本发明涉及风机监控技术领域，特别是涉及一种风力发电机组高速轴刹车盘的监控装置及方法。
背景技术：
风力发电机组装机数量日益增加，各业主单位对安全的要求越来越高，防止风电机组高速轴刹车盘火灾事故的发生成为了近年来的突出问题。风力发电机组因高速轴刹车盘磨损运行时有发生，刹车片与刹车盘产生严重摩擦从而产生大量热量，使其表面温度升高，由于油泥附着在刹车片表面，甚至有些工作人员工作结束之后残留的带有油泥的抹布等易燃物的存在。长时间摩擦运行到达这些易燃物的燃点之后，引发火灾事故。该事故如果得不到有效控制，风电机组将会发生毁灭性的打击，进而造成巨大经济损失甚至危机人身安全。
针对以上问题，风电机组生产厂家、设备运行维护单位通过优化设计理念和加强设备管理等手段尽可能避免高速轴刹车盘严重磨损导致事故的发生，但是纵观近年来的风电机组事故案例，高速轴刹车盘引发的火灾事故仍有发生。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种风力发电机组高速轴刹车盘的监控装置及方法，能够有效预防风电机组高速轴刹车盘火灾事故的发生。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种风力发电机组高速轴刹车盘的监控装置，包括：
温度检测装置、模拟量输入模块、主控系统、数字量输出模块和继电器；
所述温度检测装置设置在刹车片上，所述温度检测装置与所述模拟量输入模块的输入端连接，所述模拟量输入模块的输出端与所述主控系统的输入端连接，所述主控系统的输出端与所述数字量输出模块的输入端连接，所述数字量输出模块的输出端与所述继电器连接，所述继电器的常闭触点串联设置在紧急顺桨信号电路中；
所述主控系统用于在所述温度检测装置检测到刹车片温度超过变桨预设温度时，控制所述数字量输出模块输出电压至所述继电器；所述继电器用于在通电状态下断开所述紧急顺桨信号电路，实现风力发电机组的紧急顺桨。
可选的，所述温度检测装置为温度传感器，所述温度传感器的型号为pt100。
可选的，所述模拟量输入模块的型号为kl3204。
可选的，所述主控系统为plc。
可选的，所述数字量输出模块输出电压的值为24v。
可选的，在通电状态下断开所述紧急顺桨信号电路，桨叶顺桨至91度或95度，实现风力发电机组的紧急顺桨。
本发明还提供一种风力发电机组高速轴刹车盘的监控方法，应用于上述的风力发电机组刹车盘的监控装置；
所述监控方法，包括：
获取温度检测装置检测的刹车片温度；
判断所述刹车片温度是否超过变桨预设温度，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为是，则控制数字量输出模块输出电压至继电器，使所述继电器断开所述紧急顺桨信号电路，实现风力发电机组的紧急顺桨。
可选的，在所述获取温度检测装置检测的刹车片温度，之后还包括：
判断所述刹车片温度是否处于第一温度区间，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果为是，则判断所述刹车片温度处于所述第一温度区间的持续时间是否超过第一预设时间，得到第三判断结果；
若所述第三判断结果为是，则发出刹车盘磨损报警指令。
可选的，在所述获取温度检测装置检测的刹车片温度，之后还包括：
判断所述刹车片温度是否处于第二温度区间，得到第四判断结果；
若所述第四判断结果为是，则判断所述刹车片温度处于所述第二温度区间的持续时间是否超过第二预设时间，得到第五判断结果；
若所述第五判断结果为是，则发出刹车盘故障报警指令和风力发电机组停机指令。
可选的，
所述变桨预设温度为125摄氏度；
所述第一温度区间为60-79摄氏度；
所述第二温度区间为80-119摄氏度；
所述第一预设时间为30秒；
所述第二预设时间为10秒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种风力发电机组高速轴刹车盘的监控装置及方法，温度检测装置设置在刹车片上，温度检测装置与模拟量输入模块的输入端连接，模拟量输入模块的输出端与主控系统的输入端连接，主控系统的输出端与数字量输出模块的输入端连接，数字量输出模块的输出端与继电器连接，继电器的常闭触点串联设置在紧急顺桨信号电路中；主控系统用于在温度检测装置检测到刹车片温度超过变桨预设温度时，控制数字量输出模块输出电压至继电器；继电器用于在通电状态下断开紧急顺桨信号电路，实现风力发电机组的紧急顺桨。本发明通过在刹车片上设置温度检测装置，能够对刹车盘与刹车片的摩擦情况进行监控，在刹车片的温度超过变桨预设温度时，导通继电器从而实现风力发电机组的紧急顺桨，能够有效预防风电机组高速轴刹车盘火灾事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中风力发电机组高速轴刹车盘的监控装置结构图；
