一种用于风电的变桨驱动控制方法与流程

1.本发明涉及一种叶片吊装过程、桨叶校准过程以及定期检查维护过程中的变桨运行模式，属于变桨距风力发电机技术领域。


背景技术：

2.变桨距风力发电机组的结构主要在于桨叶根部与轮毂采用可承受径向和轴向载荷的轴承连接，桨叶的节距角可由变桨距机构调节。随着近年来风力发电机组装机容量的增长，桨叶的长度和重量也随之增长，越大重量的叶片对起重机的性能要求越高，在安装过程中，一旦桨叶的倾斜角度过大或者吊具夹持口受到额外拉力，极易造成安全事故，这对桨叶的安装带来了极大的不便。
3.公开号为cn111994787a的发明专利申请公开了一种叶片吊装工装，在该发明专利申请中，需要使用一种叶片吊装工具来夹持叶片一同旋转，替代盘车机构安装叶片。公开号为cn216691705u的实用新型专利公开了一种风力发电机组手动单叶片变桨液压站。在该实用新型专利中，需要为液压站添加液压油后，再手动按压手动泵控制液压执行器实现叶片变桨。公开号为cn211338512u的实用新型专利公开了一种用于叶片翻转的专用吊具。在该实用新型专利中，需要使用专用吊具来调节叶片倾斜角度及叶片对孔角度来完成叶片的安装。与公开号为cn111994787a的发明专利申请类似的，均需使用特定吊具辅助进行叶片安装。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：关于风力发电机组叶片吊装相关内容较少，且多需特定吊具或其他额外工装辅助进行叶片与变桨轴承的对孔。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种用于风电的变桨驱动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.在变桨驱动单元中至少设置两种运行模式，其中至少包括安装模式，当变桨驱动单元进入安装模式后，变桨控制单元不会根据上位机指令动作、不会因系统断电或触发其他保护而顺桨；
7.通过旋钮一使得变桨驱动控制单元进入或退出安装模式，同时，当变桨驱动控制单元进入安装模式后，通过旋钮二控制安装模式下变桨轴承的动作，包括控制桨叶开始顺桨、停止动作和开始开桨；
8.通过主电源以及作为备用电源的超级电容为变桨驱动单元以及驱动变桨轴承的驱动器供电；
9.当进行桨叶安装/更换、桨叶角度校准以及变桨相关定期检查维护时，利用旋钮一使得变桨驱动控制单元进入安装模式后，再通过旋钮二控制安装模式下桨叶的动作，进而完成桨叶安装/更换、桨叶角度校准以及变桨相关定期检查维护。
10.优选地，在进行桨叶安装/更换时：
11.通过所述旋钮一使得所述变桨驱动控制单元进入所述安装模式，变桨轴承保持不动；
12.待叶片与变桨轴承位置接近后，根据叶片法兰与轴承的实际位置，旋转旋钮二，控制变桨轴承以一个较低的速度调整角度，直至变桨轴承的轴承孔位与叶片法兰对应上；
13.通过旋钮二使得变桨轴承不再继续动作，保持轴承状态；
14.完成桨叶的安装/更换，
15.优选地，进行桨叶安装/更换时，可反复调整所述旋钮二确保轮毂腹板内的螺栓能够完成力矩操作同。
16.优选地，在进行桨叶角度校准时：
17.通过所述旋钮一使所述变桨控制单元进入所述安装模式；
18.反复旋转所述旋钮二，控制叶片低速转动直至抵达理想位置后，再旋转旋钮二至使得叶片不再继续动作，保持叶片状态，辅助进行叶片角度校准；
19.完成叶片校准相关工作后，旋转旋钮一，使得所述变桨控制单元退出所述安装模式。
20.优选地，在进行变桨相关定期检查维护时：
21.通过所述旋钮一使所述变桨控制单元进入所述安装模式，并通过所述旋钮二确保所述叶片不再继续动作；当需要时，旋转所述旋钮二来控制桨叶低速转动，辅助进行轮毂内的一系列检查及维护工作，提高维护作业的便捷性；
22.完成检查及维护工作后，旋转旋钮一，使得所述变桨控制单元退出所述安装模式，其中，变桨控制单元从安装模式退出回到正常运行模式时，设有一定时间的过渡期，在设定时间到达前，变桨控制单元不会执行变桨动作，确保工作人员能够安全退出轮毂区域。
