风力发电机组超速保护装置、检测方法及风力发电机组与流程

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1.本发明实施例涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组超速保护装置、检测方法及风力发电机组。

背景技术：

2.超速保护是风力发电机组重要的保护之一，现有风力发电机组的超速保护都依赖电气信号和电气回路，即电超速保护。目前在可能发生超速的情况下，如电网侧失电，会使电气信号和电气回路发生故障的概率增大。且超速保护的动作指令需要变桨系统执行，但是变桨系统的执行依赖滑环和蓄电池(或超级电容)，其中滑环和蓄电池(或超级电容)是故障率比较高的部件，因此会进一步增加超速保护动作的失败率。电超速保护一旦动作失败，往往带来机毁塔倒的严重后果。

技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种风力发电机组超速保护装置、检测方法及风力发电机组，不受电气信号和电气回路的影响，并在所有电气回路全部故障的极端情况下仍能可靠地对风力发电机组进行超速保护。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组超速保护装置，其包括：超速触发组件和至少两个离合器；
5.所述离合器设置于风力发电机组的变桨电机和变桨齿轮箱之间，所述离合器用于传递或切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力；
6.所述超速触发组件的第一端部固定于轮毂旋转中心位置，所述超速触发组件的第二端部相对第一端部可弹性伸缩；所述轮毂旋转速度超速时，所述超速触发组件的第二端部伸出撞击所述离合器，以切断变桨电机向所述变桨齿轮箱输入的动力。
7.可选地，所述超速触发组件包括至少两个第一弹簧和与所述第一弹簧一一对应的至少两个撞击块；
8.每一所述第一弹簧的第一端作为所述超速触发组件的第一端部，所述第一弹簧的第二端与对应的所述撞击块连接，所述撞击块作为所述超速触发组件的第二端部；所述轮毂旋转速度超速时，所述撞击块撞击所述离合器。
9.可选地，所述超速触发组件还包括至少两个圆管；
10.所述圆管的内径大于所述第一弹簧的直径；每一所述第一弹簧嵌套于一所述圆管内，所述圆管用于限制所述第一弹簧的伸缩方向。
11.可选地，所述离合器包括离合器主体和离合器手柄；
12.所述离合器主体与所述离合器主体连接，所述撞击块撞击所述离合器手柄，以使离合器主体由贴合状态切换为分离状态，以切断变桨电机向所述变桨齿轮箱输入的动力。
13.可选地，所述离合器的数量与所述第一弹簧的数量相等；
14.所述离合器手柄之间通过连杆机构连接；所述轮毂旋转速度超速时，任一所述撞
击块撞击所述离合器手柄，带动其余所述离合器手柄与其连接的所述离合器主体均由贴合状态切换为分离状态。
15.可选地，所述离合器还包括锁控复位组件；
16.所述锁控复位组件包括销子、第二弹簧以及复位电磁铁；所述销子的一端与所述离合器手柄接触，所述销子的另一端与处于压缩状态的所述第二弹簧的一端连接，所述第二弹簧的另一端固定；
17.所述撞击块撞击所述离合器手柄时，所述销子弹出以使所述离合器手柄和所述离合器主体处于分离状态；
18.所述复位电磁铁通电时，所述复位电磁铁产生电磁力拉回销子以使所述离合器手柄和所述离合器主体恢复贴合状态，以传递变桨电机向所述变桨齿轮箱输入的动力。
19.可选地，风力发电机组超速保护装置还包括变桨装置；
20.所述变桨装置包括叶片轴承和第三弹簧；
21.所述第三弹簧的一端与所述叶片轴承的外环连接，所述第三弹簧的另一端与所述叶片轴承的内环连接；
22.所述离合器切断变桨电机向所述变桨齿轮箱输入的动力时，所述第三弹簧用于将所述叶片轴承拉回到顺桨状态，以使轮毂减速。
23.可选地，风力发电机组超速保护装置还包括检测装置；
24.所述检测装置用于模拟所述轮毂旋转速度超速状态，并检测所述超速触发组件的第二端是否伸出撞击所述离合器。
25.可选地，所述检测装置包括检测电磁铁和转速传感器；
26.所述检测电磁铁用于对所述超速触发组件的第二端部产生吸力，以模拟所述超速触发组件的第二端部受到的离心力；所述转速传感器用于检测所述轮毂旋转速度。
27.第二方面，本发明实施例还提供了一种风力发电机组超速保护装置的检测方法，所述风力发电机组超速保护装置包括：超速触发组件和至少两个离合器；
28.所述离合器设置于风力发电机组的变桨电机和变桨齿轮箱之间，所述离合器用于传递或切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力；所述超速触发组件的第一端部固定于轮毂旋转中心位置，所述超速触发组件的第二端部相对第一端部可弹性伸缩；
29.所述风力发电机组超速保护装置还包括：检测装置；
30.风力发电机组超速保护装置的检测方法，包括：
