一种风轮锁定系统、风力发电机和风轮锁定方法与流程

1.本发明涉及风力发电机领域，尤其涉及一种风轮锁定系统、风力发电机和风轮锁定方法。


背景技术：

2.目前主流风力发电机组多为变桨距风力发电机组，通过变桨控制系统对桨叶进行控制，使得桨叶可以根据需要变换角度。然而变桨控制系统同时也是风力发电机组中故障率较高的部件，因此经常需要维修人员进入机舱内部进行维修。在维修过程中，为了保证人员的安全，需要使风力发电机的主轴不再转动，因此需要将主轴锁死使其不能发生转动。
3.现有技术中往往使用风轮锁对主轴法兰盘进行锁定，以达到主轴锁死的目的。如申请公布号为cn114687961a的中国发明专利申请公开了一种风轮锁定系统及风轮锁位置检测方法，通过在锁定盘上设置锁紧孔，有风轮锁中的锁紧销和锁紧孔配合的方式进行锁止，并且在锁定盘上和锁紧孔固定的位置设置有感应孔，通过安装传感器的形式来进行锁紧孔位置的检测，便于锁紧销和锁紧孔的对正。需要进行锁止时，传感器介入工作，当检测到锁紧孔与锁紧销的位置对应之后，控制锁紧销投入以锁死风轮。
4.然而在风力的作用下桨叶一直在转动，进而带动主轴进行转动，使得锁销与锁紧孔对准时间有限，锁紧位置稍纵即逝，若直接进行锁止，则一方面会使锁紧的成功率低，另一方面，由于转速较高，在锁紧销投入之后锁紧盘会对风轮锁上的锁紧销产生较大的剪切力，降低风轮锁和锁紧盘的使用寿命。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种风轮锁定系统，用于解决现有技术中风轮锁止的成功率低且容易因锁紧销和锁紧孔遭受较大剪切力而导致易损坏的问题；本发明的目的还在于提供一种风力发电机，以解决上述问题；本发明的目的还在于提供一种风轮锁定方法，以解决上述问题。
6.为实现上述目的，本发明中的风轮锁定方法采用如下技术方案：
7.一种风轮锁定方法，该方法是在进行锁定之前，首先进行位置检测，若风轮未处于锁定最终位置，则控制制动器对风轮进行降速，之后当风轮处于锁定最终位置时控制风轮锁锁销伸出进行锁定。
8.上述技术方案的有益效果在于：本发明开拓性地提出一种风轮锁定方法，首先进行位置检测，当风轮未处于锁定位置的时候，控制制动器进行降速，之后当风轮的速度下降之后再进行风轮的锁止；在速度降低之后才进行风轮锁的投入，便于风轮锁的位置对正，且能够避免在旋转过程中出现较大剪切力导致的损坏，进而解决了现有技术中风轮锁止的成功率低且容易因锁紧销和锁紧孔遭受较大剪切力而导致易损坏的问题。
9.进一步地，在控制制动器对风轮进行降速的过程中，在制动器投入工作后进行计时，经过时间t后控制制动器松开。
10.上述技术方案的有益效果在于：避免将风轮的速度降为0后导致无法转动到锁定最终位置，因此制动器松开使其保持较小的速度。
11.进一步地，制动器投入工作时间t后，风轮停止转动，之后制动器松开，风轮锁重新开始转动。
12.上述技术方案的有益效果在于：将风轮的速度降为0之后再使其重新启动，能够使得风轮在到达锁定最终位置时，能更好的进行锁销和锁紧孔的对正。
13.进一步地，当风轮处于锁定最终位置时，重新控制制动器投入工作，此时风轮被锁止。
14.上述技术方案的有益效果在于：避免锁销承受过大的剪切力，由制动器进行制动，避免在风持续吹来的时候，锁销持续受力。
15.进一步地，当风轮停止在锁定位置时，第一指示灯亮起，表示此时锁销可以伸出；当风轮锁的锁销伸出后，第二指示灯亮起，表示此时已经完成锁止。
16.上述技术方案的有益效果在于：通过两个指示灯的显示，方便的判断现在风轮所处的位置和状态，避免由于操作人员不熟悉工况导致出现危险。
17.为实现上述目的，本发明中的风轮锁定系统采用如下技术方案：
18.一种风轮锁定系统包括主轴法兰盘和风轮锁，主轴法兰盘上设置用于锁止的锁紧孔，风轮锁上包括和锁紧孔配合的锁销，当需要锁止时，锁销伸入锁紧孔完成锁止，还包括设置在风轮锁上的第一位置传感器和第二位置传感器，相应的，在和第一位置传感器和第二位置传感器相对的主轴法兰盘上设置第一感应结构和第二感应结构，当第一位置传感器和第二感应结构正对时，用于控制主轴减速，当第一位置传感器和第一感应结构正对且第二位置传感器和第二感应结构正对时，控制风轮锁的锁销伸出。
