风电机组叶片的检测（金风1.5MW机组叶轮转速测量原理）

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北极星风力发电网讯:摘要：金风1.5MW机组有三个转速值需进行测量或计算得出，分别为叶轮转速、发电机转速、变流器输入给主控系统的转速，由OVERSPEED模块、Gpulse Gspeed模块、变流器给定的转速得到。本文主要介绍叶轮转速的测量原理，它由2个接近开关、OVERSPEED模块、KL3404模块组成。OVERSPEED模块在回路中起桥梁转换作用，我们要学会OVERSPEED模块工作原理，了解与接近开关、KL3404模块之间的输入输出关系，要对它们功能有一个清晰的认知，以便机组报转速比较故障或发电机过速故障时能够快速排除故障，提高机组的可利用率。

关键词：接近开关、OVERSPEED模块、KL3404模块

图1：叶轮转速测量组成

一、接近开关

1、工作原理

接近开关是一种不与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。

图2：接近开关原理图

2、实现功能

接近开关通过LC振荡电路产生交变磁场，当交变磁场与发电机主轴金属齿圈（60齿）相感应时，交变磁场产生衰减，衰减信号通过与内部信号触发器对比产生触发信号，触发信号经开关放大器输出为脉冲信号，传送给OVERSPEED模块。

3、输出信号

输出信号为脉冲信号。

二、OVERSPEED模块

1、工作原理

通过2个安装在发电机主轴上的脉冲传感器（接近开关）来计算直驱永磁发电机的转速。当检测到任一输入的脉冲速度达到设置点时，串在安全链中的继电器断开。设置点可以通过模块的19线连接器的线端子来选择。

图3：OVERSPEED模块19线连接器图

2、转速设置

如图3所示,9号接线端子为通用设置点，基本速度为15rpm（15Hz），最大转速值并联端子4、5、6、7、8和9可以得到为30.5rpm，所以转速设置范围为15-30.5rpm,可根据不同机型选择并联端子。如GW/1500kW机组设置为21rpm，并联端子5、6和9得到。

3、实现功能

能够判断当前转速是否超过设定值，并将结果输出干结点信号。当两个脉冲传感器（接近开关）各采集一组脉冲信号送入OVERSPEED模块时，OVERSPEED模块判断叶轮转速是否超过设定的保护值21rpm，OVERSPEED模块将脉冲信号转换为模拟量与内部触发器作对比，当输入的模拟量电压大于触发器设定值，内部继电器得电断开常闭触点，外部过速继电器断开，导致安全链动作，达到叶轮过速的保护目的。

4、输出信号

把接近开关的脉冲信号转换为0-10V电压信号，然后输入给KL3404模块。

图4：OVERSPEED模块内部元器件

三、KL3404模块

1、工作原理

KL3404 为4通道模拟量输入端子，可处理直流-10 V 和 10 V 范围的信号，主要起电压采集作用。

2、实现功能

把OVERSPEED模块输出的电压信号进行采集，然后将采集到的电压信号传输给主控，主控根据程序逻辑将电压信号转换为转速数据，经内部对比判断风机转速是否正常。

四、总结

通过本文介绍，叶轮转速测量主要由2个接近开关、OVERSPEED模块、KL3404模块来实现。OVERSPEED模块可以实现两个功能，一个是将2个接近开关的脉冲信号转换为0-10V电压信号，然后通过OVERSPEED模块内部比较，当电压信号大于设定转速电压，内部触发器触发OVERSPEED模块内部继电器，内部继电器动作断开常闭触点，过速继电器失电报出过速信号。二是输出两路模拟电压信号给KL3404模块，KL3404将采集到的电压信号，传输给主控，主控根据程序逻辑，将电压信号转换为转速数据，经内部对比判断风机转速是否正常，从而起到保护风机的作用。

图5：叶轮转速测量原理图

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