本实用新型属于风力发电技术领域，尤其是涉及一种风电机组轮毂用转速测量装置。
背景技术：
目前，叶片超速成为影响风电机组安全运行的关键因素。目前的叶片转速测量主要通过在机舱内的主轴末端滑环尾部编码器或轮毂处接近开关实现，其缺点在于转速测量传感器必须与机舱保持相对静止，测量信号送入机舱控制柜控制器后经滑环再将控制命令发给轮毂内中控柜控制器，一旦滑环或线缆出现故障该信号无法到位。在设计叶片收桨系统时，机组正常运行情况下检测叶片转速并将信号送入机舱控制柜plc控制器，经逻辑判断后确认是否发出收桨指令，进行收桨动作；通讯中断或掉电等紧急情况，轮毂内中控柜plc控制器在心跳信号丢失后发出收桨指令或变桨系统切换为后备电源供电进行紧急收桨。
技术实现要素：
本实用新型旨在解决上述问题，提供一种可靠运行的轮毂内转速测量装置，满足风电机组安全运行需求。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，包括圆盘底座、悬挂支柱、吊链、电源、plc控制器和plc数字量端口模块；所述悬挂支柱垂直于圆盘底座设置于圆盘底座一侧表面的圆心处；所述圆盘底座上设置有若干接近开关；所有所述接近开关与悬挂支柱间的垂直距离相等；即所有的接近开关位于以悬挂支柱为圆心，以接近开关到悬挂支柱间的垂直距离为半径的圆的圆周上；所述吊链的一端套设于悬挂支柱上，另一端设置一金属球；所述圆盘底座另一侧表面设置有plc控制器；所述接近开关与电源和plc数字量端口模块相串联；所述plc数字量端口模块与plc控制器相连接；plc数字量端口模块接收接近开关导通后接入的高电平信号并送入plc控制器内。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，所述接近开关设置有四个，呈十字状分布。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，所述吊链由若干个非金属环依次衔接而成；前端的非金属环设置于前述悬挂支柱上，末端的非金属环上设置金属球。在轮毂转动过程中吊链和金属球保持自然垂落，且不与其他部位发生接触。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，所述吊链包括三个依次衔接的非金属环，其中设置于中间的非金属环上预装有若干个备用环，保证与悬挂支柱连接的圆环出现磨坏等情况下迅速替换。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，所述plc数字量端口模块包括有若干路数字量输入端口和数字量输出端口。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，所述plc数字量端口模块包括有4路数字量输入端口和2路数字量输出端口；前述4个接近开关分别接入4路数字量输入端口，2路数字量输出端口分别对应轮毂转速超速和5秒之后轮毂转速可能超速两项信号的输出。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，所述圆盘底座外设置有外壳；所述外壳设置有可拆卸的盖子；所述圆盘底座上设置有若干安装通孔；通过安装通孔将圆盘底座固定于风电机组的轮毂上。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，通过在圆盘底座中心设置悬挂支柱，通过吊链的一端与悬挂支柱连接，另一端设置金属球；在风机电阻轮毂转动的过程中，金属球及吊链在重力作用下处于垂直状态，设置于圆盘底座圆周上的接近开关随轮毂转动过程中依次被金属球触发接通，从而通过plc数字量端口模块的数字量输入端口向plc控制器输出触发信号，从而通过plc控制器计算出风机电阻轮毂的转速，结构简单，操控便捷，且易于维护，适于推广应用。
附图说明
图1为本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置的正视图；
图2为本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置的侧视图；
图3为本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置的后视图；
图4为本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置plc控制器的控制逻辑示意图；
其中1-悬挂支柱、2-吊链、3-金属球、4-接近开关、5-外壳、6-plc控制器、7-盖子、8-数字量输入端口、9-数字量输出端口。
具体实施方式
下面通过附图及实施例对本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置进行详细说明。
本实用新型所述风电机组轮毂用转速测量装置，如图1、图2所示包括圆盘底座、悬挂支柱1、吊链2、电源、plc控制器6和plc数字量端口模块；所述悬挂支柱1垂直于圆盘底座设置于圆盘底座一侧表面的圆心处；所述圆盘底座上设置有4个接近开关4，呈十字状分布。圆盘底座通过安装通孔经螺钉安装于中控柜柜门内表面，并从中控柜内直接取电。整套转速测量装置随轮毂同步转动。轮毂通过高强螺栓与风电机组机舱主轴法兰盘刚性连接。中控柜竖直安装在轮毂内，与叶片旋转处于同一平面。4个接近开关4均匀对称分布在转速测量装置圆盘底座的边缘，采用两线制接线方式，直接与220v电源和plc数字量端口模块串联。吊链2和金属球3由三个非金属材料环依次衔接而成，一端固定在转速测量装置圆心的悬挂支柱1上，一端悬挂金属球3，测量装置随轮毂转动过程中吊链2和金属球3保持自然垂落，在本实施例中吊链2的长度小于接近开关4与悬挂支柱1间的垂直距离；且不与其他部位发生接触。如图3所示，plc数字量端口模块包括4路数字量输入端口8和2路数字量输出端口9，4个接近开关4分别接入4路数字量输入端口8，2路数字量输出端口9分别对应轮毂转速超速和5秒之后轮毂转速可能超速两项。
