一、变桨系统简介

Vestas V80-2.0MW机组变桨驱动机构形式为液压变桨，其根据PLC控制系统的指令改变叶片的桨距角，从而改变风力发电机组的气动性能等。机组的轮毂为铸造结构，叶片与轮毂的连接部分装有用来调节叶片桨距的轴承，变桨轴承是一个四点球轴承，带有内外密封，采用拉伸式双头螺栓连接到叶轮轮毂上，在轮毂内装有桨距调节的执行机构和PLC控制系统。液压变桨具有转动力矩大，重量较轻，强度较高，定位精确，执行机构动态响应速度快等优点，缺点是液压变桨距机构控制环节多，机构较复杂，成本较高，油密封和润滑要求较高。变桨系统作为风力发电机组核心部分之一，对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。

二、变桨执行机构

1.Vestas V80液压变桨执行机构的三个变桨油缸分布在轮毂内，每一个叶片配有一个变桨油缸，以曲柄滑块的运动方式分别给三个叶片提供变桨驱动力，液压站向轮毂传输液压动力,提供200bar系统压力，驱动三个叶片同步变桨，动作时液压油驱动活塞缸运动，从而推动推杆,通过转轴、连杆、推动偏心轮转动，偏心轮带动叶片轴承做圆周运动进行变距，其可实现-5°至 +90°范围内任意位置变化。变桨过程彼此独立，当一组变桨机构出现故障时，其余两组变桨机构仍然可以通过液压变桨完成顺桨制动，其控制可靠灵活，安全冗余较大，此外三个叶片还需要保证精确的同步变距，以避免三个叶片的桨距角差异。

图1 变桨机构

2.Vestas V80机组变桨系统在机舱和轮毂之间是通过一种流体轴承的双向低摩擦旋转接头从液压站向轮毂传输电源、液压动力、控制通讯信号等，通过滑环把230VAC低压电源传输给轮毂。这三个系统都安装在齿轮箱后侧突出的中空轴上，与叶轮同步转动，统称为旋转单元。采用Arc-net通讯协议，用来传递轮毂与控制系统之间的通讯信号，通讯装置安装在旋转单元的外侧，并罩有方形外壳。在中空轴末端，液压旋转耦合单元用螺栓固定在转接器上，而转接器则用螺钉紧固在中空轴末端，液压软管固定旋转接头的定子部分。

图2 旋转单元结构图

1.Hyac-Heat 旋转接触

2.Arc-net 通讯传输系统

3.液压旋转耦合单元

4.五轨道滑环

5.旋转接头

6.保护罩

三、变桨控制系统

Vestas V80机组变桨控制系统主要包括PLC编程逻辑控制器、执行原件、三位四通比例流量阀、电磁换向阀、位置传感器、压力传感器等组成，PLC系统通过CT3220模拟量模块输出0.039-9.716VDC电压,比例流量阀根据给定电压的大小决定阀芯开口的大小从而决定流量的大小，液压油推动液压缸来执行变桨角度变化。巴鲁夫位置传感器用来判断叶片角度、位置，通过SSI协议同步模拟量信号至PLC，另外变桨距风力发电机组具有在额定功率点以上输出功率平稳的特点，利用双馈式机组的特点，根据风速的大小以及变频器改变发电机的转速差从而调节转速，使叶片尽量运行在最佳桨距，吸收瞬时最大的风能，优化功率输出，达到更高的风能利用率。