风力机对风装置

在“水平轴风力机组成与形式”一节中曾介绍水平轴风力机的对风方式，这里再介绍一下尾舵对风与侧风轮对风，然后重点介绍偏航系统。

尾舵对风

在小型风力机普遍采用尾舵来对风，下图是一台采用尾舵对风的小型风力机。

下面是这台采用尾舵对风的小型风力机运行的3D动画

许多农用的多叶风轮风力机也采用尾舵对风，其尾舵是两叶张开的方式，对风有一定的阻力，可保证稳定的对风。

侧风轮对风

侧风轮对风结构在机舱后部两侧有两个侧风轮（舵轮），两个侧风轮一般在同一个转轴上，转轴水平并与风力机风轮主轴垂直。在风力机准确对风时两侧风轮面与风向平行，侧风轮不会旋转；当风力机未对风时侧风轮与风有夹角就会旋转，并通过齿轮、蜗杆蜗轮推动机舱转动直至风力机风轮对风后停止。下图左面是侧风轮对风风力机侧视图，右面是侧风轮对风风力机透视图

侧风轮对风结构较复杂，优点是没有电时也能对风。

测风系统

风力机要能最大的捕获风能必须准确的对风，控制风力机准确对风必须知道风向，所以测量风向是第一件事。什么时候达切入风速启动风力机工作、什么时候进入额定转速、什么时候达切出风速停止风力机，最大功率与浆距角的调整都需要知道风速，所以测量风速也是必不可少的。一般风力机的切入风速约3m/s至4m/s；额定风速根据风电场的具体情况定，多数在12m/s至14m/s；切出风速多数为25m/s。

在“风力与风的测量”一节中已介绍过风向标、三杯风速仪、浆叶式风速风向仪与超声波风速风向仪。机械式风速风向仪由于造价低、易维护，在目前风力机对风中仍在广泛应用，下图就是一台风向风速仪（风向风速传感器）。

测风仪安装在机舱后部顶上，左右两套相互校验。

偏航系统

偏航系统是使风力机自动朝向风向的一套装置，包括驱动电动机、齿轮组合、控制系统装置与测风装置等。下面是一种常用的偏航系统结构示意图，在塔架上有偏航齿轮，齿轮内侧是偏航轴承，机舱底盘通过偏航轴承与塔架连接，机舱可在塔架上旋转。在机舱底盘上安装有偏航驱动电动机，通过减速箱连接小齿轮并与偏航齿轮啮合，偏航驱动电动机旋转时即可推动机舱底盘在塔架上旋转。偏航驱动电动机一般有两台至四台。

风向风速仪把信号传送到控制柜，通过微处理器处理输出控制信号，该信号控制偏航驱动电动机的运行，当风轮轴与风向有一定偏差时就启动偏航驱动电动机进行对风。

下面是该偏航系统相关装置运行的3D动画

偏航也有刹车系统，也称偏航制动器，主要为避免偏向的阵风、振荡风对齿轮造成的冲击损伤，也使偏航稳定，在故障时也会立即刹车。偏航制动器的刹车盘与刹车夹钳等相关驱动装置都在偏航轴承下面，刹车夹钳一般至少2个，都为常闭式，有关机构这里就不再图示了。

发电机输出电缆与信号电缆是从机舱通过塔架到地面，如果机舱在对风时过多朝一个方向旋转，会扭坏电缆。为避免这种情况发生，还要对偏航转数进行测量，防止单向过转。

对于尾舵对风、侧风轮对风、顺风式对风等小型风力发电机采用滑环传输电能，无需防单向过转装置。