风力机转速控制与调节技术

所有水平轴风力机在高、低速运行时都必须进行相应地控制，高速时实施控制的目的是避免转速过快而损伤叶片。如当长度为125ft的叶片以18～22r/min的转速高速运行时，叶尖速可以超过260ft/s，相当于大于175mile/h的速度。如果叶片更长或者转速更高，则叶尖速可以超过200mile/h。在这种高速运行工况下，叶片会在风力产生的力矩以及叶尖的巨大离心力长期作用下受到损伤。对于大型风力机，高风速时可以通过控制叶片节距使叶片转速降低，最终达到控制其最大转速的目的。速度控制也可以通过改变机舱偏航位置来实现，即将机舱正面略微地移出风向。当偏航控制使风轮直接迎向来风时，叶片将以最大转速旋转；当偏航控制移动机舱使风轮并不直接迎向来风时，叶片转速将不能达到其最大值。

一些大型风力机在其控制器中嵌入了能使叶片在阵风时承受更高风速的程序。通过使叶片短时间超速运行，从而转换阵风时的能量。此时多余的风能被转化为电能并在短时间内由发电机输出，从而不会损伤叶片、主轴以及齿轮箱。

当叶片旋转过快时，即使是较小的风力机也可能会遭受叶片和转子的损伤。每一台风力机都有一个不容超越的最大转速。风力机有一系列控制最大速度的方式。在较小的风力机中，速度控制可以通过节距控制或者失速控制来实现。当叶片角度调整到使得叶片不再捕获风能的某一位置时，此时来风虽然经过叶片，但并不转化为旋转动能，这就是失速控制。在一些带有机械系统的小型风力机中，叶片位置控制通常将叶片调向几个固定位，叶片在这几个固定位之间进行小增量调整，直到风力机转速获得足够的减小或增加，这要视具体需要而定。当风力机在较低风速情况下起动时，叶片需要逐步调整到适合低风速最大风能捕获的位置。如果风速达到了不安全级别，叶片位置则调整到失速状态下，此时风力机叶片开始减速。(www.xing528.com)

小容量的风力机通常采用一种调速器类型的设备来控制最大转速。当转速增加时，调速器的质量锤外摆从而在叶片转子上施加更多作用力。当速度过高时，调速器的自身重量加强了制动效果从而使风力机叶片转速降低到安全转速下。