风电机组的柔塔风阻尼器控制装置、方法及风电机组与流程

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风电机组的柔塔风阻尼器控制装置、方法及风电机组。

背景技术：

低风速地区的机组的塔筒使用柔塔已成为一种趋势。但柔塔机组在风速较大时及机组急停时均会出现强烈振动，振动时间长达数分钟。机组长期振动不仅会影响使用寿命，还会产生安全隐患。解决机舱振动的方法之一是增加风阻尼器。

风阻尼器是超高层建筑应对振动，在强风时降低加速度响应、降低建筑物晃动幅度的一套阻尼系统。使用时从建筑物顶部悬吊一重物，一旦建筑物因强风产生摇晃，可以通过传感器传至风阻尼器的控制器，通过驱动装置控制风阻尼器的动作进而降低建筑物的摇晃程度。

目前某些机组使用的风阻尼器为封闭水箱。水箱中的水量本应保持不变，但实际应用时随着机组运行，即使水箱已进行封闭处理，水箱中的水仍会缓慢蒸发使液位下降，导致风阻尼器的质量减少，从而改变机组的阻尼特性，影响机组减振性能。虽然可以通过人工进行补水，但一方面将水运到高空较为困难，另一方面频繁停机进行补水作业会降低机组发电效率，减少机组有效发电时间和发电量。因此如何智能地诊断水箱中的液位并自动为其补水成为需解决的重点问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种风电机组的柔塔风阻尼器控制装置、方法及风电机组，解决了机组运行过程中因水箱中水不断蒸发导致风阻尼器质量减小，阻尼特性改变的问题，可以节省生产成本、安装成本和维护成本，满足机组运行时的减振需求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种风电机组的柔塔风阻尼器控制装置，风电机组内置有储水罐及风阻尼器，风阻尼器为密封水箱，储水罐通过管道与水箱连通，包括：凝露设备，设置在机舱中，用于将空气中的水蒸气冷凝成液态水并储存在储水罐中；水箱液位传感器，设置在水箱中，连接至控制器；控制器，用于在检测到水箱中的液位低于水箱液位门限之后，启动注水执行机构；补水执行机构，设置在储水罐与水箱之间的连通管道中，并且连接至所述控制器，用于在获取到控制器的启动信号之后，将储水罐中储存的水补充至水箱。

在一些实施方式中，还包括：储水罐液位传感器，设置在储水罐中，连接至控制器。

在一些实施方式中，控制器还用于：检测到储水罐中的液位低于储水罐液位门限之后，启动凝露设备。

在一些实施方式中，控制器还用于：诊断凝露设备是否出现故障，如果出现故障则通过通讯单元向主控系统发出报警信号或故障停机请求。

在一些实施方式中，还包括：通讯单元，连接到主控系统，当凝露设备出现故障时，向主控系统发出报警信号或故障停机请求。

在一些实施方式中，还包括：温度传感器，设置在机组机舱内部，且连接至控制器，用于感测机舱内部的温度。

在一些实施方式中，还包括：湿度传感器，设置在机组机舱内部，且连接至控制器，用于感测机舱内部的湿度。

此外，本发明还提供了一种风电机组的柔塔风阻尼器控制方法，风电机组内置有储水罐及风阻尼器，风阻尼器为密闭水箱，储水罐通过管道与水箱连通，所述方法包括：将机舱空气中的水蒸气冷凝成液态水并储存在储水罐中；检测水箱中的液位；在检测到水箱中的液位低于水箱液位门限之后，启动注水动作；在获取到注水动作的启动信号之后，将储水罐中储存的水补充至水箱。

在一些实施方式中，所述方法还包括：检测储水罐中的液位；检测到储水罐中的液位低于储水罐液位门限之后，启动凝露设备。

此外，本发明还提供了一种风电机组，所述风电机组包括根据前文所述的风电机组的柔塔风阻尼器控制装置。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

该控制装置作为独立的控制方案，可以监测风阻尼器中的液位，并通过控制程序实现自动诊断、自动分析、自动处理，通过控制补水罐向水箱注水，保证风阻尼器质量恒定，满足机组运行需求。

本发明利用机舱内水蒸气冷凝产生的冷凝水为风阻尼器补水，解决了机组长期运行时，水箱中的水缓慢蒸发导致的风阻尼器质量改变的问题，节省了运维人员检测、注水、维护的时间，提高了机组的发电效率。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明提供的风电机组的柔塔风阻尼器控制装置的结构图；

