阅读说明：本技术 一种风电变桨控制系统叶轮转速监测方法 (Method for monitoring rotating speed of impeller of wind power pitch control system ) 是由 谢敬朗 胡作 黄学静 张成万 易东 幸红燕 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风电变桨控制系统叶轮转速监测方法,包括：S1：在变桨控制系统内设置有三个加速度传感器,三个所述加速度传感器分别针对三个桨叶相同位置设置；S2：以三个加速度传感器所在圆的圆心定义为原点,以通过该原点竖直向下方向定义为Z轴；检测三个加速度传感器经过Z轴时的重力加速度为相同数值时,所经过的时间段；S3：计算叶轮转速S；S4：将叶轮转速S与叶轮超速限定值Smax比较,当S>Smax,变桨控制系统安全链断开,执行顺浆动作。可以对叶轮转速进行监测,提高监测实时性、可靠性以及响应速度,提高风机安全性能。(The invention discloses a method for monitoring the rotating speed of an impeller of a wind power variable pitch control system, which comprises the following steps: s1: three acceleration sensors are arranged in the variable-pitch control system, and the three acceleration sensors are respectively arranged aiming at the same positions of the three blades; s2: the center of a circle where the three acceleration sensors are located is defined as an origin, and a vertical downward direction passing through the origin is defined as a Z axis; detecting the time period when the gravity acceleration of the three acceleration sensors passing through the Z axis is the same value; s3: calculating the rotating speed S of the impeller; s4: and comparing the rotating speed S of the impeller with an overspeed limit value Smax of the impeller, and when S is larger than Smax, disconnecting a safety chain of a variable pitch control system and executing a feathering action. The impeller rotating speed can be monitored, the monitoring real-time performance, the reliability and the response speed are improved, and the safety performance of the fan is improved.)

一种风电变桨控制系统叶轮转速监测方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电变桨控制系统叶轮转速监测方法。

背景技术

变桨控制系统是风力发电机组的核心部件之一，变桨控制系统的可靠运行是风力发电机组正常运转的有力保障。传统的风机叶轮转速检测都是在风机的机舱侧，通过在低速轴安装如编码器或转速传感器等转速检测装置进行监测，监测数据上传到主控系统，进行叶轮转速超速判断，并通过滑环传到变桨控制系统。

但是,由于编码器易受干扰，导致经常误报叶轮过速造成机组停机，影响机组稳定性，且编码器价格昂贵，维持成本高,在转速较低时，编码器测试误差会比较大；再者，通过滑环传递到变桨控制系统，滑环出现问题时，变桨控制系统则无法判断叶轮的超速故障，影响风机安全。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种风电变桨控制系统叶轮转速监测方法，用于对叶轮转速进行监测，提高监测实时性、可靠性以及响应速度，提高风机安全性能。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种风电变桨控制系统叶轮转速监测方法，包括：

S1：在变桨控制系统内设置有三个加速度传感器，三个所述加速度传感器分别针对三个桨叶相同位置设置；

S2：以三个加速度传感器所在圆的圆心定义为原点，以通过该原点竖直向下方向定义为Z轴；检测三个加速度传感器经过Z轴时的重力加速度为相同数值时，所经过的时间段；

S3：计算叶轮转速S；

S4：将叶轮转速S与叶轮超速限定值Smax比较，当S>Smax，变桨控制系统安全链断开，执行顺浆动作。

进一步的，步骤S2中，所述重力加速度的数值为g±2％。

进一步的，步骤S2中，所述时间段定位为：其中一个桨叶的加速度传感器检测到重力加速度的数值的时刻与沿桨叶转动方向的下一个桨叶的加速度传感器检测到重力加速度的数值的时刻之间所经过的时间。

进一步的，步骤S3中，在计算叶轮转速S时，利用以下公式进行：

其中，t_n为：检测初始时，首先经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

t_n+1为：沿叶轮转动方向，第二个经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

t_n+2为：沿叶轮转动方向，第三个经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

为：沿叶轮转动方向，首先经过Z轴的加速度传感器再次转动至Z轴方向时检测到重力加速度时的时刻。

进一步的，所述加速度传感器为设置在变桨控制系统的驱动器内置的加速度传感器。

进一步的，所述加速度传感器为设置在变桨控制系统的控制器内的加速度传感器。

本发明具有以下有益效果：

1.变桨控制系统可直接判断叶轮转速超速故障，从而进行顺桨动作，保障风机安全，响应更加快速，更加安全可靠。

2.利用变桨控制系统即可实现，无需增加硬件设备，结构简单，操作性强，成本低。

3.本方法在叶轮侧即可完成叶轮转速监测，更加直接，更具时效性。

4.可有效避免因滑环出现问题时变桨控制系统无法判断叶轮超速故障，提高安全可靠性能。

附图说明

图1中a表示为检测初始时，首先经过Z轴的1#叶片加速度传感器检测到重力加速度时的时刻t_n；b表示为沿叶轮转动方向，2#叶片经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻t_n+1；c表示为沿叶轮转动方向，3#叶片经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻t_n+2；d表示为沿叶轮转动方向，1#叶片经过Z轴的加速度传感器再次转动至Z轴方向时检测到重力加速度时的时刻

