風力發(fā)電機組的對風裝置較復雜，風輪安裝在機艙前端，機艙安裝在塔架上，機艙能以塔架軸線為軸轉(zhuǎn)動，使風輪面對來風。在機艙與塔架間安裝有一套設備來實現(xiàn)風力機的對風。這套設備稱為偏航系統(tǒng)，包括偏航軸承、偏航齒輪、偏航驅(qū)動電動機、偏航制動裝置、控制系統(tǒng)與測風裝置等。

風力機要能最大的捕獲風能必須準確的對風，控制風力機準確對風必須知道風向，所以測量風向是第一件事。什么時候達到切入風速啟動風力機工作、什么時候進入額定轉(zhuǎn)速、什么時候達到切出風速停止風力機，最大功率與漿距角的調(diào)整都需要知道風速，所以測量風速也是必不可少的。一般風力機的切入風速約3m/s至4m/s；額定風速根據(jù)風電場的具體情況定，多數(shù)在12m/s至14m/s；切出風速多數(shù)為25m/s。

在“風力與風的測量”一節(jié)中已介紹過風向標、三杯風速儀、漿葉式風速風向儀。機械式風速風向儀由于造價低、易維護，在目前風力機對風中仍在廣泛應用，圖1是一臺風向標與一臺三杯風速儀。測風儀安裝在機艙后部頂上，左右兩套相互備用與相互校驗。

超聲波風速風向儀應用也很普及，常與機械式風速風向儀同時應用。目前多普勒測風激光雷達也在一些大型風力發(fā)電機組應用。

偏航系統(tǒng)包括偏航軸承、偏航驅(qū)動電動機、偏航制動裝置、控制系統(tǒng)等。下面介紹一種常用偏航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

偏航軸承上集成了偏航齒輪，其結(jié)構(gòu)參見風力發(fā)電機的軸承課件。

在塔架頂端的塔筒法蘭上安裝偏航軸承，偏航軸承的外圈固定在塔架頂端的塔架上法蘭上，偏航軸承的內(nèi)圈將用來安裝機艙底盤。偏航軸承有很強的軸向承重能力、能承受徑向沖擊力與傾覆力矩，在偏航軸承外圈的外圍集成著偏航齒輪，見圖2。

機艙的轉(zhuǎn)動是靠偏航驅(qū)動電機帶動的，電動機通過減速箱連接小齒輪，小齒輪與偏航齒輪嚙合，小齒輪轉(zhuǎn)動將圍繞偏航齒輪外周轉(zhuǎn)動。見圖3

把機艙底盤安裝在偏航軸承的內(nèi)圈上，機艙底盤是安裝風力發(fā)電機設備的地方，也叫機架。機艙底盤上安裝有偏航驅(qū)動電機，本模型有2臺偏航驅(qū)動電機，2臺驅(qū)動電機同步運行，帶動機艙以塔架軸線為軸轉(zhuǎn)動，見圖4。偏航驅(qū)動電動機一般有兩臺至四臺，M瓦級以上的風力機會多至6至8臺。

在圖5中顯示了偏航系統(tǒng)主要部件的布置

圖6是有完整機座（剖開圖）的偏航系統(tǒng)圖。

風向風速儀把信號傳送到控制柜，通過微處理器處理后輸出控制信號，該信號控制偏航驅(qū)動電動機的運行，當風輪軸與風向有一定偏差時就啟動偏航驅(qū)動電動機進行對風。

偏航系統(tǒng)實現(xiàn)偏航對風，對風后還要使風力發(fā)電機組機艙保持穩(wěn)定位置，就需要一套制動裝置。偏航制動裝置主要由偏航制動盤與偏航制動鉗組成。偏航制動盤與偏航軸承外圈一同固定在塔架上法蘭上，見圖2。偏航制動鉗安裝在機艙底盤上，見圖3、圖4、圖5。

圖7左是偏航制動鉗外觀圖，圖7右是偏航制動鉗剖面示意圖，這是一個常開型無彈簧復位液壓制動鉗。在制動鉗上半部有一個活塞缸，缸內(nèi)有活塞，活塞下端是摩擦片，當高壓油進入活塞缸，推動活塞向下移動，使摩擦片緊壓在制動盤上。制動鉗下半部結(jié)構(gòu)完全相同，高壓油進入活塞缸推動活塞向上移動。這樣上下活塞一同加壓，夾緊制動盤，起到制動作用。 通常每個偏航制動鉗上下各有3個活塞缸。較小的風力機有4-6個制動鉗，大的風力機有十幾個制動鉗。

偏航制動鉗在對風時也會有一定的油壓，對制動盤進行輕微制動，工作在阻尼制動狀態(tài)，使機艙對風轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。在對風后則加大油壓制動，使機艙穩(wěn)定，避免對偏航齒輪的沖擊。

發(fā)電機輸出電纜與信號電纜是從機艙通過塔架到地面，小微型風力發(fā)電機在偏航轉(zhuǎn)軸處裝有滑環(huán)裝置，發(fā)電機輸出電纜通過滑環(huán)連接塔架內(nèi)的電纜，通過滑環(huán)向外輸送電力，風力機發(fā)生多圈的偏航轉(zhuǎn)動也不會扭壞電纜。

對于中大型風力發(fā)電機，輸出電壓高、電流大，滑環(huán)無法承受，發(fā)電機輸出電纜一直連到塔底配電箱，如果機艙在對風時過多朝一個方向旋轉(zhuǎn)，會扭壞電纜。

要對偏航角度進行測量，防止單向過轉(zhuǎn)扭壞電纜。安裝偏航編碼器（偏航傳感器），也稱為扭纜傳感器。編碼器的檢測齒輪與塔架的偏航齒輪緊密嚙合，見圖3、圖4。圖8是網(wǎng)上的偏航編碼器實物圖。

當機座轉(zhuǎn)動時編碼器可測出轉(zhuǎn)動角度，編碼器內(nèi)采用光電編碼盤，每轉(zhuǎn)一個齒輸出若干脈沖，精度很高。控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)單向偏航轉(zhuǎn)動過度時，就停機，反向偏航旋轉(zhuǎn)進行解扭。當電纜扭轉(zhuǎn)超過2圈（720度），就啟動解扭，使電纜扭轉(zhuǎn)角度在180度之內(nèi)。

中小型風力機也可以采用電磁感應轉(zhuǎn)速傳感器直接對偏航齒輪的齒計數(shù)，實現(xiàn)偏航轉(zhuǎn)角的測量。

圖9是從網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載的實物照片，照片中有偏航驅(qū)動電機、偏航編碼器等偏航設備。

有的風力機利用偏航驅(qū)動電動機進行磁力剎車，使制動更平穩(wěn)。

有些中小型風力機的偏航軸承采用滑動軸承，可降低偏航系統(tǒng)的成本，這里就不做介紹了。

下面是風力機模型偏航系統(tǒng)相關(guān)裝置運行的3D動畫 ?