技术领域
[0001] 本
发明涉及
风力发电机组电动变桨系统的技术领域，尤其是指一种
风力发电机组变桨电机刹车力矩检测方法。
背景技术
[0002] 业内习知，电动变桨系统的驱动部分一般由变桨电机、变桨变速箱、变桨刹车
制动器、传动
齿轮等部件组成。其中变桨刹车制动器起到刹车制动
定位风机
叶片位置的作用。基于刹车制动器的特性，其存在刹车力矩值下降和失效可能性。为了有效的判断变桨刹车制动器的力矩值是否在要求力矩值范围内，目前对于变桨电机刹车力矩检测较常用的方法有以下三种：
[0003] 1、在变桨刹车制动器中安装检测装置
[0004] 通过在刹车制动器中安装额外的
传感器(如接近
开关、
电流传感器等)或传感装置判断并反馈给变桨系统或风机主控系统。
[0005] 这种方式的优点是可以实时在线监测，实时获取传感器检测的结果。
[0006] 其缺点是需要增加额外的
硬件成本。且该方法是通过间接方式来测量，准确度偏低，容易误触发或未能触发告警。
[0007] 2、人工检测变桨刹车制动器刹车间隙
[0008] 通过拆除变桨刹车制动器，应用专业工具检测制动器是否符合制动要求。也有部分不需要拆除可外置检测的制动器，直接去除防腐涂层应用专业工具进测量。
[0009] 这种方式的优点是可以很直观的看到或测出
刹车片磨损情况，准确度较高。
[0010] 其缺点是操作难度较高，尤其是检查完成后的安装调整步骤，一般需要专业人员进行操作。对于不需要拆除可外置测量的制动器，需要先去除防腐涂层，操作完成后仍需要补充防腐，现场可操作性较弱。
[0012] 一般来说，电动变桨系统的变桨刹车制动器安装于变桨电机尾部，与变桨电机连为整体。直接将变桨电机拆除，应用力矩扳手测量电机侧的力矩值，也可以测量出变桨制动器的刹车力矩。
[0013] 这种方式的优点是测量结果准确度高，作业方式直接，不需要专业人员进行。
[0014] 其缺点是需要拆除变桨电机，工作量大，人工成本高，操作工时长。
[0015] 综上所述，现有检测变桨系统变桨电机刹车力矩的方式中，主要存在如下缺点：
[0016] 1、外加传感器检测方案中，测量结果准确度低，容易误触发报警或应该告警时未能能触发告警。且其在每套变桨系统中需要增加额外的硬件成本。
[0017] 2、刹车制动器间隙检测方案中，测试完成需要恢复调整间隙时操作难度大，需要专业人员完成。
[0018] 3、变桨电机力矩扳手校验方案中，需要拆除变桨电机，工作量大，操作人工成本高，工时长。批量作业可操作性较低。
发明内容
[0019] 本发明的目的在于克服
现有技术的缺点与不足，提出了一种合理可靠的风力发电机组变桨电机刹车力矩检测方法，该方法可以实现快速、准确、无硬件成本、低人工成本和工时地判断变桨电机刹车力矩。
[0020] 为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风力发电机组变桨电机刹车力矩检测方法，该方法是通过变桨
驱动器输出一个力矩值给电机刹车制动器，再用变桨电机
编码器判断该力矩值下制动器刹车盘是否存在相对位移；如果制动器刹车盘存在相对位移，则说明在该外力作用下能够驱动刹车制动器，驱动力矩值大于刹车制动器力矩；如果制动器刹车盘不存在相对位移，则说明在该外力作用下不能驱动刹车制动器，驱动力矩值小于刹车制动器力矩；在整个过程中，电机刹车制动器持续保持抱闸状态；变桨驱动器的输出力矩值能够调节和控制，最后通过重复调整变桨驱动器的输出力矩值来
锁定电机刹车制动器的真实力矩值范围。
[0021] 进一步，所述的风力发电机组变桨电机刹车力矩检测方法，包括以下步骤：
[0022] 1)变桨驱动器输出力矩
[0023] 变桨系统通过自身驱动器输出一个力矩值，第一次输入的这个力矩值根据需求自定义设置，之后根据反馈进行重复调整；
[0024] 2)变桨电机编码器反馈
[0025] 变桨电机编码器读取制动器刹车盘的旋转位移量，通过变桨电机编码器的反馈能够确认刹车片是否转动，是否存在相对位移；
[0026] 3)当出现电机位置发生相对位移时，说明当前的变桨驱动器输出力矩能够
驱动电机刹车制动器，即当前的变桨驱动器输出力矩值大于电机刹车制动力矩值，需要降低变桨驱动器输出力矩，以低于当前变桨驱动器的输出力矩值再次进行驱动输出；当出现电机位置未发生相对位移时，说明当前的变桨驱动器输出力矩不能驱动电机刹车制动器，即当前的变桨驱动器输出力矩值小于电机刹车制动力矩值，需要增加变桨驱动器输出力矩，以高于当前变桨驱动器的输出力矩值再次进行驱动输出；
[0027] 4)通过重复调整变桨驱动器的输出力矩值，最终获得的电机刹车制动器值为一个区间范围，该范围大于电机未发生相对位移时变桨驱动器最大输出力矩值，但小于电机发生相对位移时变桨驱动器最小输出力矩值；
[0028] 其中，在整个过程中，电机刹车制动器持续保持抱闸状态，变桨驱动器输出力矩值是通过变桨电机直接作用在电机刹车制动器上。
[0029] 本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0030] 1、本发明方法既可以保证一定的准确度又能提高作业效率，可以快速、简单、低成本地完成风力发电机组变桨系统的变桨电机刹车制动力矩检测。
