產(chǎn)品簡述

精確轉(zhuǎn)向迎風面

　　風力發(fā)電機不僅曝露于自然環(huán)境中，而且必須在最惡劣的條件下絕對可靠地運行。即使在運行20或30年后，人們?nèi)匀幌Ｍ鼈兡軌蛟谌魏翁鞖庵斜３肿罴训倪\行狀態(tài)，提供最高的經(jīng)濟效益，并具有最短的停機時間。要實現(xiàn)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(shù)。增量式傳感器和測速發(fā)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(fā)電機通常都會使用十多個能正確完成任務(wù)并耐受極其嚴酷的環(huán)境條件的傳感器。如下描述Baumer 堡盟編碼器在風力發(fā)電機中應(yīng)用。

如同風力發(fā)電機在尺寸、性能和結(jié)構(gòu)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(yè)主在結(jié)構(gòu)、維護和運行方面的不同需求。堡盟廣泛的產(chǎn)品系列融合了堡盟豐富的技術(shù)知識和多年的專業(yè)經(jīng)驗，能充分滿足以上要求。堡盟集團運動控制產(chǎn)品部門可為風能行業(yè)中的各種應(yīng)用提供滿足當前及未來要求的合適產(chǎn)品（圖1、圖2）。

圖1：十多個編碼器和測速發(fā)電機在確保風力發(fā)電機安全可靠、經(jīng)濟高效和長期穩(wěn)定地運行方面具有不可忽視的作用。

圖2：一站式解決方案：多年以來，堡盟與著名風力發(fā)電機制造商密切合作，精心開發(fā)定制解決方案。其廣泛的產(chǎn)品選擇幾乎可以滿足任何應(yīng)用要求。

轉(zhuǎn)子速度和位置反饋

       為了確保風力發(fā)電機實現(xiàn)頂級性能和最佳效率，必須根據(jù)風力、風向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度。用于監(jiān)測轉(zhuǎn)速的增量式傳感器可直接安裝在轉(zhuǎn)子輪轂上或者安裝在風力發(fā)電機的傳動系統(tǒng)上，用以獲取當前的轉(zhuǎn)子速度，并將信息傳輸至主控制器。

       絕對值編碼器可隨時提供轉(zhuǎn)子位置反饋，其最大分辨率為17位，并常常采用并聯(lián)增量通道來獲得冗余速度反饋。更多的高性能產(chǎn)品還包括HDmag系列新型無軸承磁編碼器，這些編碼器也能精確地完成發(fā)電機反饋任務(wù)。憑借極其緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)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(tài)應(yīng)用的無軸承編碼器可直接安裝在快速旋轉(zhuǎn)的發(fā)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。最大通孔直徑為740 mm的編碼器直接安裝在輪轂上（圖3）。無軸承編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生500,000多個脈沖，憑借這一高分辨率它們可以精確采集相對較低的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。

圖3：最大通孔直徑為740 mm的無軸承增量式或絕對值編碼器直接安裝在轉(zhuǎn)子輪轂上。

轉(zhuǎn)子葉片定位：給絕對值編碼器提出的挑戰(zhàn)

轉(zhuǎn)子葉片的槳距角是風力發(fā)電機發(fā)電效率的關(guān)鍵。為了最大限度地利用不同風向的風力，轉(zhuǎn)子葉片的迎風面必須與風向保持一致。由于在斷電時絕對值編碼器（圖4）也能保存位置值，并在冗余發(fā)電機重新啟動時作為參考循環(huán)，因此它們是位置反饋的首選產(chǎn)品。

絕對值編碼器可采用通孔和軸型設(shè)計。它們集成在槳距系統(tǒng)中，并在偏航機構(gòu)的作用下隨同每個轉(zhuǎn)子葉片移動，從而實現(xiàn)了冗余測量。通過可選的SSI、CANopen、Ethernet或其它現(xiàn)場總線接口，所采集的數(shù)值被傳輸至風力發(fā)電機的主控制器。

圖4：轉(zhuǎn)子葉片變漿控制：對采用SSI、CANopen或任何其它現(xiàn)場總線接口以及以太網(wǎng)技術(shù)的絕對值編碼器提出的完美挑戰(zhàn)。

用于發(fā)電機反饋的編碼器

發(fā)電機轉(zhuǎn)速是風力發(fā)電場運行的重要因素：首先是確保穩(wěn)定的電網(wǎng)供電，其次是在超過最高轉(zhuǎn)速極限時使風機緊急停止。實踐證明，對這些應(yīng)用而言，增量式編碼器是一種可靠的選擇。由于超速開關(guān)可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發(fā)器（圖5），增量式編碼器可與之配合使用，在發(fā)電場的盈利能力和運行安全方面起著關(guān)鍵作用。通孔直徑在150 mm以內(nèi)的重載編碼器產(chǎn)品可提供最高每轉(zhuǎn)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極佳的耐候性，是適合在高鹽分空氣和惡劣海上環(huán)境中應(yīng)用的完美產(chǎn)品（圖6）。

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℃至100℃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(tài)監(jiān)控功能（圖7）可用作故障預(yù)警系統(tǒng)，從而大大降低了發(fā)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(fā)電場停機時間。

圖5：由于超速開關(guān)可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發(fā)器，增量式編碼器或測速發(fā)電機可與之配合使用，在發(fā)電場的盈利能力和運行安全方面起著關(guān)鍵作用。

圖6：例如，HOG 131編碼器系列的特點是具有出色的抗振性和極佳的耐候性，是適合在高鹽分空氣和惡劣海上環(huán)境中的應(yīng)用的完美產(chǎn)品

圖7：通過集成的狀態(tài)監(jiān)控功能（EMS – 增強監(jiān)測系統(tǒng)）進一步增強安全性：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(fā)電場停機時間

機艙運動控制：絕對值多圈編碼器實現(xiàn)精確定位

為了最佳地利用主導風以確保風力發(fā)電場的發(fā)電效率最高，機艙必須旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)方向和位置。該任務(wù)通常由絕對值多圈編碼器（圖8）通過光感應(yīng)或磁感應(yīng)來完成。緊湊的結(jié)構(gòu)、極高的抗沖擊和抗振動能力以及極廣的工作溫度范圍，確保絕對值多圈編碼器具有長期的可靠性。堡盟提供的擁有專利保護的編碼器解決方案可耐受最高500 G的持續(xù)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(chǎn)品選擇，包括標準化產(chǎn)品和定制解決方案，并充分考慮陸上和海上應(yīng)用中所需分辨率和接口、現(xiàn)場安裝條件以及耐用性和牢固性方面的要求，以適應(yīng)每一個風力發(fā)電機特定的技術(shù)和結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的絕對值和增量式編碼器（圖9），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）。

圖8：精確的機艙運動控制：對于所謂的方位角定位，必須同時獲取旋轉(zhuǎn)方向和位置，這通常采用絕對值多圈編碼器來完成。

圖9：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(jié)構(gòu)的絕對值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）

圖10：令人印象深刻的風力發(fā)電機需要大量可靠的傳感器，確保長期、高效、安全的可再生能源供給。