一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法技术

本发明专利技术公开了一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法，包括以下步骤：变量数据采集、故障阀块快速判定和定位以及选择停机方式，变量数据采集为主控PLC通过CANopen通讯连接变桨PLC，变桨PLC连接连接带有反馈信号的电磁换向阀、比例换向阀、压力传感器以及位移传感器，两个带有反馈信号的电磁换向阀和一个三位四通比例换向阀信号通过变桨PLC传输到指控PLC作为控制逻辑判定，位移传感器监测缸体位移值获得实际桨距角；本发明专利技术采用带有反馈信号的电磁换向阀，准确的判定变桨故障阀块；通过对故障阀块的判定，执行不同方式下的停机，提高了机组的安全性；通过快速定位故障，降低现场运维人员的工作难度，提高工作效率。

A fast locating and safe stopping method of hydraulic pitch fault

【技术实现步骤摘要】
一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法
本专利技术涉及风力发电
，具体涉及一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法。
技术介绍
变桨系统是风机的关键系统，通过调整桨距角改变叶片气动特性可以实现机组转速和功率的调整。然而，变桨系统又是机组运行中故障率较高的系统。因叶轮位于塔筒顶部，进行维护时首先要锁定叶轮并调整一个合适的变桨叶片以满足运维人员所需的作业条件，导致变桨故障维护工时较长，操作复杂，对运维人员操作技能要求高。特别对于海上机组，因可维护性较差，更要保证变桨系统的稳定性和高可靠性以及故障快速准确定位能力，使得机组可以获得较高的可利用率。专利CN202867086U提供了一种风力发电机安全停机的方式。通常主控系统给变桨系统下发停机指令，然而当主控系统故障或是宕机时不能够下发停机指令容易出现过速或飞车情况。该专利提出一种附加控制单元驱动器，通过检测故障条件下主控下发的电压信号或通讯信号以及主轴转速信号，在通讯信号中断或是检测到过速时可以通过控制单元下发停机指令，实现了控制系统的冗余配置，保证机组的安全停机。专利CN101975142A也提出了一种冗余变桨设计。在特殊工况发生时，通过集成在变桨控制系统底层的电机驱动器中，通过判定复位、旁路、冗余顺桨、紧急顺桨以及手动5种特殊工况模式的优先级判定停机模式，经变桨电机驱动器驱动桨叶顺桨。专利CN102828909A提出了一种叶片收桨失效式的一种安全保护方法，通过对安全保护PLC中监测转速过速信号以及变桨故障判定，执行偏航动作，增大机组的对风偏差，降低机组的叶轮转速，提高机组的安全性。从上述专利可见，针对机组的安全停机主要采取冗余配置方式或是通过偏航动作降低机组的叶轮转速以抑制过速情况的发生。并没有专利涉及变桨系统中故障的快速诊断方式及该故障条件下的停机方式。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法，包括以下步骤：变量数据采集、故障阀块快速判定和定位以及选择停机方式，所述变量数据采集为主控PLC通过CANopen通讯连接变桨PLC，实现通讯控制和变量数据的传输、故障预警和停机判定，变桨PLC连接连接带有反馈信号的电磁换向阀、比例换向阀、压力传感器以及位移传感器，两个带有反馈信号的电磁换向阀和一个三位四通比例换向阀信号通过变桨PLC传输到指控PLC作为控制逻辑判定，压力传感器设有两个分别监测液压站蓄能器压力和执行器蓄能器压力，位移传感器监测缸体位移值获得实际桨距角；故障阀块快速判定和定位为机组的实际桨距角、液压站蓄能器压力和执行器蓄能器压力作为故障阀块的判定条件，带信号反馈的电磁换向阀的通断都会反馈给主控PLC通断信号反馈，监测出电磁换向阀的运行工作状态，机组的控制逻辑为通过对带有反馈信号的电磁换向阀的反馈DI以及电磁换向阀的DO输出指令进行程序监控，并结合机组的需求桨距角和实际桨距角执行对应的故障判定，判定出故障阀块，准确定位故障点；选择停机方式定位故障后通过判定桨距角大小执行停机方式的切换，保证机组停机的安全可靠。具体的是，所述需求桨距角为主控PLC下发给变桨PLC的目标指令值，实际桨距角为通过位移传感器测得的缸体位移值，并经过非线性关系转化为实际桨距角经CANopen通讯传递给主控。