一種具有防超速性能的風力發電機的製作方法

2023-05-07 10:05:36

一種具有防超速性能的風力發電機的製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風力發電技術領域，尤其是一種具有防超速性能的風力發電機。
【背景技術】
[0002]風力發電是通過風力驅動槳葉產生旋轉力矩，使風能變成機械能作用在驅動軸上，再通過變速箱和高速軸驅動發電機發電。當風速高於設計指標的額定風速時，因槳葉自身材料強度有限，風力機葉輪轉速必須在設計指標的額定轉速之內；在風力超速時，必須採取緊急風機剎車及順槳調節，保證風力機設備安全。現有技術中，風力機防超速主要是變槳距控制，或主動失速控制、或機械剎車措施。在變槳距制動系統啟動時，大多根據風速儀、發電機轉速或輸出功率提供的制動數據，對風機進行限速保護。鑑於風力變化不定，且由於風機結構複雜性和測量方法局限性的限制，不能對風機實現及時準確的限速保護。在已有技術中，限速主要通過飛錘離心力直接啟動液壓慄或觸發離合器，增加或減少串並聯發電機的數量，對其風機進行限速保護。其弊端是:1.這種控制方式通過飛錘在離心力下的旋轉與接觸開關類部件接觸，接觸開關類部件將風速變化信號輸出到變漿距執行機構。由於風速變化的大小和方向不穩定，並且這種瞬間變化的頻率和幅度也很大，飛錘與裝置中的部件存在接觸產生摩擦作用，使風機限速調節不夠準確，精度低;2.啟動裝置中的部件因摩擦極易磨損，會降低風機設備的壽命，增加了風機保養維護工作量。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種具有防超速性能的風力發電機，它應具有變漿距測速信號感應靈敏度高，變槳距控制及時準確，防超速裝置部件無接觸磨損，延長設備使用壽命，降低風力機維護成本的特點。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是:一種具有防超速性能的風力發電機，包括風機槳葉輪、主傳動軸、變速箱和發電機;所述風機槳葉輪安裝在主傳動軸左端部，主傳動軸右端與變速箱左側輸入端連接，變速箱右側輸出端與發電機連接;還設有一個CPU控制器、測速機構和變槳距執行器，所述變槳距執行器連接在風機槳葉輪與主傳動軸之間，所述(PU控制器依據測速機構的輸出信號控制變槳距執行器的變槳距電機M的動作；
[0005]所述測速機構包括轉盤、擺杆、磁球體、非接觸式傳感器和保護殼;所述保護殼位於變速箱下面，所述轉盤位於保護殼內部中心，所述擺杆一端連接磁球體，另一端與轉盤外周鉸接，所述非接觸式傳感器安裝在保護殼的周壁上，在擺杆處於水平狀態時磁球體與非接觸式傳感器之間間隙最小，轉盤與變速箱之間設有傳動機構。
[0006]上述具有防超速性能的風力發電機，所述非接觸式傳感器與CPU控制器之間以及CPU控制器與變槳距執行器之間均連接信號線纜，在變槳距執行器與CPU控制器之間還設有變槳距反饋信號線纜。
[0007]上述具有防超速性能的風力發電機，所述傳動機構為立軸，所述立軸上端與變速箱的下部輸出端連接，立軸下端與轉盤同心連接。
[0008]上述具有防超速性能的風力發電機，所述非接觸式傳感器的數量為多個，並均布在保護殼的周壁上。
[0009]上述具有防超速性能的風力發電機，增設箱體，所述保護殼固定在箱體內部。
[0010]本發明提供的這種具有防超速性能的風力發電機，在風力超速時，風力驅動槳葉輪旋轉，使擺杆上的磁球體高速旋轉，磁球體產生離心力與磁力傳感器接近，CPU接受磁力傳感器的磁感應信號對變槳距控制器發出指令，控制槳葉輪改變槳距，控制槳葉輪符合額定轉速。本發明結構簡單，運行穩定，方便維護，具有變漿距測速信號感應靈敏度高，變槳距控制及時準確的優點，防超速裝置部件無接觸磨損，可延長設備使用壽命，提高發電效率，保障設備安全，降低風力機維護成本。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的結構示意圖；
[0012]圖2為CPU控制器和變槳距控制器系統示意圖；
[0013]圖3為變槳距執行器的結構示意圖。
[0014]圖中各部件標號為:風機槳葉輪1、變槳距執行器2、傳動主軸3、變速箱4、傳動軸5、發電機6、CPU控制器7、非接觸式傳感器8、磁球體9、擺杆1、保護殼11、轉盤12、箱體13、立軸14、風機槳葉15、蝸杆16、渦輪17、變槳距電機M、變槳距執行信號S1、變槳距反饋信號S2、變槳距繼電器J。
