与变速箱(4)之间设有传动机构。
2.根据权利要求1所述的一种具有防超速性能的风力发电机，其特征在于：所述非接触式传感器(8)与CPU控制器(7)之间以及CPU控制器(7)与变桨距执行器(2)之间均连接信号线缆，在变桨距执行器(2)与CPU控制器(7)之间还设有变桨距反馈信号线缆。
3.根据权利要求1所述的一种具有防超速性能的风力发电机，其特征在于：所述传动机构为立轴(14)，所述立轴(14)上端与变速箱(4)的下部输出端连接，立轴(14)下端与转盘(12)同心连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种具有防超速性能的风力发电机，其特征在于：所述非接触式传感器(8)的数量为多个，并均布在保护壳(11)的周壁上。
5.根据权利要求4所述的一种具有防超速性能的风力发电机，其特征在于：增设箱体(13)，所述保护壳(11)固定在箱体(13)内部。
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