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

参见说明书附图图1，一种风电变桨控制系统叶轮转速监测方法，包括：

S1：设置在变桨控制系统内的控制柜内的驱动器上的三个加速度传感器，三个加速度传感器分别针对三个桨叶相同位置设置；

S2：以三个加速度传感器所在圆的圆心定义为原点，以通过该原点竖直向下方向定义为Z轴；检测三个加速度传感器经过Z轴时的重力加速度为相同数值即g±2％时，所经过的时间段；时间段定位为：其中一个桨叶的加速度传感器检测到重力加速度的数值的时刻与沿桨叶转动方向的下一个桨叶的加速度传感器检测到重力加速度的数值的时刻之间所经过的时间；

S3：计算叶轮转速S；利用以下公式进行：

其中，t_n为：检测初始时，首先经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

t_n+1为：沿叶轮转动方向，第二个经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

t_n+2为：沿叶轮转动方向，第三个经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

为：沿叶轮转动方向，首先经过Z轴的加速度传感器再次转动至Z轴方向时检测到重力加速度时的时刻。

S4：将叶轮转速S与叶轮超速限定值Smax比较，当S>Smax，变桨控制系统安全链断开，执行顺浆动作。

实施例二：

参见说明书附图图1，一种风电变桨控制系统叶轮转速监测方法，包括：

S1：设置在变桨控制系统内的控制器内的三个加速度传感器，三个加速度传感器分别针对三个桨叶相同位置设置；

S2：以三个加速度传感器所在圆的圆心定义为原点，以通过该原点竖直向下方向定义为Z轴；检测三个加速度传感器经过Z轴时的重力加速度为相同数值即g±2％时，所经过的时间段；时间段定位为：其中一个桨叶的加速度传感器检测到重力加速度的数值的时刻与沿桨叶转动方向的下一个桨叶的加速度传感器检测到重力加速度的数值的时刻之间所经过的时间；

S3：计算叶轮转速S；利用以下公式进行：

其中，t_n为：检测初始时，首先经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

t_n+1为：沿叶轮转动方向，第二个经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

t_n+2为：沿叶轮转动方向，第三个经过Z轴的加速度传感器检测到重力加速度时的时刻；

为：沿叶轮转动方向，首先经过Z轴的加速度传感器再次转动至Z轴方向时检测到重力加速度时的时刻。

S4：将叶轮转速S与叶轮超速限定值Smax比较，当S>Smax，变桨控制系统安全链断开，执行顺浆动作。

具体的，加速度传感器需要设置在变桨控制系统内并随叶轮转动，具体安装位置不做限制。

实施例三：

变桨控制系统的驱动器内置加速度传感器，可以监测Z轴方向的加速度。驱动器安装在变桨控制系统控制柜内，在风力发电机组在运行过程中，随叶轮进行转动，当其中一个叶片转到该叶片与地面垂直的位置时，即加速度传感器过Z轴，驱动该叶片的驱动器的Z轴方向的加速度刚好等于重力加速度或接重力加速度，即g±2％，在风机安装时，对每个叶片处于与地面垂直位置时驱动器Z轴方向的加速度进行标定，分别将三个桨叶命名为1#叶片、2#叶片和3#叶片；记1#叶片与地面垂直时Z轴加速度为g1，2#叶片与地面垂直时Z轴加速度为g2，3#叶片与地面垂直时Z轴加速度为g3，并将g1、g2、g3存于变桨控制系统控制器的掉电保持单元。

当风机运行过程中，当监测到1#叶片Z轴加速度a1＝g1±2％(考虑转动过程中存在一定误差)时，记录此时时间为t1，当监测到2#叶片Z轴加速度a2＝g2±2％时，记录此时时间为t2，当监测到3#叶片Z轴加速度a3＝g3±2％时，记录此时时间为t3，当监测到1#叶片Z轴加速度再次a1＝g1±2％时，记录此时时间为t1’(此时叶轮刚好旋转一圈)，此时计算叶轮转速：

当监测到2#叶片Z轴加速度再次a1＝g1±2％时，记录此时时间为t2’，此时计算叶轮转速：

当监测到3#叶片Z轴加速度再次a1＝g1±2％时，记录此时时间为t3’，此时计算叶轮转速：

如此循环，可以实时计算出叶轮转速，实现转速监测。

当变桨控制系统监测到S大于叶轮转速超速限定值Smax时，变桨控制系统安全链断开，执行顺桨动作，确保机组安全。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。