前言:陸上和海上風(fēng)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(yán)酷的環(huán)境條件的傳感器。
　　
　　風(fēng)力發(fā)電機不僅曝露于自然環(huán)境中，而且必須在zui惡劣的條件下可靠地運行。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?的運行狀態(tài)，提供zui高的經(jīng)濟效益，并具有zui短的停機時間。要實現(xiàn)這些目標(biāo)，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(fēng)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(yán)酷的環(huán)境條件的傳感器。
　　
　　如同風(fēng)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(fēng)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(fēng)能行業(yè)中的各種應(yīng)用提供滿足當(dāng)前及未來要求的合適產(chǎn)品（圖1a、圖1b）。　　圖1a：十多個編碼器和測速發(fā)電機在確保風(fēng)力發(fā)電機安全可靠、經(jīng)濟和長期穩(wěn)定地運行方面具有不可忽視的作用。　　圖1b：一站式解決方案：多年以來，堡盟與風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機實現(xiàn)*性能和*效率，必須根據(jù)風(fēng)力、風(fēng)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(fēng)力發(fā)電機的傳動系統(tǒng)上，用以獲取當(dāng)前的轉(zhuǎn)子速度，并將信息傳輸至主控制器。
　　
　　值編碼器可隨時提供轉(zhuǎn)子位置反饋，其zui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。zui大通孔直徑為740mm的編碼器直接安裝在輪轂上（圖6）。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采集相對較低的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。　　圖6：zui大通孔直徑為740mm的無軸承增量式或值編碼器直接安裝在轉(zhuǎn)子輪轂上。
　　
　　轉(zhuǎn)子葉片定位：給值編碼器提出的挑戰(zhàn)
　　
　　轉(zhuǎn)子葉片的槳距角是風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電效率的關(guān)鍵。為了zui大限度地利用不同風(fēng)向的風(fēng)力，轉(zhuǎn)子葉片的迎風(fēng)面必須與風(fēng)向保持一致。由于在斷電時值編碼器（圖3）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產(chǎn)品。　　圖3：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)的值編碼器提出的挑戰(zhàn)。
　　
　　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(fēng)力發(fā)電機的主控制器。
　　
　　用于發(fā)電機反饋的編碼器
　　
　　發(fā)電機轉(zhuǎn)速是風(fēng)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zui高轉(zhuǎn)速極*使風(fēng)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4），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。　　圖4：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。
　　
　　通孔直徑在150mm以內(nèi)的重載編碼器產(chǎn)品可提供zui高每轉(zhuǎn)10,000個脈沖。例如，HOG131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(huán)境中應(yīng)用的產(chǎn)品（圖2）。　　圖2：例如，HOG131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(huán)境中的應(yīng)用的產(chǎn)品
　　
　　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?？煽康倪\行。集成的狀態(tài)監(jiān)控功能（圖5）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(fēng)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：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：值多圈編碼器實現(xiàn)定位
　　
　　為了*地利用主導(dǎo)風(fēng)以確保風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電效率zui高，機艙必須旋轉(zhuǎn)并與當(dāng)前風(fēng)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)通常由值多圈編碼器（圖7）通過光感應(yīng)或磁感應(yīng)來完成。緊湊的結(jié)構(gòu)、*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zui高500G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。　　圖7：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，這通常采用值多圈編碼器來完成。
　　
　　我們提供廣泛的產(chǎn)品選擇，包括標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)力發(fā)電機特定的技術(shù)和結(jié)構(gòu)特點。
　　
　　滿足嚴(yán)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)的值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC62061）和PLe標(biāo)準(zhǔn)（ENISO13849-1）。　　圖8：滿足嚴(yán)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)的值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC62061）和PLe標(biāo)準(zhǔn)（ENISO13849-1）　　圖9：令人印象深刻的風(fēng)力發(fā)電機需要大量可靠的傳感器，確保長期、、安全的可再生能源供給。