风力机自适应变桨距调节系统设计+CAD图纸+(5)
接，节距角的变化同液压缸位移成正比，液压缸的位移由电液比例阀精确控制 。
在负载变化不大的情况下 ， 电液比例阀的控制电压与液压缸的位移变化量 ( 流量 )
成正比，为进行精确的液压缸位置控制，必须引入液压缸位置检测与反馈控制 。
当故障出现需紧急制动时 ， 立即断开电源 ， 液压泵紧急关闭 ， 顺桨的油液由储能
装置单独提供。若桨叶未达到顺桨位置时，由风力将桨叶自动调到顺将状态。
液压变桨控制机构具有传动力矩大 、 刚度大 、 定位精确 、 执行机构动态响应
速度快等优点，能够保证快速、准确地把叶片调节至预定节距。目前如丹 麦
VESTAS 的 V80 ． 2 ． 0MW 风机等产品采用了液压变桨机构 。
电动变桨距机构：电动变桨距机构可采用伺服电机对每个桨叶进行单独调
节 。 伺服电机通过主动齿轮与桨叶轮毅内齿圈相啮合 ， 直接对桨叶的节距角进行
控制 。 位移传感器采集桨叶节距角的变化从而构成闭环控制 。 在系统出现故障或
控制电源断电时，电机由蓄电池等储能装置供电将桨叶调为顺桨位置。
电动没有液压变桨机构那么复杂 ， 也不存在漏油 、 卡塞等现象发生 ， 目前受到了许多厂家的关注 ， 并得到了应用 。 例如 GE WINDPOWER 公司的 3 ． 6 M W
风机机组、 ENERCON 公司的 E ． 112 型风机机组、 SUZLON 公司的 2MW 风机
机组、 REPOWER 公司的 5 MW 风机机组、 NORDEX 公司的 N90 风机机组、
SIEMENS 公司的 3 ． 6MW 风机机组等都应用了电动变桨距系统。
液压变桨系统与电动变桨系统的比较如表 1. 2
表 1.2 液压变桨系统与电动变桨系统的比较
项目 液压变桨距 电动变桨距
桨距调节 响应速度慢 响应速度快
紧急情况下的保护 储存能量小 储存能力较大
使用寿命 储能器的寿命大约 6 年 蓄电池寿命大于 3 年
外部配套需求 占用空间小 占用空间大
环境清洁 容易漏油 ， 造成机舱及轮
毂内部油污
机舱及轮毂内部清洁
文护 液压油、滤清器进行更
换，文修困难
蓄电池的更换，易文护
液压变桨系统与电动变桨系统相比 ， 液压传动的单位体积小 、 重量轻 、 动态
响应好 、 扭矩大并且无需变速机构 ， 在失电时将蓄压器作为备用动力源对桨叶进
行全顺桨作业而无需设计备用电源 。 由于桨叶是在不断旋转的 ， 必须通过一个旋
转接头将机舱内液压站的液压油管路引入旋转中的轮毂，液压油的压力 在
20MPA 左右，因此制造工艺要求较高，难度较大，管路也容易产生泄漏现象。
液压系统由于受液压油黏温特性的影响 ， 对环境温度的要求比较高 ， 对于在不同
纬度使用的风机，液压油需增加加热或冷却装置 [6]
。
1.6 自适应变桨距 系统的 设计构思及应用 可行性分析
1.6.1 自适应变桨距的设计思路
由于现在能源紧缺 ， 对于绿色节能的产品大力推行 ， 自适应变桨距系统将在
未来有着很大的发展前途 。 自适应变桨距放弃了液压变桨距的液压系统和电动变
桨距的伺服电系统，摒弃了使用额外电力的 一种由风力提供能量的变桨驱动机
构，将是一种将风能所带来的能量回收，不需要额外电力的自给自足的系统。
1.6.2 自适应变桨距的 优越性
自适应变桨距 系统投资小 ， 效率高 。 通常 无论多少功率的风力机均可以使用 。
自适应变桨距 系统是由 风能动力回收 和风力发电机配置组成的一个系统 ， 充
分的运用 风能资源优势 ， 充分发挥 其 特性 ， 最大限度地利用风能来满足用户的需