[实用新型]兆瓦级风力发电机组扭缆保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种兆瓦级风力发电机组的扭缆保护装置，属于风力发电技术领域。

背景技术

扭缆保护装置是偏航系统必备的装置，由于偏航系统的偏航动作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生扭绞，所以需要设置与扭缆方向有关的计数装置或类似的程序对电缆的扭绞程度进行检测。较为普遍的做法是使用机舱位置传感器来检测机舱偏航的实时角度，在允许偏转角度范围内根据其检测结果执行解缆。常用的风机扭缆保护普遍都采用了二级保护，其中一级保护通常有以下几种方式：

第一，使用有三对开关的凸轮控制器，包括顺时针偏转凸轮开关(即右偏开关)、中间位置开关和逆时针偏转凸轮开关(即左偏开关)，当风力发电机的机舱沿顺时针或逆时针方向偏航或转动达到一定圈(如2圈)，右偏或左偏开关被触动，计算机收到信号后执行相应的解缆程序。

第二、使用两个有一定间隔(如间隔两个齿)的接近开关，当偏航动作时，这两个接近开关会给计算机提供信号，计算机内置的计数器会记录经过的偏航齿圈上的齿数，再由计算机进行数据运算来识别偏航的角度，当偏转角度达到左偏或右偏的限定值后执行相应的解缆程序。

第三，利用凸轮控制器内的电位器进行检测，通过在电位器的两端加10VD的直流电压，当机舱位置发生变化时电位器中间抽头相对两端的电阻随之发生变化，控制程序根据电压变化折算出机舱相对于初始位置的偏转角度，在允许的偏转角度范围内可以通过机舱位置传感器的检测结果执行解缆。

通过上述一级保护方式可以执行相应的解缆功能，使机组恢复正常；但当一级保护失效(如发生故障)没能起到应有的作用，风机继续扭缆达到极限(如2.5圈)后，扭缆开关动作，机组紧急停机。但是，采用扭缆开关进行扭缆保护的存在以下不足之处：

一、扭缆开关必须到现场才能进行安装，安装时需要在塔筒顶端内壁上和悬垂电缆上安装，属于高空作业，安装不方便；

二、由于钢丝绳柔软程度与重锤重量匹配不良，悬垂电缆束周长不固定等原因容易导致定位不准确，容易造成动作失误而产生较大损失；

三、扭缆开关的动作是通过在悬垂电缆束上固定的钢丝绳缠绕在电缆束上达到极限后拉动扭缆开关上的拉环来实现的。拉环容易被钢丝绳磨断，使扭缆开关失去保护作用，从而造成风机的运行事故。即时采用带护套的钢丝绳，也只能延长金属环被磨断的时间，而不能根本解决问题。

发明内容

为解决上述在风机解缆过程时应用扭缆开关进行保护存在的安装不便、定位不准和保护失效等问题，本实用新型提供了一种新型的适用于兆瓦级风力发电机组的扭缆保护装置。

本实用新型涉及的风力发电机组的扭缆保护装置包括电位器和凸轮控制器。其中凸轮控制器包括2对凸轮开关，即顺时针偏转凸轮开关(即右偏开关)和逆时针偏转凸轮开关(左偏开关)。右偏开关和左偏开关的常开触点并联为控制器提供信号，而右偏和左偏开关内部的常闭触点串联接入系统安全链。

凸轮控制器的输入轴上装有尼龙齿轮，该尼龙齿轮与偏航轴承齿轮相啮合。尼龙齿轮与凸轮开关的凸轮之间的速比为200比1，即尼龙齿轮转200圈，凸轮转1圈，通过偏航轴承上齿轮的齿的数量(143齿)、尼龙齿轮的齿数(10齿)，从而可以算出机舱旋转一圈尼龙齿轮旋转的圈数为14.3圈。

风机运行时，电位器检测偏航的角度，通过在电位器的两端加10V的直流电压，当机舱位置发生变化时电位器中间抽头相对两端的电阻随之发生变化，根据电压变化可以折算出机舱相对于初始位置的偏转角度。当机舱在顺时针或逆时针方向偏转角度在可允许的范围内(如2圈)时，根据凸轮控制器提供的机场位置信号确定偏航解缆方向，释放偏航刹车，偏航继电器放大电流信号，偏航接触器吸合，驱动偏航电机旋转，带动机舱在偏航齿盘上转动使机舱偏航，从而实现解缆。在偏航齿盘转动的同时，尼龙齿轮也随之转动。

若上述一级保护失效，当风力发电机组的机舱顺时针旋转达到极限(如2.5圈)时，尼龙齿轮逆时针旋转36圈，右偏开关的初始位置已预先调节到此位置。右偏开关的常闭触点断开，使得安全链断开，机组紧急停机；而右偏开关的常开触点闭合，计算机开始接收扭缆信号。同样，当机舱逆时针旋转达到极限(如2.5圈)时，尼龙齿轮逆时针旋转36圈，左偏凸轮的初始位置已预先调节到此位置。此时，左偏开关的常闭触点断开，使得安全链断开，机组紧急停机；而左偏开关的常开触点闭合，计算机开始接收扭缆信号。