带有安全回桨功能的海上风机的变桨装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种带有安全回桨功能的海上风机的变桨装置。


背景技术：

2.在风电行业中，各种情况下的“安全回桨”通常会被区分开来看，这些安全回桨功能，只有“符合performance level d的安全回桨变桨驱动器”才能被认证为功能安全变桨驱动器
3.通常情况下指的“常规安全回桨”，例如如下几种：
4.→
不同的故障事件触发
5.→
通过总线通讯或是数字量输入信号触发安全运行
6.→
多种按角度位置分段的变速率曲线或是按时间分段变速率曲线回桨
7.→
在位置模式控制下三只桨叶角度同步回桨，或是仅仅在速度模式下到达安全限位开关停止
8.→
有或没有桨叶侧位置编码器情况下的安全回桨
9.每种安全回桨都可以在风机负载尽可能低的情况下执行，这些“常规安全回桨”一般可应用plc控制卡或是在风机主控制器中处理。对于“常规安全回桨”来说，一般可以认为三只叶片的变桨驱动器(包括控制卡)本身都没有故障并且每个轴的变桨安全链输出都处于闭合状态。
10.与之相比，满足performance level d的安全回桨，要求较高，需要能够在底层变频驱动部分执行，从而作为最后一道安全回桨保护机制。
11.因此，亟需设计一种通过底层变频驱动部分的设计来满足performance level d的安全回桨要求的海上风机的变桨装置


