化工儀器網技術文章
BAUMER堡盟于風力發電機的可靠編碼器和測速發電機
閱讀：852 發布時間：2015-4-22轉向迎風面
風力發電機不僅曝露于自然環境中，而且必須在惡劣的條件下可靠地運行。即使在運行20或30年后，人們仍然希望它們能夠在任何天氣中保持佳的運行狀態，提供高的經濟效益，并具有短的停機時間。要實現這些目標，需要采用精密的具有安全和性能可靠性的傳感器技術。增量式傳感器和測速發電機起著主要作用，它們必須同時滿足可靠性和耐用性方面的苛刻要求。陸上和海上風力發電機通常都會使用十多個能正確完成任務并耐受極其嚴酷的環境條件的傳感器。
如同風力發電機在尺寸、性能和結構上的有所不同，對其所用傳感器的要求也多種多樣。如果希望在該市場取得成功，就必須考慮風機制造商和業主在結構、維護和運行方面的不同需求。堡盟廣泛的產品系列融合了堡盟豐富的技術知識和多年的專業經驗，能充分滿足以上要求。堡盟集團運動控制產品部門可為風能行業中的各種應用提供滿足當前及未來要求的合適產品
轉子速度和位置反饋
為了確保風力發電機實現*性能和佳效率，必須根據風力、風向調節轉子速度。用于監測轉速的增量式傳感器可直接安裝在轉子輪轂上或者安裝在風力發電機的傳動系統上，用以獲取當前的轉子速度，并將信息傳輸至主控制器。
值編碼器可隨時提供轉子位置反饋，其大分辨率為17位，并常常采用并聯增量通道來獲得冗余速度反饋。更多的高性能產品還包括HDmag系列新型無軸承磁編碼器，這些編碼器也能地完成發電機反饋任務。憑借極其緊湊的結構設計，它們在安裝過程中允許較大的軸向和徑向容差。用于高度動態應用的無軸承編碼器可直接安裝在快速旋轉的發電機軸上，在20年時間中需完成25,000,000,000多圈。這顯然超出了球軸承的能力。大通孔直徑為740 mm的編碼器直接安裝在輪轂上。無軸承編碼器每轉產生500,000多個脈沖，憑借這一高分辨率它們可以采集相對較低的轉子轉速。
轉子葉片定位：給值編碼器提出的挑戰
轉子葉片的槳距角是風力發電機發電效率的關鍵。為了大限度地利用不同風向的風力，轉子葉片的迎風面必須與風向保持一致。由于在斷電時值編碼器也能保存位置值，并在冗余發電機重新啟動時作為參考循環，因此它們是位置反饋的產品。
值編碼器可采用通孔和軸型設計。它們集成在槳距系統中，并在偏航機構的作用下隨同每個轉子葉片移動，從而實現了冗余測量。通過可選的SSI、CANopen、Ethernet或其它現場總線接口，所采集的數值被傳輸至風力發電機的主控制器。
用于發電機反饋的編碼器
發電機轉速是風力發電場運行的重要因素：首先是確保穩定的電網供電，其次是在超過高轉速極*使風機緊急停止。實踐證明，對這些應用而言，增量式編碼器是一種可靠的選擇。由于超速開關可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發器（圖4），增量式編碼器可與之配合使用，在發電場的盈利能力和運行安全方面起著關鍵作用。通孔直徑在150 mm以內的重載編碼器產品可提供高每轉10,000個脈沖。例如，HOG 131編碼器系列的特點是具有出色的抗振性和的耐候性，是適合在高鹽分空氣和惡劣海上環境中應用的產品（圖2）。
軸型編碼器采用特殊密封，以滿足堅固性要求。憑借集成的防雷保護裝置、-40°C至+ 100°C的工作溫度以及特殊的表面保護，即使在極限條件下也能確保可靠的運行。集成的狀態監控功能（圖5）可用作故障預警系統，從而大大降低了發生意外故障的風險。由于潛在錯誤在定期維護過程中得以消除，從而避免了因傳感器故障而造成不可容忍的發電場停機時間。
機艙運動控制：值多圈編碼器實現定位
為了佳地利用主導風以確保風力發電場的發電效率高，機艙必須旋轉并與當前風向保持一致。所謂的方位角定位需要同時獲取旋轉方向和位置。該任務通常由值多圈編碼器（圖7）通過光感應或磁感應來完成。緊湊的結構、*的抗沖擊和抗振動能力以及極廣的工作溫度范圍，確保值多圈編碼器具有長期的可靠性。堡盟提供的擁有保護的編碼器解決方案可耐受高500 G的持續沖擊影響，并采用電絕緣軸有效防止軸電流的影響。
我們提供廣泛的產品選擇，包括標準化產品和定制解決方案，并充分考慮陸上和海上應用中所需分辨率和接口、現場安裝條件以及耐用性和牢固性方面的要求，以適應每一個風力發電機特定的技術和結構特點。
滿足嚴格的安全要求的堡盟編碼器系列包括大批不同機械結構的值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）。