本发明专利技术提供了一种风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量装置和方法。所述的风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量装置，包括智能控制运算单元、设于风力发电机组的脉冲数齿盘上的接近开关、用于测量风向与机舱夹角θ的风向标、用于测量风速v的风速计、用于测量直流母线电压Udc的电压传感器、用于测量直流负载电流I的电流传感器和主轴制动系统，所述的主轴制动系统包括用于检测刹车位置并测量刹车间隙的刹车到位反馈装置和用于驱动主轴制动器执行刹车动作的驱动装置。本发明专利技术应用范围广，适用于所有含主轴制动器的风力发电机组。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种主轴制动力矩的测量装置和方法，提出一种利用转动惯量与扭矩 的关系，测量主轴制动力矩的设计方法。用于风力发电机组主轴制动器制动力矩的测量，属 于风力发电
技术介绍
近年来，资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重视开发和利用可再生、 且无污染的风能资源。自80年代以来，风能利用的主要趋势是风力发电。随着现代技术的发 展，风力发电迅猛发展，其占整个能源利用的比重越来越大。随着风电技术日趋成熟，越来 越多的风力发电相关人员认识到了机组安全稳定运行的重要性，而风力发电机组主轴制动 系统就是影响机组安全稳定运行关键的一环。因此，合理、准确测量主轴制动力矩显得尤为 重要。 当前中小型风力发电机组主轴制动系统主要由制动器、磨擦盘、驱动和电控系统 组成。制动器主要有液压制动、电动制动、气动制动三大类型。不管选用哪种类型的制动器， 制动器上都含有磨擦块，当磨擦块磨损至一定程度后，如果继续使用，不仅损伤磨擦盘，更 影响制动效果，威胁风力发电机组的安全。 主轴制动器的制动性是风力发电系统的主要性能之一，制动性能的检测对所有风 力发电机组都极其重要的。主轴制动器的制动性关系到机组与人的安全，它是风力发电机 组安全、稳定运行的重要保障。资料表明，因制动不良而导致的风力发电机组飞车、损坏占 事故总数的比重很大。风力发电机组本身是一个复杂的系统，在机组运行过程中，风轮、主 轴总成之间都在转动，机组本身也存在不同程度的震动，随着时间的推移，各系统的运行状 态都会发生变化，机组状况将不断恶化，造成风力发电机组各种性能的下降，从而使其发生 故障的可能性逐渐增加，造成风力发电机组安全隐患的大量聚合。随着风力发电装机数量 的增加和风电技术的日趋成熟，风力发电系统对主轴制动性能的要求也愈来愈高。 摩擦块厚度的检测虽是一种最直观、最真实的一种检测方法，但这种检测方法只 能检测制动块自身，不能检测主轴制动系统其他组件，也就是说，这种检测方法不够全面， 不能够很好的了解当前制动器的制动性能。而人工检查受机舱空间、恶劣的现场环境局限 性，存在一定的瑕疵，也受检查人员的工作技能和工作态度影响。因这些局限性，需要一种 新的测量方法，对风力发电机组主轴制动器的性能进行检测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种主轴制动器的测量装置和方法，以解决制 动器定量分析难得问题:根据当前风速、风轮转速、直流母线电压、负载电流，计算主轴制动 器制动力矩的大小。这种测量方法简单快捷，不需要额外增加机组硬件成本，与传统的检测 方法一同使用，可以更精准、更全面的了解机组主轴制动器的状态，提高系统的安全性与稳 定性。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种风力发电机组主轴制动器的制动力矩 的测量装置，其特征在于，包括智能控制运算单元D1、设于风力发电机组的脉冲数齿盘上的 接近开关D2、用于测量风向与机舱夹角Θ的风向标D3、用于测量风速v的风速计D4、用于测量 直流母线电压Udc的电压传感器D5、用于测量直流负载电流I的电流传感器D6和主轴制动系 统，所述的主轴制动系统包括用于检测刹车位置并测量刹车间隙的刹车到位反馈装置D7和 用于驱动主轴制动器执行刹车动作的驱动装置D8。 优选地，所述的智能控制运算单元D1为可编程控制器，可编程控制器的模拟量输 入端接风向标D3、风速计D4、电压传感器D5和电流传感器D6的输出端，可编程控制器的带高 数计数器的数字量输入端接置于脉冲数齿盘上用于测风轮转速的接近开关D2;可编程控制 器的普通数字量输入端接主轴制动系统的刹车到位反馈装置D7;可编程控制器的数字量输 出端接主轴制动系统的驱动装置D8。