23.本发明主要应用于变桨距风力发电机组的桨叶安装、校准及后续维护过程，给出了一种变桨运行模式，无需特定功能的桨叶吊具或其他额外的工装设备辅助桨叶安装，以变桨轴承角度调整替代叶片倾斜吊装，且该模式也可用于桨叶角度校准以及后续机组维护过程。本发明公开的模式可以有效提高现场安装效率、免去额外设备费用、保证现场安装的安全性以及后期维护的便捷性。
附图说明
24.图1为应用本发明的硬件原理图。
具体实施方式
25.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
26.一般的，在变桨距风力发电机组安装桨叶前，轮毂内的变桨驱动控制单元已具备供电直接动作能力，因此直接为变桨驱动控制单元供电后，即可在其特定运行模式下控制变桨轴承进行动作。
27.在本发明所公开的方案中，如图1所示，变桨系统中设有主电源、控制电源、超级电
容等部分为变桨驱动控制单元以及驱动器供电，其中，超级电容作为系统掉电时的后备供电保障，且超级电容可以保证至少三次顺桨动作执行完成。变桨驱动单元中设有多种运行模式，其中一种运行模式(以下简称为“安装模式”)独立于正常运行逻辑，可用于桨叶安装、桨叶角度校准以及变桨相关定期检查维护过程中。
28.变桨驱动控制单元为安装模式配备两个旋钮：旋钮a用于安装模式的切入与退出，具备进入安装模式与退出安装模式两个档位；旋钮b用于控制安装模式下的动作，具备开始顺桨、停止动作和开始开桨共三个档位。通常情况下，旋钮a处于“退出安装模式”档位而旋钮b处于“停止动作”档位。当旋钮a旋转至“进入安装模式”档位后，不受到上位机指令控制或是变桨驱动控制单元内部的保护逻辑影响而紧急顺桨，旋钮b只有在旋钮a旋转至“进入安装模式”档位后方生效。
29.no.设备型号1控制器自制变桨控制模块(使用stm32芯片)2驱动器fd144s-cb-0003控制电源rsd100c-244主电源rsr3000-485控制电源rsd200c-486超级电容m14s-060-05s7电机smc130d-0180-30abk-4dkr
30.表1
31.本实施例中，图1中各硬件设备的选型如上表1所示。
32.叶片安装过程中，通过旋钮a使得变桨驱动控制单元进入安装模式，旋钮b则保持在“停止动作”档位。待叶片与变桨轴承位置接近后，根据叶片法兰与轴承的实际位置，旋转旋钮b至“开始顺桨”或“开始开桨”档位，控制变桨轴承以一个较低的速度调整角度，直至变桨轴承的轴承孔位与叶片法兰对应上。随后，旋转旋钮b回到“停止动作”档位，保持轴承状态。根据实际安装需求，可反复调整旋钮b确保轮毂腹板内的螺栓能够完成力矩操作。在此阶段，变桨控制单元不会受到系统掉电的影响，即变桨不会触发顺桨保护动作。即使出现系统掉电情况，超级电容中的能量也足以完成这一过程。
33.同样的，叶片更换过程也可使用上述方法。
34.变桨及叶片定期维护过程中，同样可以通过旋钮a使得变桨驱动控制单元进入安装模式，变桨控制单元不会根据上位机指令动作、不会因系统断电或触发其他保护而顺桨。旋钮b停留在“停止动作”档位时，变桨控制单元不动作，保证维护作业的安全性。当需要时，可以旋转旋钮b至“开始顺桨”或“开始开桨”档位，来控制桨叶低速转动，辅助进行轮毂内的一系列检查及维护工作，提高维护作业的便捷性。完成检查及维护工作后，同样需要恢复旋钮a，使变桨控制单元退出安装模式回到正常运行模式。变桨控制单元从安装模式退出回到正常运行模式时，设有一定时间的过渡期，在设定时间到达前，变桨控制单元不会执行变桨动作，确保工作人员能够安全退出轮毂区域，保证维护检修工作的安全性。
35.叶片角度校准过程中，同样可通过旋钮a使变桨控制单元不再受上位机指令控制及自身保护逻辑影响，再反复旋转旋钮b至“开始顺桨”或“开始开桨”档位控制叶片低速转动直至抵达理想位置后，旋转旋钮b至“停止动作”档位，保持叶片状态，辅助进行叶片角度
校准。完成叶片校准相关工作后，需旋转旋钮a，使得变桨控制单元退出安装模式状态。