19.上述技术方案的有益效果在于：本发明对现有技术中的风轮锁定系统进行改进，通过在风轮锁上设置第一位置传感器和第二位置传感器，相应的，在和第一位置传感器和第二位置传感器相对的主轴法兰盘上设置第一感应结构和第二感应结构，以分别检测不同的位置，自动的了解锁紧孔的位置，便于自动锁紧；当第一位置传感器和第二感应结构对正时，用于控制主轴减速，当第一位置传感器和第一感应结构对正且第二位置传感器和第二感应结构对正时，控制风轮锁的锁销伸出，设置两个位置，使得在锁紧之前进行减速，便于提高锁紧的成功率，进而解决现有技术中风轮锁止的成功率低且容易因锁紧销和锁紧孔遭受较大剪切力而导致易损坏的问题。
20.进一步地，所述第一感应结构位第一感应板，所述第二感应结构为第二感应板，第一感应板和第二感应板均安装在主轴法兰盘上。
21.上述技术方案的有益效果在于：通过在主轴法兰盘上安装两个感应板，在不破坏主轴法兰盘结构强度的前提下，增加位置检测功能。
22.进一步地，所述第一感应板和第二感应板一体成型，通过安装支架安装到主轴法兰盘上。
23.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，且第一感应板和第二感应板一体成型，便于控制第一感应板和第二感应板之间的间隙。
24.进一步地，所述第一感应结构和第二感应结构关于锁紧孔对称布置。
25.上述技术方案的有益效果在于：便于布置，相应的第一位置传感器和第二位置传
感器也会与锁销对称布置，便于三者的对正。
26.为实现上述目的，本发明中的风力发电机采用如下技术方案：
27.一种风力发电机，包括液压控制系统和制动器，还包括风轮锁定系统，风轮锁定系统包括主轴法兰盘和风轮锁，主轴法兰盘上设置用于锁止的锁紧孔，风轮锁上包括和锁紧孔配合的锁销，当需要锁止时，锁销伸入锁紧孔完成锁止，还包括设置在风轮锁上的第一位置传感器和第二位置传感器，相应的，在和第一位置传感器和第二位置传感器相对的主轴法兰盘上设置第一感应结构和第二感应结构，当第一位置传感器和第二感应结构正对时，用于控制主轴减速，当第一位置传感器和第一感应结构正对且第二位置传感器和第二感应结构正对时，控制风轮锁的锁销伸出。
28.上述技术方案的有益效果在于：本发明对现有技术中的风力发电机进行改进，通过在风轮锁上设置第一位置传感器和第二位置传感器，相应的，在和第一位置传感器和第二位置传感器相对的主轴法兰盘上设置第一感应结构和第二感应结构，以分别检测不同的位置，自动的了解锁紧孔的位置，便于自动锁紧；当第一位置传感器和第二感应结构对正时，用于控制主轴减速，当第一位置传感器和第一感应结构对正且第二位置传感器和第二感应结构对正时，控制风轮锁的锁销伸出，设置两个位置，使得在锁紧之前进行减速，便于提高锁紧的成功率，进而解决现有技术中风轮锁止的成功率低且容易因锁紧销和锁紧孔遭受较大剪切力而导致易损坏的问题。
29.进一步地，所述第一感应结构位第一感应板，所述第二感应结构为第二感应板，第一感应板和第二感应板均安装在主轴法兰盘上。
30.上述技术方案的有益效果在于：通过在主轴法兰盘上安装两个感应板，在不破坏主轴法兰盘结构强度的前提下，增加位置检测功能。
31.进一步地，所述第一感应板和第二感应板一体成型，通过安装支架安装到主轴法兰盘上。
32.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，且第一感应板和第二感应板一体成型，便于控制第一感应板和第二感应板之间的间隙。
33.进一步地，所述第一感应结构和第二感应结构关于锁紧孔对称布置。
34.上述技术方案的有益效果在于：便于布置，相应的第一位置传感器和第二位置传感器也会与锁销对称布置，便于三者的对正。
附图说明
35.图1为本发明中风力发电机实施例1的结构示意图；
36.图2为本发明中图1所示实施例中风轮锁定系统的结构示意图；
37.图3为本发明中风机主轴锁止方法的流程框图。
38.图中：1、风轮锁；11、第一位置传感器；12、第二位置传感器；2、主轴法兰盘；21、第一感应板；22、第二感应板；23、锁紧孔；3、主轴制动器；4、液压控制系统；5、齿轮箱。
具体实施方式
39.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步地详细描述。
40.本发明中风力发电机包括风轮锁定系统，液压控制系统和制动器，通过在风轮锁
上设置位置传感器和感应板，便于实时监测主轴的转动，当识别到主轴法兰盘上的锁紧孔和风轮锁的锁销位置正对时，控制锁销伸出以完成锁止。
41.本发明中的风力发电机的实施例1如图1所示，其中，该锁止装置包括齿轮箱5、液压控制系统4和主轴制动器3，主轴制动器3设置在齿轮箱5内用于对主轴进行制动减速，液压控制系统4用于控制制动器3的动作。该锁止装置还包括用于对主轴进行锁止的风轮锁定系统。