31.获取当前所述轮毂旋转速度、所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力；其中，在所述轮毂静止且所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时，将所述检测装置对所述超速触发组件的第二端部的吸引力定义为所述静置吸引力；
32.根据所述轮毂旋转速度、所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及所述静置吸引力，计算当前所述检测装置的通电电流，并记为阈值电流；
33.给所述检测装置提供大于或等于所述阈值电流的电流，验证所述超速触发组件的第二端部伸出是否撞击所述离合器，并且所述风力发电机组的叶片是否在预设时间内回到顺桨位置，以判断所述风力发电机组超速保护装置是否合格。
34.可选地，所述检测装置包括检测电磁铁和转速传感器；
35.风力发电机组超速保护装置的检测方法，包括：
36.获取所述转速传感器当前检测的所述轮毂旋转速度、所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式以及所述静置吸引力；其中，在所述轮毂静止且所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时，将所述检测电磁铁对所述超速触发组件的第二端部的吸引力定义为所述静置吸引力；
37.根据所述轮毂旋转速度、所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式以及所述静置吸引力，计算当前所述检测电磁铁的通电电流，并记为阈值电流；
38.给所述检测电磁铁提供大于或等于所述阈值电流的电流，验证所述超速触发组件的第二端部伸出是否撞击所述离合器，并且所述风力发电机组的叶片是否在预设时间内回到顺桨位置，以判断所述风力发电机组超速保护装置是否合格。
39.可选地，所述超速触发组件包括至少两个第一弹簧和与所述第一弹簧一一对应的至少两个撞击块；每一所述第一弹簧的第一端作为所述超速触发组件的第一端部，所述第一弹簧的第二端与对应的所述撞击块连接，所述撞击块作为所述超速触发组件的第二端部；
40.计算当前所述检测电磁铁的通电电流的方法，包括：
41.根据所述轮毂旋转速度，计算所述撞击块受到的离心力；
42.根据所述静置吸引力和所述离心力，计算当前所述检测电磁铁应对所述撞击块产生的吸引力，记为阈值吸引力；
43.根据所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式和所述阈值吸引力，计算所述阈值电流。
44.可选地，在获取当前所述轮毂旋转速度、所述检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力之前，还包括：
45.设定机械超速阈值大于电超速阈值；
46.在给所述检测电磁铁提供大于所述阈值电流的电流之前，还包括：
47.屏蔽电超速保护。
48.第三方面，本发明实施例还提供了一种风力发电机组，其包括上述实施例中任意提出的所述的风力发电机组超速保护装置。
49.本发明实施例提供的风力发电机组超速保护装置，其包括可以切断变桨齿轮箱动力来源的离合器和可以实时监控风力发电机组轮毂旋转速度的超速触发组件。其中，在轮毂旋转速度超速时，超速触发组件的第二端部伸出撞击离合器，使得离合器切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力，进而使轮毂减速。本案设计的风力发电机组超速保护装置是机械式的保护装置，其不受电气信号和电气回路的影响，也就是在所有电气回路全部故障的极端情况下本设计的风力发电机组超速保护装置仍能可靠动作，可以及时地通过离合器切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力，实现轮毂减速的目的。综上可知，本方案设计的风力发电机组超速保护装置极大地增强了风力发电机组超速保护的可靠性。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为本发明实施例提供的一种风力发电机组超速保护装置的结构示意图；
52.图2为本发明实施例提供的一种超速触发组件的结构示意图；
53.图3为本发明实施例提供的一种超速触发组件的结构透视示意图；
54.图4为本发明实施例提供的一种离合器在贴合状态下的结构示意图；
55.图5为本发明实施例提供的一种离合器在分离状态下的结构示意图；
56.图6为本发明实施例提供的一种风力发电机组超速保护装置的部分结构示意图；
57.图7为本发明实施例提供的一种变桨装置的结构示意图；
58.图8为本发明实施例提供的另一种风力发电机组超速保护装置的部分结构示意图；
59.图9为本发明实施例提供的一种风力发电机组超速保护装置的检测方法的流程示意图；
60.图10为本发明实施例提供的另一种风力发电机组超速保护装置的检测方法的流程示意图；
61.图11为本发明实施例提供的一种计算当前检测电磁铁的通电电流的方法的流程示意图；