技术实现要素：

12.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中缺乏一种能够满足performance level d的安全回桨要求，并具有高安全性高可靠性的变桨装置的缺陷，提出一种新的带有安全回桨功能的海上风机的变桨装置。
13.本实用新型是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的：
14.本实用新型提供了一种带有安全回桨功能的海上风机的变桨装置，所述海上风机配备有三只桨叶，其特点在于，所述变桨装置包括变桨安全链和三个驱动器，所述变桨安全链具有包括供电电源装置的主控制器，每个驱动器集成了相互独立的带有一个常闭触点的一个安全链继电器，每个驱动器具有一个限位开关输入触点、一个使能输入触点、以及和所述常闭触点相连接的一个安全控制输入触点；
15.其中，所述三个驱动器经由串联连接的所述三个常闭触点电连接至所述变桨安全链，所述供电电源装置被配置为经由供电回路及所述三个常闭触点向所述三个驱动器供电，从而使得所述三个驱动器收到所述变桨安全链的正常信号，并驱动所述桨叶运动；
16.其中，当所述三个常闭触点中的任意一个断开时，所述三个驱动器驱动所述三只桨叶执行预设的安全回桨动作。
17.根据本实用新型的一些实施方式，每个驱动器还包括内部电源接口，在每个驱动器中，所述安全控制输入触点和所述使能输入触点分别可操作地连接至所述内部电源接口。
18.根据本实用新型的一些实施方式，各个驱动器的所述限位开关触点被配置为能够在所述桨叶到达安全位置时被触发，所述安全位置为所述安全回桨动作的终止位置。
19.根据本实用新型的一些实施方式，各个驱动器的所述安全控制输入触点被配置为在对应的驱动器自身发生故障时使得所述安全控制输入触点连接的所述常闭触点断开。
20.根据本实用新型的一些实施方式，所述安全控制输入触点被配置为能够接收高电位信号和零电位信号。
21.根据本实用新型的一些实施方式，所述驱动器配置有和所述安全回桨信号对应的回桨操作参数，所述回桨操作参数包括回桨速度和加减速斜率。
22.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
23.本实用新型的积极进步效果在于：
24.根据本实用新型的带有安全回桨功能的海上风机的变桨装置，通过底层变频驱动部分的设计来满足performance level d的安全回桨要求，因而不仅具备极高的安全性，还具有极为简洁的结构设计，因而可靠性极高。
附图说明
25.图1为根据本实用新型优选实施例的带有安全回桨功能的海上风机的变桨装置的局部架构示意图。
26.附图标记说明
27.1：驱动器
28.11：常闭触点
29.12：限位开关输入触点
30.13：使能输入触点
31.14：安全控制输入触点
32.15：内部电源接口
33.2：供电电源装置
具体实施方式
34.下面结合说明书附图，进一步对本实用新型的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本实用新型的限制，任何的其他类似情形也都将落入本实用新型的保护范围之中。
35.在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本实用新型各实施例中的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
36.参考图1所示，根据本实用新型优选实施方式的一种带有安全回桨功能的海上风机的变桨装置，所述海上风机配备有三只桨叶，所述变桨装置包括变桨安全链和三个驱动器1，所述变桨安全链具有包括供电电源装置2的主控制器，每个驱动器1集成了相互独立并带有一个常闭触点11的安全链继电器(继电器本身未示出)，每个驱动器1具有一个限位开关输入触点12、一个使能输入触点13、以及和所述常闭触点11相连接的一个安全控制输入触点14。可以理解的是，限位开关输入触点12、使能输入触点13、安全控制输入触点14都是连接至驱动器1的输入点，而常闭触点11布置于安全链继电器。
37.其中，所述三个驱动器1经由串联连接的所述三个常闭触点11电连接至所述变桨安全链，所述供电电源装置2被配置为经由供电回路及所述三个常闭触点11向所述三个驱动器1供电，从而使得所述三个驱动器1收到所述变桨安全链的正常信号，并驱动所述桨叶运动。
38.其中，当所述三个常闭触点11中的任意一个断开时，所述三个驱动器1均执行安全回桨动作。
39.举例来说，驱动器1可到达限位开关所处的桨叶安全位置，触发安全限位开关。限位开关安装的位置可以为桨叶的安全位置。
40.如图1所示出的例子中包括三个驱动器1，在图1中自上而下的三个常闭触点11分别是图1中自左向右排列的三个驱动器中的安全控制输入触点14。每个安全链继电器可以对应于风机的一个桨叶的驱动轴或传动轴。
41.如图1所示，各个驱动器1的限位开关输入触点12彼此独立，各个驱动器1的使能输入触点13彼此独立。即，各个驱动器中，限位开关输入触点12及使能输入触点13以互不影响的方式工作，而安全控制输入触点14则因其连接的常闭触点11的串联关系，能够起到相互触发、协同工作的效果。
42.根据本实用新型的一些优选实施方式，每个驱动器1还包括内部电源接口15，在每个安全链继电器中，所述安全控制输入触点14和所述使能输入触点分别可操作地连接至所述内部电源接口15。
43.根据本实用新型的一些优选实施方式，各个驱动器1的所述限位开关触点被配置为能够在所述桨叶到达安全位置时被触发，所述安全位置为所述安全回桨动作的终止位置。相应地，可以理解的是，限位开关安装位置可以为桨叶的安全位置。
44.根据本实用新型的一些优选实施方式，各个安全链继电器的所述安全控制输入触点14被配置为在对应的驱动器1自身发生故障时使得所述安全控制输入触点14连接的所述常闭触点11断开。
45.根据本实用新型的一些优选实施方式，所述安全控制输入触点14被配置为能够接收高电位信号和零电位信号。例如在图示的实施例中，高电位信号大致为24v的电位信号，零电位信号大致为0v的电信号。
46.基于本实用新型的上述优选实施方式，通过底层变频驱动部分的设计来满足了高级别的安全回桨要求。安全回桨的激活可由设备内部的故障诊断而引起。
47.此外，安全回桨的激活还可以通过如下几种海上风机的变桨装置的内部检测实现而不需要外部请求：
48.①
plc控制卡失效：对应的软件看门狗触发；
49.②
plc控制卡与变频器通信失效：即对应的看门狗触发
50.③
功率单元处理器死机：内部硬件看门狗触发
51.④
驱动单元处理器死机：内部硬件看门狗触发
52.其中，可以理解的是，plc控制卡通常布置为用于基于预置的控制逻辑对变桨装置或其驱动器1进行控制，变频器、功率单元处理器和驱动单元处理器都是驱动器1通常的组成部分。
53.在这些情况下，对应的驱动器的安全控制输入触点的输出会打开，常闭触点会断开，即所串联的变桨安全链断开。由此，触发其他两个驱动器1也进入安全回桨模式，然后执行功能安全回桨模式。
54.其中，可以理解的是，驱动器1的各个输入触点可以为di输入端，即数字量输入端。
55.举例来说，如上所述的安全回桨模式可以基于以下几种条件结束，即由以下几种条件之一得到满足而触发结束安全回桨模式：
56.第一种：数字量输入90
°
限位开关激活
57.第二种：参数化设定时间到(此功能可以取消)
58.第三种：使能信号断开(可以诸如关联95
°
限位开关)
59.第四种：停止到机械撞块
60.根据本实用新型的一些优选实施方式，所述驱动器配置有和所述安全回桨信号对应的回桨操作参数，所述回桨操作参数包括回桨速度和加减速斜率。
61.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而且这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。