具体的是，所述液压变桨控制系统阀块主要包括比例换向阀、电磁换向阀、单向阀、溢流阀，其中电磁换向阀采用具有信号反馈触点的电磁阀，主控PLC监控反馈信号并进行逻辑判定。具体的是，所述电磁换向阀阀块为常开型，电磁阀线圈通电时阀关闭，断电时阀打开；开关分别给主控PLC系统一个信号反馈，以NC表示常闭，NO表示常开。具体的是，所述停机方式包含可控停机方式和紧急停机方式，可控停机方式为机组通过主控PLC下发停机指令，对应的阀块执行动作并给定需求变桨速率，紧急停机为机组通过蓄能器释实现顺桨。具体的是，所述选择停机方式根据实际桨距角判断，即给定判定阈值为40°，根据故障定位后，判定实际最小桨距角是否大于等于40°，如果成立，则首次执行正常停机；并经过一定时间后判定最小桨距角是否大于等于85°。如果成立，则说明通过控制程序执行停机，阀块仍能工作，需要对阀块进行检查，如果不能够实现顺桨，说明阀块出现卡死情况，为了机组安全，则执行蓄能器紧急停机，在实际最大桨距角小于等于40°时，在检测到故障时，为了机组安全，实行蓄能器紧急停机操作。具体的是，所述故障阀块快速判定和定位为了排除非阀块因素，需要对液压回路的蓄能器压力做差值比较，如果液压站蓄能器压力传感器数值与执行器蓄能器压力传感器数值差值小于等于预设阈值，则说明此时管路或单向阀工作正常，排除了该因素影响，确认是阀块问题，预设阈值根据需要选择5～10bar之间进行选择。具体的是，所述压力传感器为模拟量信号4～20mA，对应压力范围为0～400bar。具体的是，所述主控PLC模块采用巴赫曼的MC205模块，变桨PLC模块为采用巴赫曼的CPC210模块。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术设计的基于变桨系统在动作过程中容易发生变桨不同步以及卡桨等工况，通过采用两组带有反馈信号的电磁换向阀，判定阀块的输出和反馈信息以及液压压力值，经变桨PLC和主控PLC的变桨控制逻辑，准确的判定变桨系统的故障点，实现故障的准确定位；通过对不同故障的监控，根据叶片实际桨距角特性，执行不同的停机方式；该专利方法减小了现场的工作人员的维护难度，并提高了机组的可利用率、发电水平和安全性；采用带有反馈信号的电磁换向阀，准确的判定变桨故障阀块；通过对故障阀块的判定，执行不同方式下的停机，提高了机组的安全性；通过快速定位故障，降低现场运维人员的工作难度，提高工作效率，提升了机组的可利用率。附图说明图1为液压变桨故障快速定位和安全停机方法的通讯框图；图2为变桨液压原理图框图；图3为液压变桨故障快速定位和安全停机方法的控制实施流程图；图中：1-油温计；2-电机；3-马达；4-电磁换向阀一；10-电磁换向阀二；11-电磁换向阀三；21-电磁换向阀四；5-单向阀一；22-单向阀二；25-单向阀三；31-单向阀四；6-溢流阀一；12-溢流阀二；23-溢流阀三；7-压力传感器一；13-压力传感器二；8-液压站蓄能器；9-执行器蓄能器；14-带反馈信号电磁换向阀一；16-带反馈信号电磁换向阀二；15-比例电磁阀；17-节流阀一；20-节流阀二；24-节流阀三；26-节流阀四；18-位移传感器；19-活塞缸；27-散热器；28-换热器；29-过滤器；30-油液；32-冷却泵。具体实施方式以下将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地进一步详细的说明。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法，其特征在于，包括以下步骤：变量数据采集、故障阀块快速判定和定位以及选择停机方式，/n所述变量数据采集为主控PLC通过CANopen通讯连接变桨PLC，实现通讯控制和变量数据的传输、故障预警和停机判定，变桨PLC连接连接带有反馈信号的电磁换向阀、比例换向阀、压力传感器以及位移传感器，两个带有反馈信号的电磁换向阀和一个三位四通比例换向阀信号通过变桨PLC传输到指控PLC作为控制逻辑判定，压力传感器设有两个分别监测液压站蓄能器压力和执行器蓄能器压力，位移传感器监测缸体位移值获得实际桨距角；/n故障阀块快速判定和定位为机组的实际桨距角、液压站蓄能器压力和执行器蓄能器压力作为故障阀块的判定条件，带信号反馈的电磁换向阀的通断都会反馈给主控PLC通断信号反馈，监测出电磁换向阀的运行工作状态，机组的控制逻辑为通过对带有反馈信号的电磁换向阀的反馈DI以及电磁换向阀的DO输出指令进行程序监控，并结合机组的需求桨距角和实际桨距角执行对应的故障判定，判定出故障阀块，准确定位故障点；/n选择停机方式定位故障后通过判定桨距角大小执行停机方式的切换，保证机组停机的安全可靠。/n...