62.图12为本发明实施例提供的又一种风力发电机组超速保护装置的检测方法的流程示意图；
63.图13为本发明实施例提供的一种风力发电机组的结构示意图。
具体实施方式
64.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
65.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”二等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”有以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
66.其中，随着新能源发电的日益普及，人们对风力发电机组的容量需求日益提高。目前大容量风力发电机组的单机价格和维修成本比较高，因此电超速保护一旦动作失败，会
导致机毁塔倒的严重后果，从而造成巨大的经济损失。对此，本方案在风力发电机组原有电超速保护的基础上增加一种风力发电机组超速保护装置，以实现对风力发电机组的双重超速保护。
67.需要注意的是：离合器的数量是由风机叶片的数量决定的，目前市面上的风机叶片数量为三片。在下述各实施例中，本方案设计的风力发电机组超速保护装置以离合器数量为三个的情况进行说明，但离合器数量为三个不作为对本发明的限定。
68.图1为本发明实施例提供的一种风力发电机组超速保护装置的结构示意图，如图1所示，本法明实施例提供的风力发电机组超速保护装置包括：超速触发组件110和至少两个离合器120。离合器120设置于风力发电机组的变桨电机210和变桨齿轮箱220之间，离合器120用于传递或切断变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力；超速触发组件110的第一端部m1固定于轮毂旋转中心位置o，超速触发组件110的第二端部m2相对第一端部m1可弹性伸缩；轮毂旋转速度超速时，超速触发组件110的第二端部m2伸出撞击离合器120，以切断变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力。
69.其中，风力发电机组超速保护装置是一种机械式的保护装置。离合器120类似于开关，其主动部分与从动部分可以暂时分离，又可以逐渐接合，因此离合器120可以接合或断离动力传递。离合器120设置于风力发电机组的变桨电机210和变桨齿轮箱220之间，由此离合器120可以传递或切断变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力。示例性的，当离合器120的主动部分与其从动部分分离，则可以切断变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力；当离合器120的主动部分与其从动部分接合，则可以传递变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力。
70.超速触发组件110的第一端部m1固定于轮毂旋转中心位置o，超速触发组件110的第二端部m2相对第一端部m1可弹性伸缩，因此超速触发组件110可以在轮毂带动其转动的过程中产生离心力。具体地，超速触发组件110随着轮毂旋转速度越大，超速触发组件110的第二端部m2产生的离心力越大，超速触发组件110的第二端部m2伸长的距离越大，因此可以根据超速触发组件110的第二端部m2伸长的距离监控风力发电机组轮毂的转速。
71.风力发电机组超速保护装置的工作原理为：在超速触发组件110伴随轮毂转动时，超速触发组件110的第二端部m2产生离心力，与此同时超速触发组件110的第二端部m2在离心力的拉扯下伸缩的长度增大，即远离轮毂旋转中心位置o的距离增大。当轮毂旋转速度超速时，超速触发组件110的第二端部m2产生离心力使其远离轮毂旋转中心位置o的距离大于等于轮毂旋转中心位置o与离合器120之间的距离，显然此时超速触发组件110的第二端部m2伸出的长度过长会撞击离合器120。离合器120受到撞击后，其主动部分会与从动部分可以分离，从而切断变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力。
72.本发明实施例提供的风力发电机组超速保护装置，其包括可以切断变桨齿轮箱220动力来源的离合器120和可以实时监控风力发电机组轮毂旋转速度的超速触发组件110。其中，在轮毂旋转速度超速时，超速触发组件110的第二端部m2伸出撞击离合器120，使得离合器120切断变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力，进而使轮毂减速。本案设计的风力发电机组超速保护装置是机械式的保护装置，其不受电气信号和电气回路的影响，也就是在所有电气回路全部故障的极端情况下本设计的风力发电机组超速保护装置仍能可靠动作，可以及时地通过离合器120切断变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力，实现轮
