2021年12月18日，黑龙江某风电场18号风机发生倒塔事件。一台风电机组接近满负荷发电，突然，运行人员在集控室后台软件上发现这台机组报出超速等故障，发现18号风机倒塔前叶轮转速逐渐上升，风机塔筒出现倾斜，最后完全倒塌。就地消缺工作组到达18号风机机位时，发现风机基础环与第一级塔筒连接处螺栓全部脱开，机组整体跌落至半山坡。
经过调查，这起事故的罪魁祸首之一，便是风电机组的变桨系统出现故障。那么，变桨系统究竟是什么，为何对风电机组如此重要？
变桨系统堪称风电机组的“油门与刹车”，主要由机械结构、驱动装置、控制系统及辅助部件构成。机械结构方面，桨叶通过齿轮或带齿传动带与轮毂连接，实现角度调节，还有同步机构确保三个桨叶角度一致。驱动装置分为电动和液压两种，电动变桨系统采用伺服电机与减速箱组合，响应速度快，多用于中小型机组；液压变桨系统则以液压缸为动力源，扭矩大，在大型机组中应用广泛。控制系统的核心是PLC等控制器，它接收风速、转速等传感器传来的信号，精确计算目标桨距角并下达指令。辅助部件如滑环，负责传输控制信号与电力，保障轮毂与机舱的实时通信。
变桨系统的工作原理精妙而复杂。当风速低于额定值时，它会保持桨距角接近0°，让叶片尽可能正对风向，像张开的双臂，最大限度地捕获风能，同时配合变速恒频技术优化转速，提升发电效率。而当风速超过额定值，变桨系统立刻增大桨距角，通常至89°-90°，改变叶片攻角，限制风轮吸收功率，使输出功率稳定在额定值。在极端天气或系统故障时，它更是能迅速将桨距角调整至90°，让叶片顺桨，利用强大的空气阻力实现快速制动，保护风机不被损坏。
从行业报告数据来看，变桨系统故障是导致风电机组停机的重要原因之一，严重影响风电场的发电效率和经济效益。以某风电场为例，其原有进口电源模块因电压适应性不足，变桨系统年均故障率达3次/台，每次停机损失超50万元。而一些风电机组因变桨系统设计不完善、接线错误等问题，在运行中频繁出现故障，甚至引发机组烧毁、倒塌等恶性事故。
为了保障变桨系统稳定运行，行业内采取了诸多措施。在技术研发上，不断优化变桨控制算法，引入先进的传感器和智能控制系统，提高变桨系统的响应速度和控制精度。例如，有的企业研发出超宽幅输入的工业电源模块，能覆盖风电系统直流母线电压波动极限，确保变桨信号零失真。在运维方面，建立完善的定期巡检和故障预警机制，运用物联网、大数据等技术对变桨系统进行实时监测，提前发现潜在问题。像一些风电场通过内置IoT模块实时回传变桨系统运行数据，成功预警多起潜在故障，避免非计划停机损失。同时，加强对运维人员的培训，提高其技术水平和故障处理能力，确保在变桨系统出现故障时能迅速响应、及时修复。