图2为本发明实施例中监控电路连接示意图；
图3为本发明实施例中紧急顺桨信号电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种风力发电机组高速轴刹车盘的监控装置及方法，能够有效预防风电机组高速轴刹车盘火灾事故的发生。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
图1为本发明实施例中风力发电机组高速轴刹车盘的监控装置结构图，如图1所示，一种风力发电机组高速轴刹车盘的监控装置，包括：温度检测装置1、模拟量输入模块2、主控系统3、数字量输出模块4和继电器5。温度检测装置1设置在刹车片上，温度检测装置1与模拟量输入模块2的输入端连接，模拟量输入模块2的输出端与主控系统3的输入端连接，主控系统3的输出端与数字量输出模块4的输入端连接，数字量输出模块4的输出端与继电器5连接，继电器5的常闭触点串联设置在紧急顺桨信号电路中；主控系统3用于在温度检测装置1检测到刹车片温度超过变桨预设温度时，控制数字量输出模块4输出电压至继电器5；继电器5用于在通电状态下断开紧急顺桨信号电路，实现风力发电机组的紧急顺桨。
其中，温度检测装置为温度传感器，温度传感器的型号为pt100；模拟量输入模块的型号为kl3204；主控系统为plc；数字量输出模块输出电压的值为24v；在通电状态下断开紧急顺桨信号电路，桨叶顺桨至91度或95度，实现风力发电机组的紧急顺桨。
本发明提供一种风力发电机组高速轴刹车盘的监控方法，应用于上述风力发电机组刹车盘的监控装置。
监控方法，包括：
1)获取温度检测装置检测的刹车片温度；
2)判断刹车片温度是否超过变桨预设温度，得到第一判断结果；若第一判断结果为是，则控制数字量输出模块输出电压至继电器，使继电器断开紧急顺桨信号电路，实现风力发电机组的紧急顺桨。
3)判断刹车片温度是否处于第一温度区间，得到第二判断结果；若第二判断结果为是，则判断刹车片温度处于第一温度区间的持续时间是否超过第一预设时间，得到第三判断结果；若第三判断结果为是，则发出刹车盘磨损报警指令。
4)判断刹车片温度是否处于第二温度区间，得到第四判断结果；若第四判断结果为是，则判断刹车片温度处于第二温度区间的持续时间是否超过第二预设时间，得到第五判断结果；若第五判断结果为是，则发出刹车盘故障报警指令和风力发电机组停机指令。
其中，变桨预设温度为125摄氏度；第一温度区间为60-79摄氏度；第二温度区间为80-119摄氏度；第一预设时间为30秒，第二预设时间为10秒。
具体的，如图2-3所示，pt100测量范围为零下50-180摄氏度。刹车片用65mm钻头打孔，深度为35mm，钻头直径与所用pt100直径基本相符，能够可靠接触。pt100的固定用带有半圆缺口的薄铁片固定，铁片的另一端用小螺栓紧固在刹车片上。pt100线路用扎带与原有线路合理绑扎牢固后引入机舱柜，pt100接线两端分别接到模拟量输入模块372ai5的备用 r1与-r1。模块372ai5将监测到的温度值传给主控系统。主控系统是plc，plc根据输入的温度模拟量信号，判断磨损程度。图3中直流24v矢电后，pmc控制变桨电机超速变桨到桨叶角度为91度或95度。图3中250u3为浪涌保护模块，防止过电压对线路其它元器件造成损坏，正常运行时为导通状态。389km8为机组原有继电器，属于现有模块，11为389km8的辅助触点。
正常运行时，环境温度为-5摄氏度时，检测温度为22摄氏度。环境温度为20摄氏度时，检测温度为25摄氏度。温度差异受外界环境影像不大。
多次模拟轻度磨损运行温度最高升高至63摄氏度时温度不再升高，故将60-79摄氏度持续30s确定为轻度磨损运行，系统报出高速轴刹车盘磨损报警，但不停机。
模拟严重磨损运行时温度最高升高至125摄氏度度，考虑到现实可能会磨损更加严重，温度后期升高较快，故将80-119摄氏度持续运行10s确定为严重磨损运行，系统报出高速轴刹车盘严重磨损故障，报出故障，主控系统控制风机正常停机，桨叶回到89度位置。
