一种用于风机叶片防除冰系统的机舱管控装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于风机叶片防除冰系统的机舱管控装置。


背景技术：

2.在我国云贵高原、湖南、四川等地区，风电开发成为推进这些地区新能源开发和利用的主要途径之一。然而，在这些特殊的地理环境和气候条件下，如有喀斯特复杂地形、潮湿凝冻、微气象特征显著等，运行中的风机叶片表面易覆冰结冰，将导致风机出力下降、叶片旋转失衡振动等等不利影响，在极端情况下还可能使风机运行过载而发生倒塌、叶片折断、甩冰击伤事件等意外严重事故，因而，在每年冬季结冰期风电场经营业主常常采用风机停运来应对处理，近5年贵州地区风电场调查统计可知冬季结冰期累计可达30日以上，造成了风力资源的严重浪费以及风电场经营业绩一定程度下滑，提高风机在这些地区冬季结冰期的环境适应能力已经成为该地区共同面对的技术难题。
3.目前，国内外提出的风机叶片防除冰方法主要包括机械防除冰、超声防除除冰、涂料防除冰、热能防除冰等多种形式，其中热能除冰分为电加热防除冰和气热防除冰两种。气热防除冰方法具有在现场易实现改造、维护方便、不增加引雷风险等优势而逐渐受到行业关注，其基本方案是：采用定制的风道加热器安装在叶片前缘侧叶根部位，将空气加热后采用鼓风机输送到叶片前缘中上部(15m以上)持续加热复合材料叶片，使得在冬季结冰期叶片表面温度在0℃以上达到防除冰目的。
4.在当前采用的风机叶片气热法防除冰系统中，机舱管控装置是这个系统的中枢环节，主要实现功能如下：
5.(1)ac690v电源管控：需要从风机塔底引接ac690电源至机舱管控装置后再经过滑环提供给三支叶片作加热器电源；
6.(2)连接结冰传感器：需要提供给安装于机舱顶部的叶片结冰传感器需要ac220v电源和接收来自结冰传感器检测信号，检测信号要通过机舱管控装置进入风机叶片防除冰系统发挥结冰监测作用；
7.(3)三支叶片内的防除冰加热系统工作管控信息，如开机/停机、监测温度、加热器无级调功等，要经过机舱管控装置，与风机监控系统组网，在110kv升压站进行远程的叶片防除冰系统运行监控。
8.然而在实践中发现，现有技术主机机舱柜一般采用较为简单的柜体，至于控制系统所需的连接、管控等只能额外单独安装配置，整合度低、容易冲突。


