风机靠风“吃饭”，风向飘忽不定，偏航系统起到决定作用
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一直有个疑问，日夜不停转动的大风车是如何将风能转化成电能的呢？

像飞机翅膀一样，风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，进而驱动发电机发电。风力发电机的叶片从地面看上去给人的感觉较小，但实际上这些叶片很大，普通的风电叶片都有40多米长，而目前最大的风电叶片长度已经超过100米，远超过大型客机的机翼长度。

其实，风并非“推”动风轮叶片，而是由于叶片横截面的形状上下不对称，风在通过叶片上方的时候流速大，下方的流速小。这就会导致叶片上方的压强小，下方的压强大，叶片形成叶片上下面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转。

风机如何保证发电

想要将风能转化成电能，光靠独特的翼型设计是远远不够的。风电机组的风车必须迎着风才能发电。风机工作的时候首先通过风向标寻找到风的方向，然后通过偏航系统将机头旋转到正对风吹来的方向。风是很复杂的，风机会经常测量风向并旋转机头去迎风，使风机更好地匹配风的特性，随着对风角度的增大，发电功率也会飞速增加。此外，风机叶片也会旋转，帮助风机更好的适应风的大小。

直驱永磁技术

传统的风力发电机是利用风带动风车叶片旋转，然后再通过增速机等多个齿轮组将旋转的速度提升后，来驱动发电机发电的。这是一个很长的传动过程，能量在传送过程中必然会出现损耗。

而直驱永磁技术省去齿轮箱等复杂的传送结构，大大减少了损失，提高了发电效率，保证了运行的可靠性。直驱永磁发电的转子由超过1300磁钢组成，核心部件由稀土材料组成，可以在不消耗任何电能的情况下产生强大磁场，保证了机组强大的发电能力。当风吹动叶片后，线圈不断切割磁场线从而产生电能。这就是风能转化成电的原因。

并入电网

风电机组发出的电力，能够直接送入电网供人们使用吗？想要安全的将风电并入电网供人们使用，风机侧电流与入网侧电流就需要经过电箱处理。风机产生的电压处于不断变化的，而电网对流入的电压有严格的要求。这个时候就需要有一个变压器，对已经产生的风电进行处理。经过处理以后，所有的机组就可以输出一个统一的电压，风电就可以实现安全传输了。

那么，加入风向发生变化了，风力发电机方向变不变呢？

风的方向是随时间不断变化的，而风力发电机必须迎着风向才能最大效率的利用风能，因此风电机组的机舱也必须跟随着风向的变化来不断改变方向，以保证始终处于迎风状态，这就需要一个系统能够测得风向并根据测得风向控制机舱旋转对风，这就是我们将要介绍的偏航系统。

偏航系统的主要作用有三个：

其一是与风力发电机组的控制系统相配合，调节整个机舱的对风位置，根据风速仪和风标仪的传感检测，自动使风轮对准风向，以提高风电机组的发电效率。

其二是自动偏航过程中提供必要的周向阻尼力矩，以保证风力发电机组的安全运行。（对风过程的平稳、防止竖直方向的运动）

其三很多小伙伴比较关心的一个问题如果没有偏航系统会怎样？

机舱可以顺时针旋转，也可以逆时针旋转。机舱旋转电缆也跟着旋转，如果任机舱朝同一方向旋转，电缆就会扭得和麻花一样随时都会被扯断！

因此，偏航系统的作用是为了避免电缆过度扭转产生撕裂而采取的解缆措施，保护电缆不被扭断。

偏航系统的组成

偏航系统主要由偏航轴承、偏航驱动器、偏航制动器、偏航编码器几个部分组成。

偏航驱动器

在风力发电中，叶轮应该总是处在对风状态，以便于风轮最大程度的吸收风能。偏航驱动就起转动机舱使叶轮对风的作用。

偏航轴承

承载机组中主要部件的重量，并传递气动推力到塔架，轴承中含有齿圈，偏航驱动机构中的小齿轮与之啮合，偏航时驱动轴承旋转从而转动机舱。

偏航编码器

主要作用是在风机偏航过程中记录风机旋转角度。

偏航制动器

偏航刹车，用于偏航对风后固定机舱位置。

此外，偏航实现其功能，必须采集到风向与风速，风向标与风速仪就是实现这个功能的。

了解了各部件作用，再来看看偏航对风过程

1.当外界环境风向变化时，机舱顶部的风向标会把风向的变化情况传递给控制柜；

2.控制柜经过分析，如果风向标采集的风向数据达到了偏航的边界条件，便向偏航驱动器发出动作指令；

3.偏航驱动将转矩传递给偏航轴承，通过偏航轴承内外圈的相对转动最终实现机舱的转动；

4.偏航时，偏航编码器也会随之转动，记录旋转角度，达到对风角度时停止偏航，偏航制动器制动。

偏航常见故障及可能原因

1、 齿圈齿面磨损原因

（1）齿轮副的长期啮合运转；

（2）相互啮合的齿轮副齿侧间隙中渗入杂质；

（3）润滑脂严重缺失使得齿轮副处于干摩擦状态。

2、异常噪声原因

（1）润滑油或润滑脂严重缺失；

（2）偏航阻尼力矩过大；

（3）齿轮副轮齿损坏；

（4）偏航驱动状态中油位过低。

3、 偏航定位不准确原因

（1）风向标信号不准确；

（2）偏航系统阻尼力矩过大或过小；

（3）偏航制动力矩达不到机组设定值；

（4）偏航系统的偏航齿圈与偏航驱动装置的齿轮之间的齿侧间隙过大。

文章来源： 科技运工，工程师之窗