【技术特征摘要】
1.一种液压变桨故障快速定位和安全停机方法，其特征在于，包括以下步骤：变量数据采集、故障阀块快速判定和定位以及选择停机方式，
所述变量数据采集为主控PLC通过CANopen通讯连接变桨PLC，实现通讯控制和变量数据的传输、故障预警和停机判定，变桨PLC连接连接带有反馈信号的电磁换向阀、比例换向阀、压力传感器以及位移传感器，两个带有反馈信号的电磁换向阀和一个三位四通比例换向阀信号通过变桨PLC传输到指控PLC作为控制逻辑判定，压力传感器设有两个分别监测液压站蓄能器压力和执行器蓄能器压力，位移传感器监测缸体位移值获得实际桨距角；
故障阀块快速判定和定位为机组的实际桨距角、液压站蓄能器压力和执行器蓄能器压力作为故障阀块的判定条件，带信号反馈的电磁换向阀的通断都会反馈给主控PLC通断信号反馈，监测出电磁换向阀的运行工作状态，机组的控制逻辑为通过对带有反馈信号的电磁换向阀的反馈DI以及电磁换向阀的DO输出指令进行程序监控，并结合机组的需求桨距角和实际桨距角执行对应的故障判定，判定出故障阀块，准确定位故障点；
选择停机方式定位故障后通过判定桨距角大小执行停机方式的切换，保证机组停机的安全可靠。


2.根据权利要求1所述的液压变桨故障快速定位和安全停机方法，其特征在于，所述需求桨距角为主控PLC下发给变桨PLC的目标指令值，实际桨距角为通过位移传感器测得的缸体位移值，并经过非线性关系转化为实际桨距角经CANopen通讯传递给主控。


3.根据权利要求1所述的液压变桨故障快速定位和安全停机方法，其特征在于，所述液压变桨控制系统阀块主要包括比例换向阀、电磁换向阀、单向阀、溢流阀，其中电磁换向阀采用具有信号反馈触点的电磁阀，主控PLC监控反馈信号并进行逻辑判定。


4.根据权利要求3所述的液压变桨故障快速定位和安全停机方法，其特征在于，所述电磁换向阀阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志奎，崔逸南，陈明明，陈亚芬，
申请(专利权)人：北京三力新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11