毂减速的目的。综上可知，本方案设计的风力发电机组超速保护装置极大地增强了风力发电机组超速保护的可靠性。
73.在上述实施例的基础上，图2为本发明实施例提供的一种超速触发组件的结构示意图，如图2所示，超速触发组件110包括至少两个第一弹簧111和与第一弹簧111一一对应的至少两个撞击块112；每一第一弹簧111的第一端作为超速触发组件110的第一端部m1，第一弹簧111的第二端与对应的撞击块112连接，撞击块112作为超速触发组件110的第二端部m2；轮毂旋转速度超速时，撞击块112撞击离合器。
74.具体地，在第一弹簧111连接撞击块112随轮毂转动时，撞击块112在随轮毂转动的过程中一直受力平衡，即第一弹簧111对撞击块112的拉力与撞击块112旋转产生的离心力大小相等且反向相反。其中，弹簧的拉力等于第一弹簧111的弹簧系数乘以第一弹簧111的拉伸长度。由此，撞击块112随轮毂转动速度越大，撞击块112受到离心力越大，第一弹簧111的拉伸的长度越大，即撞击块112远离轮毂旋转中心位置o的距离越大。当轮毂旋转速度超速时，撞击块112产生离心力使其拉扯第一弹簧111的拉伸长度大于等于轮毂旋转中心位置o与离合器之间的距离，显然此时撞击块112会撞击离合器，从而使离合器切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力，进而实现对轮毂的减速。
75.在上述实施例的基础上，图3为本发明实施例提供的一种超速触发组件的结构透视示意图，如图3所示，超速触发组件110还包括至少两个圆管113；圆管113的内径大于第一弹簧111的直径；每一第一弹簧111嵌套于一圆管113内，圆管113用于限制第一弹簧111的伸缩方向。
76.其中，每一第一弹簧111嵌套于一圆管113内部，每一圆管113均可以限制嵌于其内部的第一弹簧111的伸缩方向，并且防止第一弹簧111之间相互缠绕，或者防止第一弹簧111自身发生弯曲缠绕，由此可以进一步保障第一弹簧111随轮毂转动在圆管113内伸缩方向的确定性。
77.需要注意的是：圆管113内径需大于第一弹簧111直径，但是并不是无限制的大，圆管113的内径需要小于第一弹簧111直径的2倍。优选的，圆管113内径仅略大于第一弹簧111直径即可。
78.在上述实施例的基础上，图4为本发明实施例提供的一种离合器在贴合状态下的结构示意图，图5为本发明实施例提供的一种离合器在分离状态下的结构示意图。参考图4-图5，离合器120包括离合器主体121和离合器手柄122；离合器主体121与离合器122主体连接，撞击块撞击离合器手柄122，以使离合器主体121由贴合状态切换为分离状态，以切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力。
79.其中，离合器离的手柄为离合器120的主动部分，离合器的主体为离合器120的从动部分。离合器的手柄和离合器的主体可以暂时分离，也可以逐渐接合。示例性地，当撞击块撞击离合器手柄122，离合器手柄122往撞击块的撞击方向移动，从而导致离合器主体121与离合器手柄122分离，从而使离合器主体121由贴合状态切换为分离状态，与此同时离合器主体121会切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力，从而使轮毂减速。
80.在上述实施例的基础上，可选地，离合器的数量与第一弹簧的数量相等；离合器手柄之间通过连杆机构连接；轮毂旋转速度超速时，任一撞击块撞击离合器手柄，带动其余离合器手柄与其连接的离合器主体均由贴合状态切换为分离状态。
81.其中，每一离合器与第一弹簧的数量相等，每一离合器与一第一弹簧连接的撞击块对应设置。每一离合器手柄经与其对应的撞击块撞击后，离合器主体会由贴合状态切换为分离状态。
82.此外，各个离合器手柄之间通过连杆机构连接，当轮毂旋转速度超速时，只要有一个撞击块撞击到离合器手柄，便可通过连杆机构迅速带动其余离合器手柄与其连接的离合器主体均由贴合状态切换为分离状态。由此，可以同时切断为每一叶片所连接的变桨齿轮箱输入动力，从而同时调整变桨齿轮箱，使轮毂快速减速。
83.在上述实施例的基础上，图6为本发明实施例提供的一种风力发电机组超速保护装置的部分结构示意图，如图6所示，离合器120还包括锁控复位组件123；锁控复位组件123包括销子1231、第二弹簧1232以及复位电磁铁1233；销子1231的一端与离合器手柄122接触，销子1231的另一端与处于压缩状态的第二弹簧1232的一端连接，第二弹簧1232的另一端固定；撞击块112撞击离合器手柄122时，销子1231弹出以使离合器手柄122和离合器主体121处于分离状态；复位电磁铁1233通电时，复位电磁铁1233产生电磁力拉回销子1231以使离合器手柄122和离合器主体121恢复贴合状态，以传递变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力。
