偏航系统（对风装置）
风力机的偏航系统也称为对风装置，它是上风向水平轴式风力机必不可少的组成系统之一。而下风向风力机的风轮能自然地对准风向，因此一般不需要进行调向对风控制。
偏航系统的工作原理为：风向标作为感应元件，对应于每一个风向都有一个相应的脉冲输出信号，通过偏航系统软件确定其偏航方向和偏航角度；风向标将风向的变化用脉冲信号传递到偏航电机的控制回路的处理器中，经过偏航系统调节软件的比较后，处理器向偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令；为了减小偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴连接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对准风向；当对风完成后，风向标失去电信号，偏航电机停止工作，偏航过程结束。
偏航系统的主要作用有两个：其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组安全运行。
风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。
被动偏航指的是依靠风力通过相关机构完成风力发电机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有尾翼、舵轮两种。
主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成风力发电机组对风动作的偏航方式，常见的有齿轮驱动和滑动两种形式。对于并网型风力发电机组来说，通常采用主动偏航的齿轮驱动形式，如图4-26所示。
小微型风力机常用尾翼对风，尾翼装在尾杆上，与风轮轴平行或成一定的角度。为了避免尾流的影响，也可将尾翼上翘，装在较高的位置。
偏航系统一般由风向标传感器、偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、解缆和扭缆保护装置、偏航液压回路等部分组成。图4-26所示为偏航系统的结构简图。
1.偏航轴承及齿轮结构
偏航轴承的轴承内、外圈分别与风力发电机组的机舱和塔体用螺栓连接。轮齿可采用内齿或外齿形式。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上，内齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上。
2.偏航驱动装置
偏航驱动装置一般由驱动电动机或驱动马达、减速器、传动齿轮、轮齿间隙调整机构等组成。偏航驱动装置的减速器一般可采用行星减速器或蜗轮蜗杆与行星减速器串联。图4-27所示为偏航齿轮，图4-28所示为偏航电机。
传动齿轮一般采用渐开线圆柱齿轮。
3.偏航制动器及其偏航液压装置
采用齿轮驱动的偏航系统时，为避免因振荡的风向变化而引起偏航齿轮产生交变载荷，应采用偏航制动器（或称为偏航阻尼器）来吸收微小的自由偏转振荡，防止偏航齿轮的交变应力引起齿轮过早损伤。
偏航液压装置的作用是控制偏航制动器松开或锁紧。一般液压管路应采用无缝钢管制成，柔性管路连接部分应采用合适的高压软管。(https://www.daowen.com)
图4-26 偏航系统的结构简图
偏航制动器一般采用液压拖动的钳盘式制动器。
偏航制动器是偏航系统中的重要部件，应在额定负载条件下使用，制动力矩稳定，其值应不小于设计值。在风力发电机组偏航过程中，偏航制动器提供的阻尼力矩应保持平稳，制动过程中不得有异常噪声。偏航制动器在额定负载下闭合时，制动衬块和制动盘的贴合面积应不小于设计面积的50％，制动衬块周边与制动钳体的配合间隙的任意一处应不大于0.5 mm。偏航制动器应设有自动补偿机构，以便在制动衬块磨损时进行自动补偿，保证制动力矩和偏航阻尼力矩的稳定。在偏航系统中，偏航制动器可以采用常闭和常开两种结构形式，常闭式偏航制动器是在有动力的条件下处于松开状态，常开式偏航制动器则是处于锁紧状态。通过对这两种形式的偏航制动器进行比较并考虑失效保护，一般采用常闭式偏航制动器。图4-29所示为常闭式偏航制动器的结构简图。
图4-27 偏航齿轮
图4-28 偏航电机
制动盘通常位于塔架或塔架与机舱的适配器上，一般为环状。制动盘的材质应具有足够的强度和韧性，如果采用焊接连接，材质还应具有比较好的可焊性。此外，在风力发电机组寿命期内，制动盘不应出现疲劳损坏。
图4-29 常闭式偏航制动器的结构简图
制动钳由制动钳体和制动衬块组成。制动钳体一般采用高强度螺栓连接，用经过计算的足够的力矩固定于机舱的机架上。制动衬块应由专用的摩擦材料制成，一般推荐用铜基或铁基粉末冶金材料制成，铜基粉末冶金材料多用于湿式制动器，而铁基粉末冶金材料多用于干式制动器。一般每台风力机的偏航制动器都备有两个可以更换的制动衬块。
4.偏航计数器
偏航计数器是记录偏航系统旋转圈数的装置。当偏航系统旋转的圈数达到设计所规定的初级解缆和终极解缆圈数时，偏航计数器就会向控制系统发送信号，使风力发电机组自动进行解缆。偏航计数器一般是一个带控制开关的蜗轮蜗杆装置或是与其相类似的程序。
5.解缆和扭缆保护装置
解缆和扭缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。大多数风力发电机输出功率的同轴电缆在风力机偏航时一同旋转，为了防止偏航超出而引起的电缆旋转，应在偏航系统中设立与方向有关的检测装置或类似的程序来对电缆的扭绞程度进行检测。
一般对于主动偏航系统来说，检测装置或类似的程序应在电缆达到规定的扭绞角度之前发送解缆信号；对于被动偏航系统来说，检测装置或类似的程序应在电缆达到危险的扭绞角度之前禁止机舱继续同向旋转，并进行人工解缆。偏航系统的解缆一般分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，一般与偏航圈数和风速有关。
扭缆保护装置是风力发电机组偏航系统必须具有的装置，它是出于失效保护的目的而安装在偏航系统中的。它的作用是在偏航系统的偏航动作失效后，电缆的扭绞达到威胁风力发电机组安全运行的程度而触发该装置，使风力发电机组进行紧急停机。一般情况下，这个装置是独立于控制系统的，一旦这个装置被触发，则风力发电机组必须进行紧急停机。扭缆保护装置一般由控制开关和触点机构组成，控制开关一般安装于风力发电机组塔架内壁的支架上，触点机构一般安装于风力发电机组悬垂部分的电缆上。当风力发电机组悬垂部分的电缆扭绞到一定程度后，触点机构被提升或被松开而触发控制开关。
正常运行时，当机舱在同一方向偏航累积超过三圈以上时，扭缆保护装置动作，执行解缆；当回到重心位置时，解缆自动停止。