技术特征：
1.一种用于风电的变桨驱动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在变桨驱动单元中至少设置两种运行模式，其中至少包括安装模式，当变桨驱动单元进入安装模式后，变桨控制单元不会根据上位机指令动作、不会因系统断电或触发其他保护而顺桨；通过旋钮一使得变桨驱动控制单元进入或退出安装模式，同时，当变桨驱动控制单元进入安装模式后，通过旋钮二控制安装模式下变桨轴承的动作，包括控制桨叶开始顺桨、停止动作和开始开桨；通过主电源以及作为备用电源的超级电容为变桨驱动单元以及驱动变桨轴承的驱动器供电；当进行桨叶安装/更换、桨叶角度校准以及变桨相关定期检查维护时，利用旋钮一使得变桨驱动控制单元进入安装模式后，再通过旋钮二控制安装模式下桨叶的动作，进而完成桨叶安装/更换、桨叶角度校准以及变桨相关定期检查维护。2.如权利要求1所述的一种用于风电的变桨驱动控制方法，其特征在于，在进行桨叶安装/更换时：通过所述旋钮一使得所述变桨驱动控制单元进入所述安装模式，变桨轴承保持不动；待叶片与变桨轴承位置接近后，根据叶片法兰与轴承的实际位置，旋转旋钮二，控制变桨轴承以一个较低的速度调整角度，直至变桨轴承的轴承孔位与叶片法兰对应上；通过旋钮二使得变桨轴承不再继续动作，保持轴承状态；完成桨叶的安装/更换。3.如权利要求2所述的一种用于风电的变桨驱动控制方法，其特征在于，进行桨叶安装/更换时，可反复调整所述旋钮二确保轮毂腹板内的螺栓能够完成力矩操作同。4.如权利要求1所述的一种用于风电的变桨驱动控制方法，其特征在于，在进行桨叶角度校准时：通过所述旋钮一使所述变桨控制单元进入所述安装模式；反复旋转所述旋钮二，控制叶片低速转动直至抵达理想位置后，再旋转旋钮二至使得叶片不再继续动作，保持叶片状态，辅助进行叶片角度校准；完成叶片校准相关工作后，旋转旋钮一，使得所述变桨控制单元退出所述安装模式。5.如权利要求1所述的一种用于风电的变桨驱动控制方法，其特征在于，在进行变桨相关定期检查维护时：通过所述旋钮一使所述变桨控制单元进入所述安装模式，并通过所述旋钮二确保所述叶片不再继续动作；当需要时，旋转所述旋钮二来控制桨叶低速转动，辅助进行轮毂内的一系列检查及维护工作，提高维护作业的便捷性；完成检查及维护工作后，旋转旋钮一，使得所述变桨控制单元退出所述安装模式，其中，变桨控制单元从安装模式退出回到正常运行模式时，设有一定时间的过渡期，在设定时间到达前，变桨控制单元不会执行变桨动作，确保工作人员能够安全退出轮毂区域。

技术总结
本发明公开了一种用于风电的变桨驱动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在变桨驱动单元中至少设置安装模式；通过旋钮一使得变桨驱动控制单元进入或退出安装模式，同时，当变桨驱动控制单元进入安装模式后，通过旋钮二控制安装模式下变桨轴承的动作，包括控制桨叶开始顺桨、停止动作和开始开桨。本发明主要应用于变桨距风力发电机组的桨叶安装、校准及后续维护过程，给出了一种变桨运行模式，无需特定功能的桨叶吊具或其他额外的工装设备辅助桨叶安装，以变桨轴承角度调整替代叶片倾斜吊装，且该模式也可用于桨叶角度校准以及后续机组维护过程。本发明公开的模式可以有效提高现场安装效率、免去额外设备费用、保证现场安装的安全性以及后期维护的便捷性。的安全性以及后期维护的便捷性。的安全性以及后期维护的便捷性。


技术研发人员：顾子怡 袁炜 孙开锋 谢文龙
受保护的技术使用者：上海致远绿色能源股份有限公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/5/31