【具體實施方式】
[0015]參見圖1、2;本發明提供的風力機防超速裝置，因為立軸14連接在變速箱4與轉盤12之間，在風力超速驅動風機槳葉輪I旋轉時，轉盤12帶動擺杆10高速旋轉，磁球體9產生離心力與非接觸式傳感器8接近，非接觸式傳感器8將感應信號傳給CPU控制器7，CPU控制器7對變槳距執行器2發出指令，變槳距執行器2上的變槳距繼電器J控制變槳距電機M動作，變槳距電機M上裝有蝸杆16，風機槳葉15的根部裝有與蝸杆16相嚙合的蝸輪17，變槳距電機M驅動風機槳葉15轉動，使風機槳葉15角度改變，控制風機槳葉輪I調整至符合額定轉速。在擺杆10處於水平狀態時磁球體9與非接觸式傳感器8之間間隙最小，可使磁球體9與非接觸式傳感器8距離最近，提高感應信號的靈敏度，非接觸式傳感器8的數量為多個並均布在保護殼11的周壁上，這些傳感器安裝在沿周壁不同的高度，同一高度的傳感器輸出的多個輸出信號採用與邏輯，這樣可以增加風機葉片變動的穩定裕度，防止過頻改變，以減緩瞬間風速變動對葉片強度的衝擊。在風力超速時，CPU控制器7可接收到均衡後的輸出信號，使風機槳葉輪I準確及時變槳。非接觸式傳感器8可採用霍爾轉速傳感器，這種小型封閉式傳感器，具有抗幹擾能力強、性能穩定、功耗小、使用溫度範圍寬等優點。在風力減速時，變槳距反饋信號S2輸入CPU控制器7，CPU控制器7發出指令，使變槳距執行器2的變槳距電機M動作，控制槳葉恢復正常角度，保證風力發電機連續穩定工作。保護殼11採用非鐵磁的銅鋁材質或塑料材質，可以避免幹擾磁球體9的觸發功能。
【主權項】
1.一種具有防超速性能的風力發電機，包括風機槳葉輪(I)、主傳動軸(3)、變速箱(4)和發電機(6);所述風機槳葉輪(I)安裝在主傳動軸(3)左端部，主傳動軸(3)右端與變速箱(4)左側輸入端連接，變速箱(4)右側輸出端與發電機(6)連接;其特徵在於:還設有一個CPU控制器7、測速機構和變槳距執行器(2)，所述變槳距執行器(2)連接在風機槳葉輪(I)與主傳動軸(3)之間，所述CPU控制器(7)依據測速機構的輸出信號控制變槳距執行器(2)的變槳距電機M的動作； 所述測速機構包括轉盤(12)、擺杆(10)、磁球體(9)、非接觸式傳感器(8)和保護殼(11);所述保護殼(11)位於變速箱(4)下面，所述轉盤(12)位於保護殼(11)內部中心，所述擺杆(10) —端連接磁球體(9)，另一端與轉盤(12)外周鉸接，所述非接觸式傳感器(8)安裝在保護殼(11)的周壁上，在擺杆(10)處於水平狀態時磁球體(9)與非接觸式傳感器(8)之間間隙最小，轉盤(12)與變速箱(4)之間設有傳動機構。2.根據權利要求1所述的一種具有防超速性能的風力發電機，其特徵在於:所述非接觸式傳感器(8)與CPU控制器(7)之間以及CPU控制器(7)與變槳距執行器(2)之間均連接信號線纜，在變槳距執行器(2)與CPU控制器(7)之間還設有變槳距反饋信號線纜。3.根據權利要求1所述的一種具有防超速性能的風力發電機，其特徵在於:所述傳動機構為立軸(14)，所述立軸(14)上端與變速箱(4)的下部輸出端連接，立軸(14)下端與轉盤(12)同心連接。4.根據權利要求2或3所述的一種具有防超速性能的風力發電機，其特徵在於:所述非接觸式傳感器(8)的數量為多個，並均布在保護殼(11)的周壁上。5.根據權利要求4所述的一種具有防超速性能的風力發電機，其特徵在於:增設箱體(13)，所述保護殼(11)固定在箱體(13)內部。
【專利摘要】一種具有防超速性能的風力發電機，包括風機槳葉輪、傳動軸、變速箱和發電機；所述風機槳葉輪安裝在傳動軸左端部，傳動軸右端與變速箱左側輸入端連接，變速箱右側輸出端與發電機連接；還設有一個CPU控制器、測速機構和變槳距電機M，所述CPU控制器依據測速機構的輸出信號控制變槳距電機M的動作。本發明結構簡單，運行穩定，方便維護，變漿距測速信號感應靈敏度高，變槳距控制及時準確，防超速裝置部件無接觸磨損，可延長設備使用壽命。
【IPC分類】F03D7/02, F03D9/25, F03D7/04
【公開號】CN105715460
【申請號】CN201610238195
【發明人】程友良, 王月坤, 渠江曼, 雷朝
【申請人】華北電力大學（保定）