在風(fēng)力機(jī)調(diào)速方式課件中介紹了變槳距調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的原理，還介紹了一種簡(jiǎn)單的離心力槳距調(diào)節(jié)裝置。現(xiàn)代大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)葉片的變槳距性能有很高要求，以保證風(fēng)力機(jī)能以最高效率安全的運(yùn)行，主要有獨(dú)立變槳距系統(tǒng)與統(tǒng)一變槳距機(jī)構(gòu)。本課件介紹獨(dú)立變槳距系統(tǒng)。

變槳距系統(tǒng)要保證風(fēng)輪葉片在起動(dòng)狀態(tài)、正常運(yùn)行狀態(tài)、停機(jī)順槳狀態(tài)能有良好的變槳距角功能，也就是：

起動(dòng)狀態(tài)：風(fēng)力機(jī)在靜止時(shí)，槳距角為90度（全順風(fēng)）；當(dāng)風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，葉片轉(zhuǎn)向45度左右，以獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速達(dá)到一定速度時(shí)，再調(diào)節(jié)葉片轉(zhuǎn)到0度。

運(yùn)行狀態(tài)：在正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)功率在額定功率以下時(shí)，槳距角在0度附近；當(dāng)功率超過額定功率時(shí)，根據(jù)計(jì)算機(jī)命令增大葉片的攻角，并不斷調(diào)整槳距角使發(fā)電機(jī)的輸出功率保持在額定功率附近，槳距角變化范圍在0度到30度之間。

停機(jī)順槳狀態(tài)：當(dāng)風(fēng)機(jī)正常停機(jī)和快速停機(jī)時(shí)將葉片順槳到90度附近，利用葉片的氣動(dòng)阻力將風(fēng)輪轉(zhuǎn)速降為0。當(dāng)停電或出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)需計(jì)算機(jī)命令能自動(dòng)進(jìn)入全順槳狀態(tài)，使風(fēng)力機(jī)緊急停機(jī)，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全。

本課件介紹的變槳距系統(tǒng)的三組葉片的槳距角變化是受各自的驅(qū)動(dòng)裝置控制，同一臺(tái)風(fēng)力機(jī)的各個(gè)葉片可根據(jù)不同的控制作出不同的槳距角變化，這種變槳系統(tǒng)稱為獨(dú)立變槳系統(tǒng)，有很好的控制性能。主要有液壓驅(qū)動(dòng)與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。

圖2是液壓缸的活塞桿部分推出時(shí)的狀態(tài)，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)了一定的角度。

為了準(zhǔn)確控制葉片轉(zhuǎn)動(dòng)角度，在每個(gè)液壓缸配有直線位移傳感器，根據(jù)測(cè)量活塞桿移動(dòng)距離就可知道葉片轉(zhuǎn)動(dòng)角度。液壓管路與信號(hào)電纜穿過主軸、齒輪箱的通孔，再通過滑環(huán)傳輸裝置傳到機(jī)艙控制器。圖5左圖是多路液壓傳輸滑環(huán)（旋轉(zhuǎn)接頭），圖5右圖是液壓傳輸與電氣傳輸集成滑環(huán)，可同時(shí)傳輸液體與電信號(hào)，該圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)。

滑環(huán)傳輸裝置安裝在齒輪箱后部，轉(zhuǎn)動(dòng)部分與主軸端來(lái)的通管連接。

液壓變槳距裝置在超出額定風(fēng)速與低于切出風(fēng)速時(shí)根據(jù)計(jì)算機(jī)命令能很好的執(zhí)行變槳距操作，保證風(fēng)力機(jī)在額定轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行；在超出切出風(fēng)速時(shí)能進(jìn)入全順槳狀態(tài)，在遇到停電或其他故障時(shí)也能自動(dòng)進(jìn)入全順槳狀態(tài)。

圖6是采用外齒輪電動(dòng)變槳距系統(tǒng)的輪轂，在風(fēng)力機(jī)輪轂安裝著3個(gè)變槳軸承，軸承的外圈與輪轂固定，軸承外圈集成著變槳大齒輪，齒輪的齒在外圓周上。軸承內(nèi)圈可在外圈中轉(zhuǎn)動(dòng)。

變槳驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)安裝在葉片根部，電機(jī)軸上的小齒輪和變槳齒輪嚙合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，即可改變槳距角。3個(gè)槳葉的變槳距驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與相關(guān)部件相對(duì)獨(dú)立，可單獨(dú)運(yùn)作，這就是獨(dú)立電動(dòng)變槳系統(tǒng)，3個(gè)葉片的槳距角由計(jì)算機(jī)控制按規(guī)律變化。

變槳距電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制裝置安裝在輪轂內(nèi)，其電源與控制信號(hào)線通過主軸通孔與齒輪箱通孔再通過滑環(huán)裝置連接到機(jī)艙的控制柜。

下面是外齒輪變槳距系統(tǒng)3D動(dòng)畫，動(dòng)畫前段演示風(fēng)力機(jī)葉片變槳距動(dòng)作，動(dòng)畫后段演示變槳距電機(jī)帶動(dòng)葉片進(jìn)行變槳距動(dòng)作，為看清葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片采用帶線框半透明顯示。

3. 內(nèi)齒輪電動(dòng)變槳距系統(tǒng)

圖10是采用內(nèi)齒輪的電動(dòng)變槳距系統(tǒng)輪轂圖，在風(fēng)輪輪轂圓周安裝著3個(gè)變槳軸承，軸承的外圈與輪轂固定，軸承內(nèi)圈內(nèi)周集成著變槳齒輪（大齒輪），葉片將安裝在軸承的內(nèi)圈上。

把3個(gè)葉片通過根部螺栓安裝在3個(gè)軸承的內(nèi)圈上，見圖12，該圖是內(nèi)齒軸承電動(dòng)變槳距動(dòng)畫的截圖。

由于3個(gè)槳葉各有一套變槳距電動(dòng)機(jī)與相關(guān)部件，可各自獨(dú)立運(yùn)行，故稱為獨(dú)立電動(dòng)變槳系統(tǒng)，盡管3個(gè)變槳裝置獨(dú)立，但他們的槳距角由機(jī)艙計(jì)算機(jī)控制按規(guī)律同步變化的。

下面是內(nèi)齒輪變槳距系統(tǒng)3D動(dòng)畫，動(dòng)畫前段演示輪轂軸承大齒輪在變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)畫后段演示變槳距電機(jī)帶動(dòng)葉片進(jìn)行變槳距動(dòng)作，為看清葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片采用帶線框半透明顯示。

變槳距電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制裝置安裝在輪轂內(nèi)，由于輪轂是在不停旋轉(zhuǎn)，變槳系統(tǒng)的電源電纜，信號(hào)電纜、控制電纜不能直接與機(jī)艙連接，這些電纜通過主軸通孔與齒輪箱通孔再通過滑環(huán)裝置連接到機(jī)艙的控制柜，圖13是一個(gè)滑環(huán)裝置剖開圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）。