84.其中，锁控复位组件可以将离合器主体121从分离状态切换为贴合状态，从而恢复离合器主体121传递变桨电机210向变桨齿轮箱220输入的动力的工作状态。
85.具体地，在撞击块112撞击离合器手柄122时，离合器手柄122会向撞击块112的撞击方向移动，此时销子1231与离合器手柄122分离，销子1231在压缩状态的第二弹簧1232施加的弹力下弹出，与此同时第二弹簧1232恢复伸展状态，并且销子1231弹出的位置位于离合器手柄122下方，使离合器手柄122和离合器主体121处于分离状态，从而使离合器主体121切断变桨电机210向所述变桨齿轮箱220输入的动力。
86.在复位电磁铁1233通电时，复位电磁铁1233会产生电磁力将销子1231从离合器手柄122下方拉回来，第二弹簧1232也会在复位电磁铁1233产生的磁力下恢复到压缩状态，与此同时离合器手柄122和离合器主体121恢复贴合状态，从而使离合器主体121传递变桨电机210向所述变桨齿轮箱220输入的动力。
87.在上述实施例的基础上，图7为本发明实施例提供的一种变桨装置的结构示意图，如图7所示风力发电机组超速保护装置还包括变桨装置130；变桨装置130包括叶片轴承131和第三弹簧132；第三弹簧132的一端与叶片轴承131的外环1311连接，第三弹簧132的另一端与叶片轴承131的内环1312连接；离合器切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力时，第三弹簧132用于将叶片轴承131拉回到顺桨状态，以使轮毂减速。
88.其中，离合器切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力时，变桨齿轮箱失去了动力来源，无法克服第三弹簧132的拉力使叶片轴承131由顺桨状态到开浆状态。此时，第三弹簧132的两端会分别拉扯叶片轴承131的外环1311和叶片轴承131的内环1312，将叶片轴承131拉回到顺桨状态，以使轮毂减速。
89.离合器传递变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力时，变桨齿轮箱获得动力来源后，叶片轴承131的内环1312可以克服第三弹簧132的拉力转动，使叶片轴承131由顺桨状态到开浆状态，以使叶片在风力的推动下带动轮毂加速。
90.在上述实施例的基础上，图8为本发明实施例提供的另一种风力发电机组超速保
护装置的部分结构示意图，如图8所示，风力发电机组超速保护装置还包括检测装置140；检测装置140用于模拟轮毂旋转速度超速状态，并检测超速触发组件110的第二端是否伸出撞击离合器120。
91.其中，检测装置140可以通过电磁铁的吸引力来模拟超速触发组件110的第二端部m2随轮毂旋转产生的离心力，从而可以在轮毂的任意转速下均可以随时进行超速保护检测。由此，检测装置140检测能够模拟轮毂真实的旋转超速情况，且轮毂实际上没有旋转超速的风险，因此采用检测装置140检测提高了轮毂旋转超速检测的可靠性和便捷性。
92.在上述实施例的基础上，可选地，检测装置包括检测电磁铁和转速传感器；检测电磁铁用于对超速触发组件的第二端部产生吸力，以模拟超速触发组件的第二端部受到的离心力；转速传感器用于检测轮毂旋转速度。
93.具体地，检测电磁铁通电后可以产生磁力，可以对超速触发组件的第二端部(撞击块)产生吸力。其中，检测电磁铁对撞击块吸力的大小取决于电磁铁产生的磁力大小，电磁铁产生磁力的大小取决于检测电磁铁通电电流的大小。由此可知，检测电磁铁对撞击块吸力的大小取决于检测电磁铁通电电流的大小。转速传感器可以检测轮毂旋转速度，根据轮毂旋转速度可以获知撞击块当前实际受到的离心力大小。
94.当使用检测装置和转速传感器对正在旋转的轮毂进行超速保护试验时，可以根据转速传感器检测到的轮毂旋转速度，计算出撞击块当前实际受到的离心力大小。从而获知当前撞击块实际受到的离心力与撞击块撞击到离合器的离心力相差的离心力大小。其中，当前撞击块实际受到的离心力与撞击块撞击到离合器的离心力相差的离心力可以通过检测装置通电对撞击块的吸引力来替代，从而可以实现对轮毂旋转超速情况的模拟检测。
95.图9为本发明实施例提供的一种风力发电机组超速保护装置的检测方法的流程示意图，本实施例可适用于对上述实施例中任意提出的风力发电机组超速保护装置的检测。
96.其中，风力发电机组超速保护装置包括：超速触发组件和至少两个离合器；离合器设置于风力发电机组的变桨电机和变桨齿轮箱之间，离合器用于传递或切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力；超速触发组件的第一端部固定于轮毂旋转中心位置，超速触发组件的第二端部相对第一端部可弹性伸缩；风力发电机组超速保护装置还包括：检测装置。
97.风力发电机组超速保护装置的检测方法，具体包括如下步骤：
