[发明专利]一种风电机组叶片载冰运行时的安全停机方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电机组叶片载冰运行时的安全停机方法。

背景技术

我国绝大多数风场冬季都会有结冰现象，特别是风能资源较丰富的华北、东北和西北地区，风力发电机组在运行过程中叶片往往会出现结冰，出现载冰运行的情况。叶片上出现结冰时通常集中在翼型的前沿，导致翼型几何形状改变，叶片性能下降，叶轮升力减小。当冰层厚度超过安全值后风机必须停机以保障风力机组安全。此时风机叶片因结冰失速严重，若按常规停机（0度到90度收桨）桨叶在某段角度区间时捕风能力会越来越强，因此往往会触发更高等级的超速故障及其它伴生故障，对风机造成损伤。此外，当风机冰层变得越来越厚的时候，会进一步导致叶轮重量不均衡，造成整机运行疲劳载荷过大，发电效率降低，甚至叶片断裂，严重的影响风力发电机组的性能及使用寿命。

中国专利公开号：CN103912449A，公开日为2014.7.9，公开了一种防止冰块坠落损坏风力发电机组设备的方法，其包括以下步骤：步骤1、当结冰触发条件满足时，即判断机组已结冰，则机组停机且停止偏航，并检测叶片是否收桨至顺桨位置；步骤2、机组进入结冰保护状态，并使机头与塔筒门夹角大于或等于设定值，偏航动作完成后，偏航状态切换至停止偏航，机组处于结冰故障处理阶段；步骤3、结冰故障解除后，通过手动复位的方式，重新启动风力发电机组。本发明由于通过检测结冰状况时机组和塔筒门的位置，从而避免了当机头和塔筒门的位置处于同一垂直位置时冰块跌落至塔筒门。特别是通过提供了一种快速向左或向右的偏航方法，有效地减少了偏航动作的时间，降低了机组的载荷。是针对风机叶片载冰运行状况下的安全处理方法，减少或者避免人员财产损失，防止风机运行或者停机时冰块跌落至塔筒门进而威胁维护人员生命安全，只需将机舱位置进行偏航操作即可实现，但其并没有考虑风机是否能安全停机，也没有考虑常规收桨停机方式是否能安全停机以及常规收桨可能带来的安全隐患。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种风力发电机组载冰运行时安全停机的方法，该方法可避免载冰运行带来的大疲劳载荷，防止叶片受到损坏，提高机组的安全性能，保证风机设计寿命。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种风力发电机组载冰运行时安全停机的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、系统对桨叶结冰厚度进行检测；

(2)、根据检测到的结冰厚度判断是否应该停机；

(3)、若应该停机则风机三个桨叶执行从0度到负90度收桨，否则返回上一步执行叶片结冰厚度检测；

(4)、判断高速轴的转速是否小于设定值；

(5)、若高速轴转速小于设定值，则启动刹车，否则继续执行上一步收桨过程；

(6)、判断风速是否小于额定风速；

(7)、若风速小于额定风速则执行三个桨叶分别收桨至90度，否则等待风速小于额定风速；

(8)、判断三个桨叶是否均为90度；

(9)、若三桨叶均为90度，则解开刹车，否则继续执行步骤（7）的快速收桨。

所述步骤(7)执行三个桨叶分别收桨至90度过程包括如下步骤：

①、桨叶1从负90度快速收桨至90度；

②、判断桨叶1收桨是否完成，若完成则执行桨叶2从负90度收桨至90度，否则继续执行步骤①；

③、判断桨叶2收桨是否完成，若完成则执行桨叶3从负90度收桨至90度，否则继续执行步骤②；

④、判断桨叶3快速收桨是否完成，若完成则程序结束，否则继续执行步骤③。

本发明的风力发电机组载冰运行时安全停机方法，对现有运行风机系统不需做过多改造，当系统检测到桨叶的结冰厚度超过安全设定值时，改变常规停机方法（即0度到90度收桨），采用0度到负90度收桨，可避免桨叶在常规停机方法某段角度区间时捕风能力会越来越强，触发更高等级的超速故障及其它伴生故障，对风机造成损伤，还可避免载冰运行带来的大疲劳载荷，防止叶片发生损坏，；风机停车后，在风速可控的情况下再回到正常停机位，提高了机组的安全性能，保证风力发电机的设计寿命；同时本发明采用异步收桨，既能大大削减同步收桨时风机捕风能力突变对风机产生的冲击，又能降低因同步收桨失效超过一片桨叶未能停到安全位置带来的叶片断裂及飞车危险。

附图说明

图1为风力发电机组载冰运行时安全停机流程图。

图2为桨叶异步收桨流程图。

具体实施方式