当任一时刻瞬时温度达到125摄氏度时，系统报出高速轴刹车盘温度超限，此时系统控制数字量输出模块382d05输出24v，继电器382km8得电动作，辅助触点12不再有24v，即pmc(控制变桨电机动作单元)失去24v，紧急顺桨信号回路断开，触发紧急顺浆，pmc控制变桨电机变桨，桨叶顺浆至91或95度位置。(油泥、油抹布、油手套等燃点为150摄氏度左右)
本发明最大限度的减少了材料的使用和电路的改动，用最为简便且可靠措施进行优化，实现了对高速轴刹车盘的温度监测与超温报警以及紧急停机，进而保护了风电机组的安全可靠运行，为人身和设备安全提供了保证，提高了风机的可利用率，实现了提质增效的目的，并且适用所有机型的风电机组。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
1.一种风力发电机组刹车盘的监控装置，其特征在于，包括：
温度检测装置、模拟量输入模块、主控系统、数字量输出模块和继电器；
所述温度检测装置设置在刹车片上，所述温度检测装置与所述模拟量输入模块的输入端连接，所述模拟量输入模块的输出端与所述主控系统的输入端连接，所述主控系统的输出端与所述数字量输出模块的输入端连接，所述数字量输出模块的输出端与所述继电器连接，所述继电器的常闭触点串联设置在紧急顺桨信号电路中；
所述主控系统用于在所述温度检测装置检测到刹车片温度超过变桨预设温度时，控制所述数字量输出模块输出电压至所述继电器；所述继电器用于在通电状态下断开所述紧急顺桨信号电路，实现风力发电机组的紧急顺桨。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组刹车盘的监控装置，其特征在于，所述温度检测装置为温度传感器，所述温度传感器的型号为pt100。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组刹车盘的监控装置，其特征在于，所述模拟量输入模块的型号为kl3204。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组刹车盘的监控装置，其特征在于，所述主控系统为plc。
5.根据权利要求1所述的风力发电机组刹车盘的监控装置，其特征在于，所述数字量输出模块输出电压的值为24v。
6.根据权利要求1所述的风力发电机组刹车盘的监控装置，其特征在于，在通电状态下断开所述紧急顺桨信号电路，桨叶顺桨至91度或95度，实现风力发电机组的紧急顺桨。
7.一种风力发电机组刹车盘的监控方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一项所述的风力发电机组刹车盘的监控装置；
所述监控方法，包括：
获取温度检测装置检测的刹车片温度；
判断所述刹车片温度是否超过变桨预设温度，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为是，则控制数字量输出模块输出电压至继电器，使所述继电器断开所述紧急顺桨信号电路，实现风力发电机组的紧急顺桨。
8.根据权利要求7所述的风力发电机组刹车盘的监控方法，其特征在于，在所述获取温度检测装置检测的刹车片温度，之后还包括：
判断所述刹车片温度是否处于第一温度区间，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果为是，则判断所述刹车片温度处于所述第一温度区间的持续时间是否超过第一预设时间，得到第三判断结果；
若所述第三判断结果为是，则发出刹车盘磨损报警指令。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组刹车盘的监控方法，其特征在于，在所述获取温度检测装置检测的刹车片温度，之后还包括：
判断所述刹车片温度是否处于第二温度区间，得到第四判断结果；
若所述第四判断结果为是，则判断所述刹车片温度处于所述第二温度区间的持续时间是否超过第二预设时间，得到第五判断结果；
若所述第五判断结果为是，则发出刹车盘故障报警指令和风力发电机组停机指令。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组刹车盘的监控方法，其特征在于，
所述变桨预设温度为125摄氏度；
所述第一温度区间为60-79摄氏度；
所述第二温度区间为80-119摄氏度；
所述第一预设时间为30秒；
所述第二预设时间为10秒。
技术总结