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变桨系统的作用
• 在风速小于目标风速时，通过调整叶片角度， 来得到最佳的发电功率。
• 当风速大于目标风速时，变桨系统调节叶片角 度，控制风机的速度和功率维持在一个最优的 水平。
• 当安全链断开的时候，把叶片转到顺桨位置 （安全运行），把风轮当成一个空气动力学的 刹车来使用。
• 利用风和叶轮的相互作用，减小摆动从而将机 械负载最小化。
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雷电保护装置
雷电保护装置在 变桨装置中的具 体位置见上图， 在大齿圈下方偏 左一个螺栓孔的 位置装第一个保 护爪，然后 120°等分安装 另外两个雷电保 护爪。
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组成部件
•
雷电保护爪主要由三部分组成,按照安装顺序
从上到下依次是垫片压板，炭纤维刷和集电爪。
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作用及工作原理
•
雷电保护装置可以有效的将作用在轮毂和叶
变桨限 位撞块
轮毂罩 分隔壁
极限工作位置 开关
变桨执行单元
缓冲器 变桨接 近开关
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变桨轴承
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• 安装位置 变桨轴承安装在轮毂上，通过外圈螺栓把
紧。其内齿圈与变桨驱动装置啮合运动，并 与叶片联接。 • 工作原理
当风速发生变化时，通过变桨驱动电机带 动变桨轴承转动从而改变叶片对风向地迎角， 使叶片保持最佳的迎风状态，由此控制叶片 的升力，以达到控制作用在叶片上的扭矩和 功率的目的。
当叶片变桨趋于最大角度的时候，变桨限位 撞块会运行到缓冲块上起到变桨缓冲作用，以保 护变桨系统，保证系统正常运行。
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工作原理
当叶片变桨趋于顺桨位置时，顺桨接近撞块 就会运行到顺桨感光装置上方，感光装置接受信 号后会传递给变桨系统，提示叶片已经处于顺桨 位置。
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极限工作位置撞块和限位开关
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极限工作位置撞块安装位置
瓜州风电场风机知识讲座
第一期
主讲人：王耀萱
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SL1500/82机组主要参数
机组中心高 叶轮直径
叶片长度
齿轮箱增速 发电机额定
比
转速
72m
82m
40.5m
1:104
1800r/min
发电机额定 发电机同步 机组切入风 机组切出风
功率
转速
速
速
额定风速
1500KWH 1300r/min
2.6m/s
25m/s
片上的电流通过集电爪导到地面，避免雷击使风
机线路损坏。炭纤维刷是为了补偿静电的不平衡，
雷击通过风机的金属部分传导。在旋转和非旋转
部分的过渡处采用火花放电器。

•
SL1500风机有额外的电刷来保护轴承及保持
静电平衡。
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顺桨接近撞块和变桨限位撞块
变桨限位撞块安装在变桨轴承内圈内侧，与 缓冲块配合使用。
变桨驱动装置
驱动。为了调整变桨，叶片可以旋转到参考位置，顺桨位置，在该 位置叶片以大约双倍的额定扭矩瞬间压下止挡。这在一天运行之中 可以发生多次。通过短时间使变频器和电机过载来达到要求的扭矩。 齿轮箱和电机是直联型。变桨电机是含有位置反馈和电热调节器的 伺服电动机。电动机由变频器连接到直流母线供给电流。
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变桨控制系统的组成
• 变桨控制系统包括三个主要部件，驱动装 置－电机，齿轮箱和变桨轴承。从额定功 率起，通过控制系统将叶片以精细的变桨 角度向顺桨方向转动，实现风机的功率控 制。如果一个驱动器发生故障，另两个驱 动器可以安全地使风机停机。
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轮毂及导流帽
导流帽
极限工作位置撞块
轮毂
轮毂变 桨控制 柜
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风机的主要组成部分
风力发电机组组成包括：风轮、机舱、塔 架和基础几个部分。
叶轮 机舱
叶片 轮毂
塔架 基础
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风轮 风轮是获取风中能量的关键部件，有叶片和轮毂组成。 （1） 定桨距风轮 （2） 变桨距风轮
机舱 机舱中包括齿轮箱、发电机、偏航、制动器联轴器、风速
风向仪等主要部件。 塔架
塔架为钢结构锥形筒体。里面有上下通道及工作平台等。 基础
基础为钢筋混凝土结构。预埋基础环与塔架用高强度螺栓 连接，牢牢固定风力发电机组。基础中设置接地系统。
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机舱主要组成部分
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SL1500机组机舱简图
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风力发电机组由传动系统、偏航系统、冷却 与加热系统与制动系统、发电机、控制与 安全系统等组成。
1. 传动系统 （轮毂) 主轴齿轮箱联轴器（发电机）
2. 偏航系统 功能：对风，解缆
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变桨驱动装置
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• 安装位置
变桨驱动装置通过螺柱与轮毂配合联接。变桨齿轮箱前的小 齿轮与变桨轴承内圈啮合，并要保证啮合间隙应在0.2～0.5mm之间， 间隙由加工精度保证，无法调整。
• 组成部件 变桨驱动装置由变桨电机
和变桨齿轮箱两部分组成。
• 工作原理 变桨齿轮箱必须为小型并且具有高
过载能力。齿轮箱不能自锁定以便小齿轮
3. 冷却与加热系统 功能：确保机组在正常的工况温度下运行
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4. 制动系统 （1） 空气动力制动 （2） 机械制动
5. 发电机 （1） 同步发电机 （2） 异步发电机
6. 控制系统 包括控制和检测两部分。控制部分又分为手 动和自动。
7. 安全系统 保证机组在发生非正常情况时立即停机，预 防或减轻故障损失。
极限工作位置撞块安装在内圈内侧两个对 应的螺栓孔上。
当变桨轴承趋于极限工作位置时，极限工 作位置撞块就会运行到限位开关上方，与限位 开关撞杆作用，限位开关撞杆安装在限位开关 上，当其受到撞击后，限位开关会把信号通过 电缆传递给变频柜，提示变桨轴承已经处于极 限工作位置。
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变桨系统简介
• 变桨控制系统是通过改变叶片迎角，实现功率变化 来进行调节的。通过在叶片和轮毂之间安装的变桨 驱动电机带动回转轴承转动从而改变叶片迎角，由 此控制叶片的升力，以达到控制作用在风轮叶片上 的扭矩和功率的目的。在0度迎角时是叶片的工作位 置。在风力发电机组正常运行时，叶片向小迎角方 向变化而达到限制功率。一般变桨角度范围为0～90 度。采用变桨矩调节，风机的启动性好、刹车机构 简单，叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降、额定点 以前的功率输出饱满、额定点以后的输出功率平滑、 风轮叶根承受的动、静载荷小。变桨系统作为基本 制动系统，可以在额定功率范围内对风机速度进行 控制。
12m/s
2
风力发电机组的工作原理
• 叶片吸收风能中的动能，将其转化为机械 能传给齿轮箱。发电机将齿轮箱传输到发 电机主轴的机械能转化为电能，通过发电 机定子、转子传送给电网。
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双馈感应电机能量流图
2.8%
100%
发电机
77.8%
96.4% 电网
~~
19.4% 变频器
0.8% 能量损耗
18.6%