偏航系统是风力发电机组中用于控制风轮方向的关键子系统，其核心功能是通过调整风轮朝向以最大化风能捕获效率。以下是关于偏航系统的综合说明：

一、核心功能

风向跟踪

通过风传感器实时监测风速和风向变化，将信号传递给控制系统，驱动偏航电机调整风轮方向，使其始终对准风向。

电缆保护

在风轮偏航过程中，机舱引出的电缆可能因长度变化产生缠绕风险。偏航系统配备解缆装置，当电缆达到设计缠绕阈值时自动解除缠绕，防止电缆断裂或失效。

二、系统组成

感知元件

- 风向传感器：

检测风速矢量方向，将信号传递给控制器。

- 偏航角度编码器：记录风轮偏航角度，反馈给控制系统。

控制单元

- PLC（可编程逻辑控制器）：

接收传感器信号，计算10分钟平均风向，并与目标角度比较后生成控制指令。

执行机构

- 偏航电机：

根据控制指令驱动，通过减速机（如行星齿轮减速器）将力矩传递至回转体大齿轮，带动风轮偏航。

- 偏航制动器：调整完成后锁定风轮位置，防止因风速波动导致的二次偏航。

三、工作原理

主动偏航流程

- 风向变化时，传感器将信号传递给PLC，PLC计算目标偏航角度并驱动电机转动。电机通过减速器将力矩传递至风轮，实现快速转向。

- 调整完成后，制动器启动锁定风轮位置，电机停止工作。

被动偏航机制

- 部分小型机组采用重力或液压锁紧装置，在风速稳定时保持风轮方向，无需持续动力驱动。

四、重要性

偏航系统是风力发电机组提高风能利用效率的核心部件，直接影响机组稳定性和发电量。主动偏航系统通过精确控制风轮方向，可提升风能捕获效率达20%-25%。同时，其电缆保护功能可降低维护成本，延长设备寿命。

综上，偏航系统通过集成感知、控制和执行功能，确保风力发电机组在复杂风场中高效稳定运行。