降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法及装置制造方法及图纸

本申请提供降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法及装置。该方法包括：在检测到发生单叶片卡桨故障时，执行第一顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至预设桨距角；在检测到叶轮其他叶片的桨距角调节至所述预设桨距角时，获取叶轮转速；在检测到获取的叶轮转速大于预设转速时，控制机械刹车装置对所述叶轮进行刹车；在检测到获取的叶轮转速降低至所述预设转速时，控制机械刹车装置退出；并执行第二顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至顺桨桨距角；其中，在叶轮其他叶片的桨距角为所述顺桨桨距角时，叶轮转速接近零，叶轮停机。该叶轮停机方法引入机械刹车装置，降低了叶轮不平衡载荷的幅值，减少了机组零部件的寿命损失。的寿命损失。的寿命损失。

【技术实现步骤摘要】
降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法及装置


[0001]本专利技术涉及风力发电机组
，具体而言，涉及降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法及装置。

技术介绍

[0002]当叶轮上的单个叶片卡桨时，卡桨叶片的桨距角与其他叶片的桨距角之间的差异将造成叶轮承载巨大的不平衡力。该巨大的不平衡力可能会导致风力发电机组(以下称风机或机组)的主轴、主轴承、主机架、机舱等各零部件发生局部结构失效或损坏。
[0003]针对风机运行中叶轮可能承载的不平衡力，在结构设计阶段，通常通过增加各零部件的尺寸来提高零部件的强度，或额外设置应对不平衡载荷的其他组件。这些针对不平衡载荷而采取的技术措施，提高了零部件及风电机组的复杂程度、制造成本及运行成本。
[0004]通常，机组运行期间，一旦发生单叶片卡桨故障(如变桨轴承卡死导致叶片不能变桨)，为实现机组的结构安全及完整性，则不能再利用风能发电，而必须采取紧急停机措施，包括叶轮停机、发电机停机。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本申请提供降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法及装置，以降低单叶片卡桨引起的叶轮不平衡载荷，提高机组运行安全。
[0006]第一方面，本申请提供一种降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法，包括：
[0007]在检测到发生单叶片卡桨故障时，执行第一顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至预设桨距角；
[0008]在检测到叶轮其他叶片的桨距角调节至所述预设桨距角时，获取叶轮转速；
[0009]在检测到获取的叶轮转速大于预设转速时，控制机械刹车装置对所述叶轮进行刹车；
[0010]在检测到获取的叶轮转速降低至所述预设转速时，控制机械刹车装置退出；并
[0011]执行第二顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至顺桨桨距角；
[0012]其中，在叶轮其他叶片的桨距角为所述顺桨桨距角时，叶轮转速接近零，叶轮停机。
[0013]进一步地，所述执行第一顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至预设桨距角，包括：
[0014]所述第一顺桨策略包括第一组变桨控制指令；
[0015]控制所述叶轮其他叶片分别对应的变桨控制装置执行所述第一组变桨控制指令，以使得所述叶轮其他叶片分别变桨，直到所述叶轮其他叶片的桨距角分别增加为预设桨距角；
[0016]其中，在所述叶轮其他叶片的桨距角增加为预设桨距角的过程中，检测到获取的
叶轮转速减小。
[0017]进一步地，在检测到发生单叶片卡桨故障之后，还包括：
[0018]获取叶轮转速；
[0019]在检测到获取的叶轮转速大于所述预设转速时，执行第一顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至预设桨距角。
[0020]进一步地，所述控制机械刹车装置对所述叶轮进行刹车，包括：
[0021]生成多个刹车力矩控制指令；
[0022]控制所述机械刹车装置执行所述多个刹车力矩控制指令，对所述叶轮进行刹车，以使得所述叶轮转速降低至所述预设转速。
[0023]进一步地，所述执行第二顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至顺桨桨距角，包括：
[0024]所述第二顺桨策略包括第二组变桨控制指令；
[0025]控制所述叶轮其他叶片分别对应的变桨控制装置执行所述第二组变桨控制指令，以使得所述叶轮其他叶片分别变桨，直到所述叶轮其他叶片的桨距角分别增加为顺桨桨距角；
[0026]其中，在所述叶轮其他叶片的桨距角增加为顺桨桨距角的过程中，检测到获取的叶轮转速减小。
[0027]进一步地，还包括：
[0028]针对目标风力发电机组，获取叶轮的极限载荷，确定所述预设桨距角、所述预设转速：
[0029]建立目标风力发电机组的仿真模型，所述仿真模型的输出包括所述叶轮不平衡载荷；
[0030]以候选的预设桨距角、候选的预设转速、叶轮的极限载荷为初始条件，在目标风力发电机组对应的全工况剖面内，运行所述仿真模型，以模拟单叶片卡桨故障；
