科普丨偏航系统是如何让风电机组“追风”的？

向日葵因尽可能多地接收阳光进行光合作用，花盘会随着太阳位置转动而得名，风电机组偏航系统让风电机组同样具备了“追光/追风”的能力。

风是变化无常的，风向时刻都在改变。偏航系统通过风向标实时监测风向，如同向日葵感知阳光方向一般，当风向发生变化且超过一定阈值时，偏航系统迅速做出反应，驱动机舱带动风轮转动，直至正对风向，以最大化捕获风能，提升发电效率。

风电机组偏航系统是驱动风电机组的机舱在水平方向旋转，使其风轮时刻正对风向，从而实现风能的高效利用。当风向发生变化时，安装在机舱顶部的风向标会实时监测风向角度，并将信号传输给控制系统。控制系统经过分析计算后，向偏航电机发出指令，驱动偏航齿轮带动机舱缓慢转动，直至风轮重新对准风向。

偏航系统性能的优劣，直接影响风电机组的发电效率和使用寿命。据行业数据统计，一套高效运行的偏航系统，能使风电机组的发电效率提升10%-15%。反之，若偏航系统出现故障，导致风轮与风向夹角过大，不仅会造成发电量显著损失，还可能因受力不均加剧机组部件磨损，大幅缩短风机的使用年限。

偏航系统主要由机械传动部件、电气控制部件和制动部件三大部分构成。

机械传动部件包括偏航轴承、偏航齿轮、偏航电机等。偏航轴承如同整个系统的“关节”，支撑着机舱的重量，并为其旋转提供稳定的支点；偏航齿轮则与偏航电机相连，通过齿轮间的啮合传动，将电机的动力传递给机舱，实现旋转动作。

电气控制部件由风向标、控制器、传感器等组成。风向标实时监测风向，传感器则负责监测机舱的旋转角度和速度等信息，控制器根据这些数据进行分析和计算，精准控制偏航电机的启停和转动方向。

制动部件常见的有电磁制动器和液压制动器。当机舱调整到合适位置后，制动部件迅速动作，将机舱牢牢固定，防止因风力波动导致机舱晃动，保证风机稳定运行。

在实际运行中，偏航系统并非时刻处于工作状态。当风向变化角度小于一定阈值（通常为10°-15°）时，为避免频繁转动带来的磨损，系统不会启动。只有当风向变化超过该阈值，才会触发偏航动作。同时，为防止机舱过度旋转导致电缆缠绕，系统还设有解缆装置，当机舱累计旋转圈数达到设定值时，自动进行解缆操作。

偏航系统的日常维护至关重要。定期检查偏航齿轮的润滑情况，及时补充或更换润滑脂，可有效减少齿轮磨损；检查偏航电机和制动器的工作状态，确保其在需要时能正常运行；对电气控制部件进行除尘和线路检测，防止因灰尘积累或线路故障影响系统的正常工作。某风电场因忽视偏航系统的维护，导致偏航齿轮润滑不足，最终出现齿轮严重磨损，造成机组停机维修长达一周，直接经济损失数十万元。