[0031] 2、本发明方法准确度高于传感器方案且不需要增加额外硬件成本，并可以随时进行验证，解决传感器方案测试准确度低，需要额外增加成本的问题。
[0032] 3、本发明方法在操作便利性和操作所需工时上优于机械检测方式，不需要拆除电机或制动器，只进行控制即可，省去机械操作检测环节。
附图说明
具体实施方式
[0034] 下面结合具体
实施例对本发明作进一步说明。
[0035] 刹车制动器在抱闸状态下，以一个外力去驱动刹车制动器。当这个外力小于刹车制动器的抱闸力矩时，则不能驱动刹车制动器旋转，产生相对位移；当这个外力大于刹车制动器的抱闸力矩时，刹车制动器则会发生旋转，产生相对位移。如果将变桨电机刹车制动器的实际真实力矩值定义在无限趋近于转动与转不动之间的临界值，则可以根据判断这个外力的大小来确定刹车力矩在一个范围区间内。这个范围越小，就越逼近真实值。
[0036] 本实施例所提供的风力发电机组变桨电机刹车力矩检测方法的原理主要是通过变桨驱动器输出一个力矩值给电机刹车制动器，再用变桨电机编码器判断该力矩值下制动器刹车盘是否存在相对位移；如果制动器刹车盘存在相对位移，则说明在该外力作用下能够驱动刹车制动器，驱动力矩值大于刹车制动器力矩；如果制动器刹车盘不存在相对位移，则说明在该外力作用下不能驱动刹车制动器，驱动力矩值小于刹车制动器力矩；在整个过程中，电机刹车制动器持续保持抱闸状态；变桨驱动器的输出力矩值能够调节和控制，最后通过重复调整变桨驱动器的输出力矩值来锁定电机刹车制动器的真实力矩值范围。其包括以下步骤：
[0037] 1)变桨驱动器输出力矩
[0038] 变桨系统通过自身驱动器输出一个力矩值，第一次输入的这个力矩值根据需求自定义设置，之后根据反馈进行重复调整；
[0039] 2)变桨电机编码器反馈
[0040] 变桨电机编码器读取制动器刹车盘的旋转位移量，通过变桨电机编码器的反馈能够确认刹车片是否转动，是否存在相对位移；
[0041] 3)当出现电机位置发生相对位移时，说明当前的变桨驱动器输出力矩能够驱动电机刹车制动器，即当前的变桨驱动器输出力矩值大于电机刹车制动力矩值，需要降低变桨驱动器输出力矩，以低于当前变桨驱动器的输出力矩值再次进行驱动输出；当出现电机位置未发生相对位移时，说明当前的变桨驱动器输出力矩不能驱动电机刹车制动器，即当前的变桨驱动器输出力矩值小于电机刹车制动力矩值，需要增加变桨驱动器输出力矩，以高于当前变桨驱动器的输出力矩值再次进行驱动输出；
[0042] 4)通过重复调整变桨驱动器的输出力矩值，最终获得的电机刹车制动器值为一个区间范围，该范围大于电机未发生相对位移时变桨驱动器最大输出力矩值，但小于电机发生相对位移时变桨驱动器最小输出力矩值；
[0043] 其中，在上述整个过程中，电机刹车制动器持续保持抱闸状态，变桨驱动器输出力矩值是通过变桨电机直接作用在电机刹车制动器上。
[0044] 基于本发明方法的原理，在实际应用中根据具体需求可以有多种实施方式。以下仅是针对某一种需求的实施方式举例。
[0045] 风力发电机组在某些极端工况下需判断变桨刹车力矩值是否符合
载荷要求，如在有台风
覆盖区域和一类或超一类风场的风力发电机组。以台风区域的风机为例，在台风来临前后均需要进行判断，判断方式需要快速可靠。如图1所示，本实施例所提供的风力发电机组变桨电机刹车力矩检测方法，其具体情况如下：
[0046] 1)此举例针对三叶片风力发电机组电动变桨系统。正“Y”字型位置是指从
轮毂往
机舱方向位置看，三个叶片所呈现的位置。被测试桨叶处于正下方位置，风机
主轴刹车系统刹车，主要是考虑到降低叶片重力对测试结果的影响。
[0047] 2)设置变桨电机旋转方向和目标
角度位置，是指设置驱动器驱动刹车制动器的方向和目标位置。方向可以是开桨方向也可以是顺桨方向，目标角度位置需要根据变桨
传动系统的
传动比例计算，得到刹车制动器刹车盘旋转一圈所需要的位移量。
[0048] 3)触发变桨电机刹车制动器抱闸位状态，是指需要将变桨电机刹车制动器在驱动器短时驱动时仍保持抱闸状态。
[0049] 4)TN是指变桨电机标称刹车力矩值。第一次驱动力矩选取TN，即判断实际值高于或低于标称力矩。
[0050] 5)电机编码器可以读取电机旋转角度值，即可以判断出制动器刹车盘的旋转位移量。根据旋转角度值是否到达设定目标位置来判断刹车制动器是否转动。
[0051] 6)TS是指测试得出的电机刹车制动力矩值。根据电机编码器反馈量，未到达目标位置，电机并未转动，则说明TS大于或等于TN。
[0052] 7)根据电机编码器反馈量，到达目标位置，电机转动，则说明TS小于TN。
[0053] 8)TL是指刹车力矩合格限值，即测试所得的刹车力矩值低于该限值则为不合格。第二次驱动力矩选取TL，判断实际值是否符合要求。
[0054] 9)再次读取编码器反馈量进行判断。
[0055] 10)以TL力矩值驱动，未到达目标位即说明测试所得力矩在合格力矩值和标称力矩值之间。
[0056] 11)以TL力矩值驱动，到达目标位即说明测试所得力矩小于合格力矩值标准。
[0057] 以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