98.s310、获取当前轮毂旋转速度、超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力；其中，在轮毂静止且超速触发组件的第二端部撞击离合器时，将检测装置对超速触发组件的第二端部的吸引力定义为静置吸引力。
99.其中，超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力为预先通过实验检测计算得到的。静置吸引力也为在轮毂静止且超速触发组件的第二端部撞击离合器时，预先通过实验检测到的检测装置对超速触发组件的第二端部的吸引力。
100.s320、根据轮毂旋转速度、超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力，计算当前检测装置的通电电流，并记为阈值电流。
101.示例性的，若当前轮毂旋转角速度为ω；则撞击块产生的离心力f
ω
为：f
ω
＝mω2r。
其中，m代表撞击块的质量，r代表撞击块撞击到离合器时距离旋转中心的距离。静置吸引力为f1。
102.检测装置产生的吸引力f为：f＝f
1-f
ω
。将检测装置产生的吸引力带入超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式便可求出使撞击块撞机离合器时需要给检测装置通电的最小电流，即阈值电流。
103.s330、给检测装置提供大于或等于阈值电流的电流，验证超速触发组件的第二端部伸出是否撞击离合器，并且风力发电机组的叶片是否在预设时间内回到顺桨位置，以判断风力发电机组超速保护装置是否合格。
104.其中，若是超速触发组件的第二端部伸出撞击离合器，并且风力发电机组的叶片在预设的时间内回到顺桨位置，则说明风力发电机组超速保护装置合格；若是超速触发组件的第二端部伸出未撞击离合器，或者风力发电机组的叶片未在预设的时间内回到顺桨位置，则说明风力发电机组超速保护装置不合格。
105.需要注意的是：预设时间为预先设置的时间，需要根据实际的风力发电机组的进行配置。
106.本发明实施例提供的检测方法基于本发明任意实施例提供的风力发电机组超速保护装置实现，因此本发明实施例提供的检测方法也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
107.可选地，检测装置包括检测电磁铁和转速传感器。
108.示例性的，图10为本发明实施例提供的另一种风力发电机组超速保护装置的检测方法的流程示意图，在上述实施例的基础上，对风力发电机组超速保护装置的检进行进一步细化说明：
109.s410、获取转速传感器当前检测的轮毂旋转速度、检超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力；其中，在轮毂静止且超速触发组件的第二端部撞击离合器时，将检测电磁铁对超速触发组件的第二端部的吸引力定义为静置吸引力。
110.s420、根据轮毂旋转速度、超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力，计算当前检测电磁铁的通电电流，并记为阈值电流。
111.s430、给检测电磁铁提供大于或等于阈值电流的电流，验证超速触发组件的第二端部伸出是否撞击离合器，并且风力发电机组的叶片在预设的时间内回到顺桨位置，以判断风力发电机组超速保护装置是否合格。
112.可选地，超速触发组件包括至少两个第一弹簧和与第一弹簧一一对应的至少两个撞击块；每一第一弹簧的第一端作为超速触发组件的第一端部，第一弹簧的第二端与对应的撞击块连接，撞击块作为超速触发组件的第二端部。
113.示例性地，图11为本发明实施例提供的一种计算当前检测电磁铁的通电电流的方法的流程示意图，在上述实施例的基础上，对计算当前检测电磁铁的通电电流的方法进行进一步细化说明：
114.s510、根据轮毂旋转速度，计算撞击块受到的离心力。
115.示例性的，若当前轮毂旋转角速度为ω；则撞击块产生的离心力f
ω
为：f
ω
＝mω2r。
其中，m代表撞击块的质量，r代表撞击块正好撞击到离合器时距离旋转中心的距离。
116.s520、根据静置吸引力和离心力，计算当前检测电磁铁应对撞击块产生的吸引力，记为阈值吸引力。
117.示例性的，若静置吸引力为f1；撞击块产生的离心力f
ω
为：f
ω
＝mω2r。则检测装置产生的阈值吸引力f为：f＝f
1-f
ω
。
118.s530、根据超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式和阈值吸引力，计算阈值电流。
119.其中，将阈值吸引力带入超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式便可求出使撞击块撞机离合器时需要给检测电磁铁通电的最小电流，即阈值电流。
120.需要注意的是：上述计算过程需以撞击块为受力对象进行受力分析。
121.示例性的，图12为本发明实施例提供的又一种风力发电机组超速保护装置的检测方法的流程示意图，在上述实施例的基础上，对风力发电机组超速保护装置的检进行进一步细化说明：
122.s610、设定机械超速阈值大于电超速阈值。