[0031]在所述仿真模型输出的叶轮不平衡载荷不大于所述极限载荷时，确定所述候选的预设桨距角、候选的预设转速为可用的所述预设桨距角、所述预设转速。
[0032]第二方面，本申请提供一种降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机装置，包括：
[0033]第一顺桨策略控制单元，用于在检测到发生单叶片卡桨故障时，执行第一顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至预设桨距角；
[0034]机械刹车控制单元，在检测到叶轮其他叶片的桨距角调节至所述预设桨距角时，获取叶轮转速；在检测到获取的叶轮转速大于预设转速时，控制机械刹车装置对所述叶轮进行刹车；在检测到获取的叶轮转速降低至所述预设转速时，控制机械刹车装置退出；
[0035]第二顺桨策略控制单元，用于执行第二顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至顺桨桨距角；其中，在叶轮其他叶片的桨距角为所述顺桨桨距角时，叶轮转速接近零，叶轮停机。
[0036]第三方面，本申请提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面说明的降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法。
[0037]第四方面，本申请提供一种风力发电机组，包括：
[0038]如第二方面说明的降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机装置；
[0039]叶轮，所述叶轮设置多个叶片；
[0040]机械刹车装置，所述机械刹车装置与所述叶轮的主轴或者高速轴连接。
[0041]本专利技术提出的降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法及装置，将机械刹车装置引入，在单叶片卡桨的紧急停机过程中，依次经历第一气动刹车阶段、机械刹车阶段、第二气动刹车阶段，叶轮转速在经历动态过渡后趋于稳定，降低了叶轮不平衡载荷的幅值，有利于缩短单叶片卡桨发生到紧急停机所消耗的时间，还能够减少机组零部件因叶轮不平衡载荷引起的寿命损失。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1为本专利技术实施例的降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法的流程示意图；
[0044]图2为本专利技术实施例的降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机装置的组成示意图；
[0045]图3为本专利技术实施例的降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法的另一控制流程图；
[0046]图4为本专利技术实施例的静止轮毂坐标系示意图；
[0047]图5A为某型风力发电机组卡桨故障执行多种控制方法时分别对应的叶轮的静止轮毂弯矩My的时间曲线；
[0048]图5B为某型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低单叶片卡桨引起叶轮不平衡载荷的叶轮停机方法，其特征在于，包括：在检测到发生单叶片卡桨故障时，执行第一顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至预设桨距角；在检测到叶轮其他叶片的桨距角调节至所述预设桨距角时，获取叶轮转速；在检测到获取的叶轮转速大于预设转速时，控制机械刹车装置对所述叶轮进行刹车；在检测到获取的叶轮转速降低至所述预设转速时，控制机械刹车装置退出；并执行第二顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至顺桨桨距角；其中，在叶轮其他叶片的桨距角为所述顺桨桨距角时，叶轮转速接近零，叶轮停机。2.根据权利要求1所述的叶轮停机方法，其特征在于，所述执行第一顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至预设桨距角，包括：所述第一顺桨策略包括第一组变桨控制指令；控制所述叶轮其他叶片分别对应的变桨控制装置执行所述第一组变桨控制指令，以使得所述叶轮其他叶片分别变桨，直到所述叶轮其他叶片的桨距角分别增加为预设桨距角；其中，在所述叶轮其他叶片的桨距角增加为预设桨距角的过程中，检测到获取的叶轮转速减小。3.根据权利要求1所述的叶轮停机方法，其特征在于，在检测到发生单叶片卡桨故障之后，还包括：获取叶轮转速；在检测到获取的叶轮转速大于所述预设转速时，执行第一顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至预设桨距角。4.根据权利要求1所述的叶轮停机方法，其特征在于，所述控制机械刹车装置对所述叶轮进行刹车，包括：生成多个刹车力矩控制指令；控制所述机械刹车装置执行所述多个刹车力矩控制指令，对所述叶轮进行刹车，以使得所述叶轮转速降低至所述预设转速。5.根据权利要求3所述的叶轮停机方法，其特征在于，所述执行第二顺桨策略，以调节叶轮其他叶片的桨距角至顺桨桨距角，包括：所述第二顺桨策略包括第二组变桨控制指令；控制所述叶轮其他叶片分别对应的变桨控制装置执行所述第二组变桨控制指令，以使得所述叶轮其他叶片分别变桨，直到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明亮，杨朋飞，徐洋洋，赖晶晶，李维修，韩烨，黄强，吴俊辉，
申请(专利权)人：华锐风电科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：