优选地，所述的脉冲数齿盘为机构齿轮盘。优选地，所述的接近开关D2为电磁感应接近开关。优选地，所述的风向标D3为风向传感器。优选地，所述的风速计D4为风速传感器。 优选地，所述电压传感器D5为直流霍尔电压传感器。 优选地，所述电流传感器D6为直流霍尔电流传感器。本专利技术还提供了一种风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量方法，其特征在 于，采用上述的风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量装置，具体步骤包括：采用风速计D4测量风速V并反馈给智能控制运算单元D1，智能控制运算单元D1进 行判断，当风速v满足要求Am/S<v<Bm/S且需要测量风力发电机组主轴制动器的制动力矩 时，通过风向标D3测量风向与机舱夹角Θ并反馈给智能控制运算单元D1，智能控制运算单元 D1判断风向与机舱夹角Θ是否在-5°与5°之间，如若风向与机舱夹角Θ的绝对值大于5°，智能 控制运算单元D1控制风力发电机组执行偏航对风动作直至风向与机舱夹角Θ在-5°与5°之 间，启动风力发电机组，通过接近开关D2测量风轮转速RPM并反馈给智能控制运算单元D1， 当风轮转速1?^>(：后，智能控制运算单元D1控制主轴制动系统的驱动装置D8驱动主轴制动 器执行刹车动作并通过刹车到位反馈装置D7检测刹车位置并测量刹车间隙，从主轴制动器 开始动作至刹车到位的时间T内，每隔ΛΤ时间段，智能控制运算单元D1记录当前风速V、当 前风向Θ、当前风轮转速RPM、当前直流母线电压Udc和当前直流负载电流I并按照下式计算 风力发电机组主轴制动器制动力矩Tbreak:Tbreak=Ja+Twind-Tload,其中，J为风力发电机组转动惯量;Pi为圆周率;R为风轮半径;p为空气密度;Cp为 风能利用系数。 本专利技术的风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量方法基于转动惯量与扭矩 的关系，有以下三大功能：1、风力发电机组启动过程中的主轴制动器自检;2、风力发电机组 并网运行过程中的主轴制动器的在线检测；3、数据统计及预警，根据测得的主轴制动器历 史数据，实时分析主轴制动器寿命。该测量方法根据系统原有的信号输入与处理系统所知 的的当前平均风速、当前平均风向、当前风轮转速、当前直流母线电压和当前负载电流，动 作主轴制动器，以固有的函数公式测量主轴制动器测量力矩，分析主轴制动器的状态。 本专利技术与现有技术相比，本专利技术的有益效果是： 1)应用范围广，适用于所有含主轴制动器的风力发电机组； 2)测量方法简单可靠易实施，适用于风力发电机组不同的运行状态：启动过程、风 轮空转、并网运行； 3)所有测量过程均利用风力发电机组原有组件，无需额外更加元器件，不需增加 硬件成本； 4)功能齐全，有启动自检、在线诊断、统计预测三大功能； 5)与传统的主轴制动系统的检测方法完美兼容，一同使用大大的提高了系统的安 全性与稳定性。【附图说明】图1为风力发电主轴制动力矩的测量装置结构示意图；图2为风力发电主轴制动力矩的测量方法流程图。【具体实施方式】下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 实施例 一种风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量方法，采用风力发电机组主轴制 动器的制动力矩的测量装置，如图1所示，所述的风力发电主轴制动力矩的测量装置包括智 能控制运算单元D1、设于风力发电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风力发电机组主轴制动器的制动力矩的测量装置，其特征在于，包括智能控制运算单元(D1)、设于风力发电机组的脉冲数齿盘上的接近开关(D2)、用于测量风向与机舱夹角θ的风向标(D3)、用于测量风速v的风速计(D4)、用于测量直流母线电压Udc的电压传感器(D5)、用于测量直流负载电流I的电流传感器(D6)和主轴制动系统，所述的主轴制动系统包括用于检测刹车位置并测量刹车间隙的刹车到位反馈装置(D7)和用于驱动主轴制动器执行刹车动作的驱动装置(D8)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金涛，谢文龙，俞卫，袁炜，
申请(专利权)人：上海致远绿色能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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