123.其中，本方案在风力发电机组原有电超速保护的基础上增加一种风力发电机组超速保护装置，因此只有在电超速保护失效后，风力发电机组的机械式超速保护装置启动，因此需要设定机械超速阈值大于电超速阈值。
124.需要注意的是：设定的机械超速阈值不是越大越大好，机械超速阈值仅需略大于电超速阈值即可，否则风力发电机组超速保护装置无法起到保护作用。
125.s620、获取转速传感器当前检测的轮毂旋转速度、检超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力；其中，在轮毂静止且超速触发组件的第二端部撞击离合器时，将检测电磁铁对撞击块的吸引力定义为静置吸引力。
126.s630、根据轮毂旋转速度，计算撞击块受到的离心力。
127.s640、根据静置吸引力和离心力，计算当前检测电磁铁应对撞击块产生的吸引力，记为阈值吸引力。
128.s650、根据超速触发组件的第二端部撞击离合器时检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式和阈值吸引力，计算阈值电流。
129.s660、屏蔽电超速保护。
130.s670、给检测电磁铁提供大于或等于阈值电流的电流。
131.s680、验证撞击块否撞击离合器，以判断风力发电机组超速保护装置是否合格。
132.s691、撞击块撞击离合器，并且风力发电机组的叶片在预设的时间内回到顺桨位置，则风力发电机组超速保护装置合格。
133.s692、撞击块未撞击离合器，或者风力发电机组的叶片在预设的时间内未回到顺桨位置，则风力发电机组超速保护装置不合格。
134.图13为本发明实施例提供的一种风力发电机组的结构示意图，如图13所示，该风力发电机组01包括本发明任意实施例所提供的风力发电机组超速保护装置02，因此具有本发明实施例提供的风力发电机组超速保护装置02的有益效果，此处不再赘述。
135.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
136.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：

1.一种风力发电机组超速保护装置，其特征在于，包括：超速触发组件和至少两个离合器；所述离合器设置于风力发电机组的变桨电机和变桨齿轮箱之间，所述离合器用于传递或切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力；所述超速触发组件的第一端部固定于轮毂旋转中心位置，所述超速触发组件的第二端部相对第一端部可弹性伸缩；所述轮毂旋转速度超速时，所述超速触发组件的第二端部伸出撞击所述离合器，以切断变桨电机向所述变桨齿轮箱输入的动力。2.根据权利要求1所述的风力发电机组超速保护装置，其特征在于，所述超速触发组件包括至少两个第一弹簧和与所述第一弹簧一一对应的至少两个撞击块；每一所述第一弹簧的第一端作为所述超速触发组件的第一端部，所述第一弹簧的第二端与对应的所述撞击块连接，所述撞击块作为所述超速触发组件的第二端部；所述轮毂旋转速度超速时，所述撞击块撞击所述离合器。3.根据权利要求2所述的风力发电机组超速保护装置，其特征在于，所述超速触发组件还包括至少两个圆管；所述圆管的内径大于所述第一弹簧的直径；每一所述第一弹簧嵌套于一所述圆管内，所述圆管用于限制所述第一弹簧的伸缩方向。4.根据权利要求2所述的风力发电机组超速保护装置，其特征在于，所述离合器包括离合器主体和离合器手柄；所述离合器主体与所述离合器主体连接，所述撞击块撞击所述离合器手柄，以使离合器主体由贴合状态切换为分离状态，以切断变桨电机向所述变桨齿轮箱输入的动力。5.根据权利要求4所述的风力发电机组超速保护装置，其特征在于，所述离合器的数量与所述第一弹簧的数量相等；所述离合器手柄之间通过连杆机构连接；所述轮毂旋转速度超速时，任一所述撞击块撞击所述离合器手柄，带动其余所述离合器手柄连接的所述离合器主体均由贴合状态切换为分离状态。6.根据权利要求4所述的风力发电机组超速保护装置，其特征在于，所述离合器还包括锁控复位组件；所述锁控复位组件包括销子、第二弹簧以及复位电磁铁；所述销子的一端与所述离合器手柄接触，所述销子的另一端与处于压缩状态的所述第二弹簧的一端连接，所述第二弹簧的另一端固定；所述撞击块撞击所述离合器手柄时，所述销子弹出以使所述离合器手柄和所述离合器主体处于分离状态；所述复位电磁铁通电时，所述复位电磁铁产生电磁力拉回销子以使所述离合器手柄和所述离合器主体恢复贴合状态，以传递变桨电机向所述变桨齿轮箱输入的动力。7.根据权利要求1所述的风力发电机组超速保护装置，其特征在于，还包括变桨装置；所述变桨装置包括叶片轴承和第三弹簧；所述第三弹簧的一端与所述叶片轴承的外环连接，所述第三弹簧的另一端与所述叶片轴承的内环连接；所述离合器切断变桨电机向所述变桨齿轮箱输入的动力时，所述第三弹簧用于将所述