图2是本发明提供的风电机组的柔塔风阻尼器控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明针对风电机组的柔塔风阻尼器控制装置及方法。某些风力发电机组使用封闭水箱作为风阻尼器，本专利提供一个通过机舱水蒸气凝露为水箱补水的智能凝露补水方案，解决了机组运行过程中因水箱中水不断蒸发导致风阻尼器质量减小，阻尼特性改变的问题。可以节省生产成本、安装成本和维护成本，满足机组运行时的减振需求。

图1示出了风电机组的柔塔风阻尼器控制装置的结构。参见图1，硬件部分至少包括凝露设备、执行设备、控制器、液位传感器、温湿度传感器五个部分。各部分功能如下：

凝露设备将空气中的水蒸气冷凝成液态水并储存在储水罐中。储水罐通过管道与水箱相连接。储水罐出口安装有执行设备，执行设备用于从储水罐向水箱注水。执行设备和凝露设备的启动和停止通过控制器进行控制。

控制器为整个系统的核心，主要用来对采集的数据进行逻辑诊断、数据处理和分析，并根据分析结果发出控制命令，控制凝露设备及执行设备的动作。如果判断为凝露系统出现故障，则向主控系统发出报警信号或故障停机请求。

液位传感器分别安装在储水罐和水箱中，可以检测储水罐和水箱的实际液位，并将液位数据反馈至控制器。

温湿度传感器安装在机舱内，用来检测机舱的温度和湿度，并将温度和湿度数据反馈至控制器。当温湿度数据被反馈至控制器后，控制器在进行逻辑诊断、数据处理和分析时，需要根据获取到的温湿度采集数据做出进一步的判断。

图2示出了风电机组的柔塔风阻尼器控制方法的流程。参见图2，具体实施过程如下：

机舱温湿度传感器和凝露设备安装在机舱内部。储水罐液位传感器及执行设备安装在储水罐内，水箱液位传感器安装在水箱内部，控制器安装在机舱控制柜中。液位传感器应便于拆卸和更换。

储水罐液位数据、水箱液位数据、机舱温度、机舱湿度数据通过电缆传送到控制器中。获取到机舱温度及机舱湿度的数据之后，控制器在是否执行水蒸气冷凝启动的判断时，会更为贴合机舱内实际的温湿度情况。比如，当机舱内实际温度长时间处于较高水平的情况下，水箱内水蒸发速度加快，需提前启动冷凝设备并延长冷凝设备工作时间，达到为储水罐补水的目的。当机舱内实际湿度较大的情况下，启动冷凝设备将会冷凝更多水分，工作效率更高。也会启动冷凝设备为储水罐补水。

传感器输出的信号为4～20ma/1～5vdc电信号。

液位传感器为冗余设计，通过重复配置，使控制器获得的数据更加精确，同时便于控制器判断传感器是否损坏。

控制器将数据处理后进行逻辑分析和诊断。如果控制器诊断为储水罐液位低，则启动凝露设备，使水蒸气开始冷凝。如果控制器诊断为水箱液位低，则启动执行设备，从储水罐向水箱进行注水，直到液位恢复正常。如果诊断为凝露系统出现故障，则向主控系统发出报警信号或故障停机请求。

控制器中的通讯单元兼容rs232、rs485、rs422、以太网、蓝牙等多种通讯接口。与人机交互界面进行通讯后，不仅可以从人机交互单元直观地看到系统中各个设备的状态，手动控制凝露设备和执行设备的启停，还可以根据需要进行参数设置和程序升级。

本发明提出了一种可行的用于风力发电机组柔塔内风阻尼器为水箱的液位监测、控制及补水方法。本发明的优势在于：

该装置作为独立的控制方案，可以监测风阻尼器中的液位，并通过控制程序实现自动诊断、自动分析、自动处理，通过控制补水罐向水箱注水，保证风阻尼器质量恒定，满足机组运行需求。

本发明利用机舱内水蒸气冷凝产生的冷凝水为风阻尼器补水，解决了机组长期运行时，水箱中的水缓慢蒸发导致的风阻尼器质量改变的问题，节省了运维人员检测、注水、维护的时间，提高了机组的发电效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。