在以上实施例中，整套测量装置通过螺丝固定于轮毂内中控柜柜门内表面，通过中控柜内空开直接取电。装置圆形外壳5和盖子7通过螺纹连接，装置底盘中心有悬挂用支柱，该支柱头部呈弧形大头状，保证圆环不发生脱落。吊链2的第一个圆环悬挂在支柱上，第二个圆环上预装多个圆环，做备用。装置采用4个磁性接近开关4，均匀对称分布在转速测量装置圆盘边缘，放置时保证转动过程中金属球3能够进入其有效测量范围内。采用两线制接线方式，直接与220v电源和plc数字量端口模块串联。工作时，金属球3因重力作用始终保持自然垂落，轮毂带动测量装置及接近开关4转动，当金属球3进入接近开关4的测量范围，接近开关4导通，220v高电平信号送入数字量输入端口8，plc控制器6计算每次数字量输入信号时间差，计算轮毂旋转角速度，并与预设的预设值比较大小，达到转速限值时输出端口输出超速高电平信号至中控柜控制器。同时根据上一时刻转速和当前时刻转速计算转速加速度，预测5个时刻后转速，达到限值时输出端口输出可能超速高电平信号至中控柜控制器。
用每一分钟，即60秒除以本实用新型所述测量装置旋转一周所需时间就是该装置每分钟旋转的圈数；设连续两个接近开关4采样时间差为t；设置的接近开关4的数量为n；则轮毂的转速可表示为ω=（60/nt）rpm；在本实施例中，如图4所示，等间距均分设置有四个接近开关4，预设值为16.7rpm；测得当前时刻连续两个接近开关4采样时间差t1；则当前时刻轮毂转速ω1=（15/t1）rpm；判断ω1是否大于预设值16.7rpm；若是，则一个数字量输出端口9输出高电平，表示已超速；否，判断上一时刻连续两个接近开关4采样时间差t0；当前时刻轮毂转速ω0=（15/t0）rpm；计算轮毂转速加速度a=ω1-ω0，则5个时刻后的转速预测值ω=ω1+5a；判断ω是否大于预设值16.7rpm，若是，则另一数字量输出端口9输出高电平，表示可能超速。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若这些改动和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征：
1.一种风电机组轮毂用转速测量装置，其特征在于：包括圆盘底座、悬挂支柱（1）、吊链（2）、电源、plc控制器（6）和plc数字量端口模块；所述悬挂支柱（1）垂直于圆盘底座设置于圆盘底座一侧表面的圆心处；所述圆盘底座上设置有若干接近开关（4）；所有所述接近开关（4）与悬挂支柱（1）间的垂直距离相等；所述吊链（2）的一端套设于悬挂支柱（1）上，另一端设置一金属球（3）；所述圆盘底座另一侧表面设置有plc控制器（6）；所述接近开关（4）与电源和plc数字量端口模块相串联；所述plc数字量端口模块与plc控制器（6）相连接。
2.根据权利要求1所述风电机组轮毂用转速测量装置，其特征在于：所述接近开关（4）设置有四个，呈十字状分布。
3.根据权利要求2所述风电机组轮毂用转速测量装置，其特征在于：所述吊链（2）由若干个非金属环依次衔接而成；前端的非金属环设置于前述悬挂支柱（1）上，末端的非金属环上设置金属球（3）。
4.根据权利要求3所述风电机组轮毂用转速测量装置，其特征在于：所述吊链（2）包括三个依次衔接的非金属环，其中设置于中间的非金属环上预装有若干个备用环。
5.根据权利要求4所述风电机组轮毂用转速测量装置，其特征在于：所述plc数字量端口模块包括有若干路数字量输入端口（8）和数字量输出端口（9）。
6.根据权利要求5所述风电机组轮毂用转速测量装置，其特征在于：所述plc数字量端口模块包括有4路数字量输入端口（8）和2路数字量输出端口（9）。
7.根据权利要求1或6所述风电机组轮毂用转速测量装置，其特征在于：所述圆盘底座外设置有外壳（5）；所述外壳（5）设置有可拆卸的盖子（7）；所述圆盘底座上设置有若干安装通孔。
技术总结
一种风电机组轮毂用转速测量装置，属于风力发电技术领域，其特征在于：包括圆盘底座、悬挂支柱、吊链、电源、PLC控制器和PLC数字量端口模块；圆盘底座上设置有若干接近开关；接近开关与悬挂支柱间的垂直距离相等；吊链的一端套设于悬挂支柱上，另一端设置一金属球；所述圆盘底座另一侧表面设置有PLC控制器；接近开关与电源和PLC数字量端口模块相串联。在风机电阻轮毂转动的过程中，金属球及吊链在重力作用下处于垂直状态，设置于圆盘底座圆周上的接近开关随轮毂转动过过程中依次被金属球触发接通，从而通过PLC数字量端口模块向PLC控制器输出触发信号，从而通过PLC控制器计算出风机电阻轮毂的转速，结构简单，操控便捷，且易于维护，适于推广应用。
技术研发人员：许炳坤;周元贵;王晓宇;高鑫
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院
技术研发日：.03.14
技术公布日：.12.31
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