42.如图2所示，风轮锁定系统包括风轮锁1和主轴法兰盘2，主轴法兰盘2与主轴固定连接，通过锁止主轴法兰盘2可以使得主轴被锁止。具体地，风轮锁1包括可以伸缩活动的锁销(图中未示出)，在风轮锁1外部还关于锁销对称设置有第一位置传感器11和第二位置传感器12，两个位置传感器能检测前方区域是否被遮挡并输出相应的信号。
43.主轴法兰盘2上设置有锁紧孔23，锁紧孔23用于和锁销配合进行主轴法兰盘2的锁止。在锁紧孔23的外侧还设置有第一感应板21和第二感应板22，第一感应板21和第二感应板22一体成型，同时与底部的两个安装支架也一体成型，进而通过底部的两个安装支架安装到主轴法兰盘2上，通过这种形式，不破坏主轴法兰盘2的整体结构强度。当锁紧孔23和锁销位置正对时，第一位置传感器11和第一感应板21位置正对且第二位置传感器12和第二感应板22位置正对。
44.在本发明中风力发电机的实施例2中，为了便于感应板的安装，本实施例提出一种新的感应板的安装形式。具体地，不同于实施例1中第一感应板和第二感应板同时与底部的安装支架一体成型，本实施例中第一感应板和第二感应板一体成型后通过焊接和安装支架连接在一起。
45.本发明中风力发电机的实施例3中，为了便于第一感应结构和第二感应结构的设置，本方案在主轴法兰盘上开孔用作感应结构。具体地，不同于实施例1中在主轴法兰盘上额外设置感应板，本实施例在主轴法兰盘上设置第一感应孔和第二感应孔，相应地，在锁销和锁紧孔正对时，第一位置传感器正对着第一感应孔，第二位置传感器正对着第二感应孔。
46.本发明中风轮锁定系统的实施例为：与风力发电机的任一实施例中的风轮锁定系统的结构相同，在此不再重述。
47.在本发明中风轮锁定方法的实施例1中：设置两个位置传感器，分别进行位置的检测，当检测到进入第一位置时，控制主轴进行减速，锁销和锁紧孔的对准，当检测到进入第二位置时即锁定最终位置，控制锁销伸出，此时完成锁销和锁紧孔的对接，完成对主轴的锁止。
48.为方便的对本发明中的风轮锁定方法进行说明，结合图1和图2中的风力发电机的结构进行说明。如图3所示，当启动风轮锁定时，位置传感器被激活，风轮锁上的第一位置传感器11和第二位置传感器12会进入工作，判断此时主轴法兰盘2的位置。当第一位置传感器11被第二感应板22遮挡，此时的位置为第一位置，此时传感器发出第一位置信号，表示即将进入锁止位置；之后，液压控制系统4收到第一位置信号，并控制主轴制动器3进行工作，主轴制动器3会对主轴产生减速，在t秒之内被刹停；在液压控制系统收到第一位置信号t秒后，主轴制动器3放开，主轴在风力的作用下，转速逐步提高；之后逐步运动，在传感器发出第一信号t秒后，锁销和锁紧孔23对应的位置，此时第一位置传感器11被第一感应板21遮挡且第二位置传感器12被第二感应板22遮挡，并发出第二位置信号即此时到达锁定最终位
置，此时液压控制系统4和风轮锁1同时收到第二位置信号，液压控制系统4控制主轴制动器3对主轴进行制动，主轴法兰盘2由于其转速已经降低，会立即停止转动，同时风轮锁1中的锁销伸出，与锁紧孔23进行匹配，完成锁紧。值得说明的是，在本实施例中，时长t《t，使得主轴在第一位置和第二位置之间被刹停，之后重新转动使得锁销伸出时主轴的转速较低。
49.若启动风轮锁定时，检测到位置处于第二位置，即锁定最终位置，则直接主轴投入制动器，并控制锁销伸出，已完成锁止，若启动风轮锁定时，检测到主轴法兰2的位置处于第一位置，且随着时间的推移，第一位置传感器11和第二位置传感器12均失去遮挡，则恢复到初始的状态重新进行检测和锁止。
50.此外，为了便于维修人员对主轴的状态有清晰的认知，本实施例中还设置有第一指示灯和第二指示灯。当锁销和锁紧孔的位置正对时，第一指示灯亮，表示此时能够将风轮锁的锁销伸出，进行锁止；之后锁销伸出到相应的位置，完成锁止后，第二指示灯亮，表示已完成风机主轴的锁止，维修人员可以进入操作。
51.在本发明中风轮锁定方法的实施例2中：为了适应风速较大的环境，本实施例提出一种不同于实施例1的方法。具体地，不同于实施例1中在t秒内将主轴刹停，本实施例中在t秒内对主轴进行减速，主轴的转速会极大的降低，但不会降低至0，之后制动器放开，主轴速度逐渐升高。
52.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。