風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的構(gòu)成及故障分析

　　1 綜述

　　變槳系統(tǒng)的所有部件都安裝在輪轂上。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)所有部件都隨輪轂以一定的速度旋轉(zhuǎn)。

　　變槳系統(tǒng)通過控制葉片的角度來控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制風(fēng)機(jī)的輸出功率，并能夠通過空氣動(dòng)力制動(dòng)的方式使風(fēng)機(jī)安全停機(jī)。

　　風(fēng)機(jī)的葉片（根部）通過變槳軸承與輪轂相連，每個(gè)葉片都要有自己的相對(duì)獨(dú)立的電控同步的變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過一個(gè)小齒輪與變槳軸承內(nèi)齒嚙合聯(lián)動(dòng)。

　　風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行期間，當(dāng)風(fēng)速超過機(jī)組額定風(fēng)速時(shí)（風(fēng)速在12m/s到25m/s之間時(shí)），為了控制功率輸出變槳角度限定在0度到30度之間（變槳角度根據(jù)風(fēng)速的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整），通過控制葉片的角度使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速保持恒定。任何情況引起的停機(jī)都會(huì)使葉片順槳到90度位置（執(zhí)行緊急順槳命令時(shí)葉片會(huì)順槳到91度限位位置）。

　　變槳系統(tǒng)有時(shí)需要由備用電池供電進(jìn)行變槳操作（比如變槳系統(tǒng)的主電源供電失效后），因此變槳系統(tǒng)必須配備備用電池以確保機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重故障或重大事故的情況下可以安全停機(jī)（葉片順槳到91度限位位置）。此外還需要一個(gè)冗余限位開關(guān)（用于95度限位），在主限位開關(guān)（用于91度限位）失效時(shí)確保變槳電機(jī)的安全制動(dòng)。

　　由于機(jī)組故障或其他原因而導(dǎo)致備用電源長期沒有使用時(shí)，風(fēng)機(jī)主控就需要檢查備用電池的狀態(tài)和備用電池供電變槳操作功能的正常性。

　　每個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都配有一個(gè)絕對(duì)值編碼器安裝在電機(jī)的非驅(qū)動(dòng)端（電機(jī)尾部），還配有一個(gè)冗余的絕對(duì)值編碼器安裝在葉片根部變槳軸承內(nèi)齒旁，它通過一個(gè)小齒輪與變槳軸承內(nèi)齒嚙合聯(lián)動(dòng)記錄變槳角度。

　　風(fēng)機(jī)主控接收所有編碼器的信號(hào)，而變槳系統(tǒng)只應(yīng)用電機(jī)尾部編碼器的信號(hào)，只有當(dāng)電機(jī)尾部編碼器失效時(shí)風(fēng)機(jī)主控才會(huì)控制變槳系統(tǒng)應(yīng)用冗余編碼器的信號(hào)。

　　2 變漿系統(tǒng)的作用

　　根據(jù)風(fēng)速的大小自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整葉片與風(fēng)向之間的夾角實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)有一個(gè)恒定轉(zhuǎn)速；利用空氣動(dòng)力學(xué)原理可以使槳葉順漿90°與風(fēng)向平行，使風(fēng)機(jī)停機(jī)。

　　3 主要部件組成

　　4變槳系統(tǒng)各部件的連接框圖

　　圖 1各部件間連接框圖