偏航与变桨

原创 电子 [风光发电](javascript:void(0);)

我们来简单概括一下风机机组中的偏航和变桨这两个核心控制系统：

1.  偏航：

功能： 让整个风机机舱（包含发电机、齿轮箱等）水平旋转。

目的： 对准风向。确保风轮（叶片）始终正面迎风，从而最大程度地捕获风能。

原理： 机舱顶部装有风向标/风速仪。控制系统根据这些传感器检测到的风向信号，驱动机舱底部的偏航电机（通常是多个电机），带动偏航轴承（大型回转支承轴承），使整个机舱转动到最佳迎风角度。

关键点： 调整的是整个机舱的方向，追求最大的能量捕获效率。

2.  变桨：

功能： 改变每个风轮叶片围绕其自身长轴的旋转角度（桨距角）。

目的：

功率控制： 在额定风速以上（风太大时），通过增大桨距角（叶片变“平”，减少受风面），降低风能捕获效率，从而限制风轮转速和发电机功率输出在安全额定值内，防止机组过载。

启动/停机控制： 在启动时，将桨距角调到最佳角度（通常是较小的攻角）以捕获足够风能启动旋转；在需要停机（如超速、故障或维护）时，将桨距角转到约90度的“顺桨”位置（叶片边缘平行于风向），使叶片几乎不产生升力，实现气动刹车。

优化效率： 在部分负荷运行时，也可微调桨距角以优化能量捕获。

原理： 每个叶片根部都装有独立的变桨电机（电动或液压驱动）、变桨轴承和控制系统。中央控制器根据风速、转速、功率等信号，发出指令，驱动每个叶片的变桨机构同步或独立地旋转叶片。

关键点： 调整的是每个叶片自身的角度，主要用于功率调节和机组保护（限速、刹车）。

简单总结两者的区别与联系：

偏航 = “转头”：让风机整体朝向风来的方向，追风，目标是多发电。

变桨 = “拧螺旋桨叶片”：改变每个叶片的迎风角度，目标是控制转速和功率（特别是大风时限制功率、保护设备）以及安全停机。

协同工作： 两者紧密配合。偏航系统努力让风机正对风向，最大化捕获风能；变桨系统则根据风速和运行状态，精细地调整叶片角度，在捕获能量的同时确保机组安全、稳定、高效地在设计范围内运行。大风时，偏航系统继续对风，而变桨系统则成为主要的功率限制手段。

可以说，偏航负责“找风”，变桨负责“用风”和“控风”，共同保障风机高效、安全地发电。