小細節成就大不同
文:劉滿柏2013年6月
導語:雖然編碼器在整個風力發電機組中只占一小部分,但不可否認,在整個風機系統中,它肩負著關鍵安全性、可靠性的重任。
在風力發電機中,編碼器主要應用在變槳、偏航定位和發電機測速方面,工作環境惡劣。其關鍵因素是信號的長期穩定,因為停機或更換備件不僅昂貴,而且費時。
雖然編碼器在整個風力發電機組中只占一小部分,但不可否認,在整個風機系統中,它肩負著關鍵安全性、可靠性的重任。
目前,市場上許多用于位置和速度測量的編碼器產品,從功能特點和規格參數上看,十分相似。然而,風電領域不同用戶對于產品的需求卻有所不同。
本期特別推薦的庫伯勒公司,其編碼器、計算器和傳輸技術由于在使用環境上的細節改變而使得應用表現大不同。
細節1:最大限度的防海水能力
庫伯勒提供的編碼器外殼是具有防海水保護層,適用于近海或海洋設備中使用,依照IEC68-2-11標準,庫伯勒的編碼器已經通過了672小時的鹽霧測試驗證。而在要求較高的汽車行業實驗中,普通汽車實驗時間最長只能達120小時。
細節2:耐高、低溫特性
風機在裝配車間和風場的工作溫度是完全不同的,所以要求編碼器要能在一定的工作溫度范圍內使用。在不同的地方,白天與夜間、夏季與冬季,溫度的變化很大,然而要保證停機后的重新啟動和信號的穩定性。對于這種極端條件的要求,庫伯勒編碼器可在-40°C到+90°C的溫度范圍內工作,避免過冷或過熱對位置的監測和速度的測量造成影響。
耐高溫型的編碼器,最高可在105°C的高溫環境下工作,這種耐高溫編碼器對于在滑環內部和氣溫較高的風場使用,起到關鍵的作用。
發電機的速度測量對整個風場的控制系統有非常重要的意義。要求高精度、高分辨率的編碼器對動態旋轉進行控制,為控制器提供實時的旋轉信息。
庫伯勒的編碼器在發電機后端的惡劣環境中工作是非常可靠的,塑料絕緣內襯能夠隔離軸電流,保護編碼器 軸承不被損壞。而且配多種備選的連接件,精度高,而且安裝簡單。
庫伯勒與客戶合作中,通過了一些產品特殊測試,例如:高壽命測試(HALT),在此測試過程中,將編碼器放到一個極端的溫度環境里,進行溫度驟變的測試,體現出庫伯勒編碼器的優良品質。
細節3:監測輪轂和發電機之間的轉速差
庫伯勒提供用于冗余監控的速率表或頻率顯示儀。它們可以監控輪轂轉子和發電機的速度差異,觸發繼電器 使安全控制鏈的安全抱閘動作,避免超速發生。
編碼器將速度信息匯集到控制器進行比對,然后由控制器將信息發送到風機的控制回路中。風力發電機組的速度檢測是必要的,因為大多數風機輪轂的轉速很低,但通過變速齒輪,發電機的轉速很高。
為了檢測輪轂和發電機之間的不同轉速,庫伯勒可以提供安全可靠的計數器產品,這意味著可以避免由于速度偏差,造成的超速情況的發生。
同時,庫伯勒的計時器也可準確的記錄并入電網的發電量,而且即使沒有電源的情況下,庫伯勒的機電式計數器也可正常工作。庫伯勒的計數器產品,無論在速度測量,還是運行時間的計時,都可以獨立使用,無需與控制器連接。
細節4:在高海拔的功能安全特性
目前,風力發電機組已被安裝到越來越多的地方。除了現在海上風場和山區風場的大量建立,高海拔地區的風場也在被逐漸開發,即使這些地方的運輸和風電并網是一個很大問題,但其優勢也非常明顯。
人口稀少,風力資源豐富,這些都是決定風場建立的因素。同時,也給整機廠商和零部件廠商帶了新的挑戰。庫伯勒公司的編碼器可以應用到海拔3000米以上的區域,由于高品質的電子和外殼部件,較低的大氣壓力和 較大的氣溫變化,都不會對產品造成任何影響。
具體方案
變槳應用:Sendix(圣蒂科思)絕對式編碼器
概況:變槳系統通過Sendix系列絕對式編碼器對轉子的葉片角度進行測量,然后通過變槳控制器進行調整。附帶的增量信號或Sin/Cos信號可以用于變頻器的對變漿過程的速度控制。
如果有更高的安全需求,庫伯勒可在編碼器中集成一個旋轉變壓器,將旋轉變壓器信號發送到變頻器上。
這些模擬信號可作為變頻器對旋轉速度控制和方向判斷的數據源。
強壯的旋轉變壓器和精準的編碼器相互獨立。該冗余系統增加了當風機出現故障時槳葉能夠安全收起的有效性和可靠性。
優勢1:可靠、抗電池干擾
庫伯勒絕對多圈編碼器采用精確的光學掃描系統。由于采用純光學系統,所以編碼器不需要電池來保證圈數的儲存。而且保證100%的抗電磁干擾,即使在電磁抱閘附近也能正常工作,不受影響。
優勢2:彈性安裝
庫伯勒的絕對單圈和多圈編碼器可以直接安裝到槳葉驅動軸上,也可以安裝在行星齒輪上與輪轂槳葉齒圈嚙合使用。包括行星齒輪、安裝支架、防護罩等必要的安裝輔件已經預裝成為部件單元,可以確保在任何現場快速、安全的安裝在相應的位置,包括野外施工現場。
彈性安裝系統確保齒輪與齒圈的緊密嚙合,并吸收過載力,以確保編碼器軸承不被損壞。同時,在變槳和偏航上使用的庫伯勒編碼器,編碼器本身可附帶復位按鈕,不僅可以通過控制器發出的信號將編碼器復位到原點,而且在現場安裝調試時,也可按動復位按鈕使槳葉復位到原點或至參考位置。這對于有限的輪轂環境內進行 維護和調試非常有幫助。
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