技术实现要素：

9.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于风机叶片防除冰系统的机舱管控装置，该用于风机叶片防除冰系统的机舱管控装置有效整合电源线路和通信线路，从而基于更高的整合度有效减少工程实践中冲突、配错等情况的发生。
10.本实用新型通过以下技术方案得以实现。
11.本实用新型提供的一种用于风机叶片防除冰系统的机舱管控装置，包括箱体，所述箱体上设有网口一和控制电源，网口一和控制电源对箱体内接至4台plc、对箱体外分别接至外部网络和外部电源。
12.所述网口一对内通过一号交换机接至3台叶片plc，对外通过二号交换机接至机舱plc。
13.所述机舱plc连接结冰传感器。
14.所述机舱plc网络通信连接至监控系统。
15.所述叶片plc为三个，分别为一号叶片plc、二号叶片plc、三号叶片plc。
16.所述箱体由前门、顶盖、左侧板、右侧板、底板、背板以六面组成。
17.所述机舱plc和监控系统通过二号交换机网络通信。
18.所述前门上装有门锁和触摸屏；触摸屏为串口触摸屏。
19.所述左侧板或右侧板上装有避雷器；左侧板上装有左散热风扇，右侧板上装有右散热风扇，且左散热风扇和右散热风扇不在同一水平面上。
20.所述底板上有网口一、网口二、控制电源口、加热电源线出口、加热电源线进口，控制电源口、加热电源线出口、加热电源线进口均为电源线的接口。
21.本实用新型的有益效果在于：有效整合电源线路和通信线路，从而基于更高的整合度有效减少工程实践中冲突、配错等情况的发生，且和风机防除冰系统适配性好，宜于推广应用。
附图说明
22.图1是本发明的正视示意图；
23.图2是图1的左侧视图；
24.图3是图1的右侧视图；
25.图4是图1的仰视图；
26.图5是图1的俯视图；
27.图6是图1的内部元器件分布示意图；
28.图7是本发明的网络连接示意图。
29.图中：1
‑
前门，2
‑
顶盖，3
‑
左侧板，4
‑
右侧板，5
‑
底板，6
‑
触摸屏，7
‑
门锁，8
‑
左散热风扇，9
‑
避雷器，10
‑
右散热风扇，11
‑
网口一，12
‑
网口二，13
‑
控制电源口，14
‑
加热电源线出口，15
‑
加热电源线进口，16
‑
背板，17
‑
电流变送器，18
‑
加热电源断路器，19
‑
加热电源接触器，20
‑
控制电源，21
‑
中央plc，22
‑
中间继电器，23
‑
风力机部分，24
‑
风机机舱部分，25
‑
一号叶片plc，26
‑
二号叶片plc，27
‑
三号叶片plc，28
‑
一号交换机，29
‑
风机滑环，30
‑
管控中心，31
‑
二号交换机，32
‑
机舱plc，33
‑
结冰传感器，34
‑
监控系统。
具体实施方式
30.下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
31.如图1～7所示的一种用于风机叶片防除冰系统的机舱管控装置，包括箱体，箱体上设有网口一11和控制电源20，网口一11和控制电源20对箱体内接至4台plc、对箱体外分别接至外部网络和外部电源。
32.网口一11对内通过一号交换机28接至3台叶片plc，对外通过二号交换机31接至机舱plc32。
33.机舱plc32连接结冰传感器33。
34.机舱plc32网络通信连接至监控系统34。
35.叶片plc为三个，分别为一号叶片plc25、二号叶片plc26、三号叶片plc27。
36.箱体由前门1、顶盖2、左侧板3、右侧板4、底板5、背板16以六面组成。
37.机舱plc32和监控系统34通过二号交换机31网络通信。
38.前门1上装有门锁7和触摸屏6；触摸屏6为串口触摸屏。
39.左侧板3或右侧板4上装有避雷器9；左侧板3上装有左散热风扇8，右侧板4上装有右散热风扇10，且左散热风扇8和右散热风扇10不在同一水平面上。
40.底板5上有网口一11、网口二12、控制电源口13、加热电源线出口14、加热电源线进口15，控制电源口13、加热电源线出口14、加热电源线进口15均为电源线的接口。
41.一般地，控制电源20在安装上包含左部的控制开关、中部的24v电源和右部的工业交换机。
42.实施例1
43.采用上述方案，且具体如下：
44.在前门1上，配套安装10寸触摸屏6，触摸屏6集成rs422/tcp/ip串口、工业以太网接口、usb 2.0host接口，可以与plc控制器s7
‑
200 smart st20模块直接通讯，作为风机叶片加热防除冰系统的在机舱内就地管理和控制操作，同时为了便于内部元器件管理操作方便以及防水、防潮和防灰尘等技术要求，前门1上有门锁7。顶盖2作为该装置箱体的上部防水滴、防落尘部件，选择一块整板。
45.在左侧板3上安装左散热风扇8和避雷器9，在右侧板上安装右散热风扇10，左散热风扇8和右散热风扇10的位置布局为左高右低，其作用是将机舱管控柜内的元器件运行热量采用空气循环方式排出以确保装置内温度在正常范围内，避雷器9是为了风机叶片防除冰系统应对来自690v电源侧的过电压侵扰而影响系统的正常工作。
46.在底板5上，安装网口一11、网口二12、控制电源口13、加热电源线出口14、加热电源线进口15。引接来自风机滑环信号通道的信号线穿过网口11后接至一号交换机28进行组网，来自plc控制器配套tcp/ip转dp模块(即信号转换模块33)的dp总线穿过网口二12接至110kv升压站叶片防除冰监控机35。从控制电源口13穿过安装在机舱顶部的结冰传感器34的直流24v电源线以及通讯线采用model bus协议，plc s7
‑
200 smart st20与结冰传感器34进行远程通讯。
47.在背板16上，安装布置电流变送器17、加热电源断路器18、加热电源接触器19及包含控制回路开关和24v电源的控制电源20，中央plc21和中间继电器22。
48.电流变送器17实现风机叶片防除冰系统690v电源线的工作负荷电流检测来进行叶片防除冰加热系统的电能消耗的远程计量。加热电源断路器18和加热电源接触器19组合起来实现风机防除冰系统690v工作电源的运程投入、切除和保护。
49.在控制电源20中，控制回路开关和直流24v电源为电流变送器17、中央plc21、中间继电器22和号交换机28提供24v工作电源，控制回路开关为结冰传感器34提供220v工作电源，工业交换机31为风机叶片防除冰系统中中央plc21与风力机部分23中一号交换机28组
网。
50.在中央plc21上配置模拟量输入/输出和信号转换，即中央plc21为管控主站，实现对一号叶片plc25、二号叶片plc26、三号叶片plc27和机舱plc32的运行管控，并基于信号转换模块33通过光纤与远程的监控系统34实现信息交互。
51.多个中间继电器22与中央plc21配合，实现690v加热电源断路器18和加热电源接触器19的操作控制、避雷器9触发指示以及左散热风扇8和右散热风扇10的运行控制。
52.风力机部分23中，针对每支叶片的防除冰加热系统安装plc，分别为一号叶片plc25、二号叶片plc26和三号叶片plc27，配置一号交换机28，采用tcp/ip通讯协议与三台plc组网，从一号交换机28引出的通讯线经过在风机机舱部分24中风机滑环29后再接至管控中心30中二号交换机31，同样采用tcp/ip通讯协议实现管控中心30与风力机部分23中一号叶片plc25、二号叶片plc26和3号叶片plc27组网，实现在监控系统34对叶片防除冰加热系统的远程操作和监控，达到实现风机叶片防除冰目的的技术需求。
53.监控系统34为110kv站监控系统。