叶片轴承拉回到顺桨状态，以使轮毂减速。8.根据权利要求1所述的风力发电机组超速保护装置，其特征在于，还包括检测装置；所述检测装置用于模拟所述轮毂旋转速度超速状态，并检测所述超速触发组件的第二端是否伸出撞击所述离合器。9.根据权利要求8所述的风力发电机组超速保护装置，其特征在于，所述检测装置包括检测电磁铁和转速传感器；所述检测电磁铁用于对所述超速触发组件的第二端部产生吸力，以模拟所述超速触发组件的第二端部受到的离心力；所述转速传感器用于检测所述轮毂旋转速度。10.一种风力发电机组超速保护装置的检测方法，其特征在于，所述风力发电机组超速保护装置包括：超速触发组件和至少两个离合器；所述离合器设置于风力发电机组的变桨电机和变桨齿轮箱之间，所述离合器用于传递或切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力；所述超速触发组件的第一端部固定于轮毂旋转中心位置，所述超速触发组件的第二端部相对第一端部可弹性伸缩；所述风力发电机组超速保护装置还包括：检测装置；风力发电机组超速保护装置的检测方法，包括：获取当前所述轮毂旋转速度、所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力；其中，在所述轮毂静止且所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时，将所述检测装置对所述超速触发组件的第二端部的吸引力定义为所述静置吸引力；根据所述轮毂旋转速度、所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及所述静置吸引力，计算当前所述检测装置的通电电流，并记为阈值电流；给所述检测装置提供大于或等于所述阈值电流的电流，验证所述超速触发组件的第二端部伸出是否撞击所述离合器，并且所述风力发电机组的叶片是否在预设时间内回到顺桨位置，以判断所述风力发电机组超速保护装置是否合格。11.根据权利要求10所述的风力发电机组超速保护装置的检测方法，其特征在于，所述检测装置包括检测电磁铁和转速传感器；风力发电机组超速保护装置的检测方法，包括：获取所述转速传感器当前检测的所述轮毂旋转速度、所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式以及所述静置吸引力；其中，在所述轮毂静止且所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时，将所述检测电磁铁对所述超速触发组件的第二端部的吸引力定义为所述静置吸引力；根据所述轮毂旋转速度、所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式以及所述静置吸引力，计算当前所述检测电磁铁的通电电流，并记为阈值电流；给所述检测电磁铁提供大于或等于所述阈值电流的电流，验证所述超速触发组件的第二端部伸出是否撞击所述离合器，并且所述风力发电机组的叶片是否在预设时间内回到顺桨位置，以判断所述风力发电机组超速保护装置是否合格。12.根据权利要求11所述的风力发电机组超速保护装置的检测方法，其特征在于，所述
超速触发组件包括至少两个第一弹簧和与所述第一弹簧一一对应的至少两个撞击块；每一所述第一弹簧的第一端作为所述超速触发组件的第一端部，所述第一弹簧的第二端与对应的所述撞击块连接，所述撞击块作为所述超速触发组件的第二端部；计算当前所述检测电磁铁的通电电流的方法，包括：根据所述轮毂旋转速度，计算所述撞击块受到的离心力；根据所述静置吸引力和所述离心力，计算当前所述检测电磁铁应对所述撞击块产生的吸引力，记为阈值吸引力；根据所述超速触发组件的第二端部撞击所述离合器时所述检测电磁铁产生的吸引力与其通电电流的关系式和所述阈值吸引力，计算所述阈值电流。13.根据权利要求11所述的风力发电机组超速保护装置的检测方法，其特征在于，在获取当前所述轮毂旋转速度、所述检测装置产生的吸引力与其通电电流的关系式以及静置吸引力之前，还包括：设定机械超速阈值大于电超速阈值；在给所述检测电磁铁提供大于所述阈值电流的电流之前，还包括：屏蔽电超速保护。14.一种风力发电机组，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的风力发电机组超速保护装置。

技术总结

本发明实施例公开了一种风力发电机组超速保护装置、检测方法及风力发电机组。该风力发电机组超速保护装置包括：超速触发组件和至少两个离合器；离合器设置于风力发电机组的变桨电机和变桨齿轮箱之间，离合器用于传递或切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力；超速触发组件的第一端部固定于轮毂旋转中心位置，超速触发组件的第二端部相对第一端部可弹性伸缩；轮毂旋转速度超速时，超速触发组件的第二端部伸出撞击离合器，以切断变桨电机向变桨齿轮箱输入的动力。本方案不受电气信号和电气回路的影响，可以在所有电气回路全部故障的极端情况下仍能可靠地对风力发电机组进行超速保护，由此极大地增强了风力发电机组超速保护的可靠性。性。性。