• 關鍵詞： 堡盟 編碼器 風機主電機
• 摘要：堡盟集團是一家總部設在瑞士的國際領先的傳感器和系統(tǒng)制造商，堡盟的編碼器在風機上用于主發(fā)電機的速度反饋已有多年的應用經驗，世界上主流的風機制造商無不例外的首選和使用堡盟的編碼器。而編碼器在風機里是一個相當重要的傳感器部件，它的可靠性影響了供電的質量。所以本文將重點談談如何為風機發(fā)電機配置最適合的編碼器。

　　當前由于全球能源供應緊張，由此造成的環(huán)境問題也日漸突出，單風能具有儲量大，分布廣泛，清潔務無污染等特點，由此發(fā)展風力發(fā)電成了全世界各國能源界的共識。
　　我們國家也不例外，國家早在三年前就制定了相關政策支持和鼓勵發(fā)展我們國內的風電建設及風電裝備制造。在這樣的政策的指引下，國內的風電建設和裝備制造發(fā)展的如火如荼，由其這兩年裝機容量更是以差不多100％的速度遞增，造就了一大批的風機設備生產廠商，據不完全統(tǒng)計，至08年底，在國內的本地和外資風機生產企業(yè)已超過60家。這其中外資企業(yè)有很多本身的技術優(yōu)勢，這些企業(yè)已發(fā)展多年，在本國乃至全世界已有相到多的風機開發(fā)，組裝，調試，運行經驗。我們國內風機企業(yè)大部分是購買許可證，引進，消化吸收階段。往往國外的風機技術在設計時只考慮了他們本國或本地區(qū)的氣候，安裝和使用條件，而我們國家幅原遼闊，東西和南北的氣候和使用條件有很大差別，這就造成了國外運行好好的風機在國內風廠上有時故障頻頻，原因當然是多方面的，其中一個重要原因是安裝了不適合應用的關鍵零部件。
　　堡盟集團是一家總部設在瑞士的國際領先的傳感器和系統(tǒng)制造商，堡盟的編碼器在風機上用于主發(fā)電機的速度反饋已有多年的應用經驗，世界上主流的風機制造商無不例外的首選和使用堡盟的編碼器。而編碼器在風機里是一個相當重要的傳感器部件，它的可靠性影響了供電的質量。所以本文將重點談談如何為風機發(fā)電機配置最適合的編碼器。  
　　搞風力發(fā)電的大家都知道，主流風機通常有直驅和雙饋兩種，我們國內比較成熟的有850千瓦和1.5兆瓦的風機，目前已經成批量生產。我們國內還有一些走在前列的一些風機企業(yè)，在不斷地開發(fā)新的大功率的風力發(fā)電機組，比如說像2兆瓦和3兆瓦甚至5兆瓦以上的風機。但由于風機越大，對運行和電網安全要求就更高，它的控制系統(tǒng)技術更加復雜，對風機里的器件要求將更高。
　　堡盟作為在風力發(fā)電行業(yè)元器件的首選供應商，我們歐洲總部和國外的風機廠有多年的合作經驗，其中的優(yōu)勢在于我們堡盟集團旗下有一個子品牌，叫BaumerHuebner編碼器品牌。它從事重載編碼器技術的研發(fā)和生產，已有75年的歷史，也就說他們在重載行業(yè)的話，已經有70多年的產品開發(fā)和應用經驗。在一些大型的傳動，包括對大型發(fā)電機的速度測量，有相當多的現場經驗和應用經驗。由其在風力發(fā)電行業(yè)全球知名的風機廠商無不采用BaumerHuebner的產品用于他們的發(fā)電機測速，那我們的重載編碼器又有什么與眾不同的特點，讓我們先來了解一下什么是重載編碼器技術。
　　重載編碼器能夠承受常常使標準編碼器故障的應用和環(huán)境，堅固的設計在于內在不同的: 由于第一層防線, 重載編碼器集合了帶能阻止液體和微粒進入外殼的反向凹槽的迷宮式密封。這些密封允許重載編碼器暴露在潮濕, 極端溫度,化學, 和超過傳統(tǒng)編碼器容限的振動環(huán)境中（如圖1）。
　　除此而外, 更大的軸承安裝在包含傳感器電路的壓鑄外殼的另一側。雖然這些編碼器大都占用更大的空間, 他們具有預應力的軸能夠承受更大的軸向和徑向力矩— 因此重載編碼器能在最大500g的沖擊下工作和可靠運行在-50 to  100?C的環(huán)境下。
　　陶瓷球軸承(在外殼和編碼器軸之間帶特殊絕緣電阻)阻止來自大型交流電機和發(fā)電機產生的軸電流。流經編碼器外殼和地之間的電壓, 軸電流由于電火花腐蝕造成球軸承的長期損壞（圖2）。
　　在所有的編碼器中,傳感器電路和編碼盤位于編碼器外殼的軸承之間。然而, 在重載編碼器中, 編碼盤是用金屬材料來替代玻璃或塑料。玻璃編碼盤很容易由于沖擊而擦傷和破裂。塑料編碼盤非常耐沖擊, 但是在高溫時更可能彎曲和變形。塑料編碼盤更可能在化學腐蝕環(huán)境下故障。金屬盤更能忍受沖擊,加熱,和化學物質,而不會故障。
　　重載編碼器的壓鑄外殼允許軸長度在軸承間延伸來安裝第二個編碼器設備或機械式超速開關。第二個設備在超過額定值時超速開關動作并電子系統(tǒng)獨立于第一個系統(tǒng), 為安全特別需要的應用提供冗余信號。比如, 如果風力發(fā)電機因暴風旋轉太快, 輔助系統(tǒng)使發(fā)電機減速來避免發(fā)電機損壞。
　　為避免輸出信號故障, 特殊防護的大端子盒能提供在電磁環(huán)境(EMC)的保護。編碼器帶大端子盒的設計使端子盒能夠180旋轉以定位左面或右面接線方向。這便利了編碼器的安裝。除了其他測試之外, 重載編碼器通過振動,連續(xù)沖擊,灰塵保護, 和噴水測試。

　　　　　　　　　　　　　　　圖1  　　　　　　　　　　　　　　                                  ??                                   

圖2

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　　我們也收集了國內外的信息，包括跟國外大型做風力發(fā)電機的合作，他們提供怎樣的型號，用在不同功率的風力發(fā)電機上。我們做了一個清單，供大家在以后的設計當中，或者發(fā)電機的速度測量的選型當中給大家一個參考。
　　作為陸上風機我們有幾款，就是HOG9（如圖3具體的參數細節(jié)可向堡盟資詢），這款目前在國外最大已用到1.5兆瓦的風機上。
　　像另外一款就是HOG10（如圖4具體的參數細節(jié)可向堡盟資詢），國外用到最大已至3兆瓦。目前國內一般這么幾款，或者HOG10，一般是用在國內的1.5兆瓦、2兆瓦甚至3兆瓦的風機上。

　　　　　　　　　　圖3     　　　　　　　                圖4
　　作為海上風機，對編碼器的要求就比較高，希望有三防功能（防鹽霧，防潮，防霉菌）堡盟應用于海裝風機的測速編碼器全部是符合海上應用環(huán)境的條件，它們都具有三防功能，有個別產品還有船級社認證（如圖5，6）。比如HOG11系列， HOG131系列還有防雷功能。這些產品，不光是在風力發(fā)電機上，在港口機械、船舶上都有大量的應用。

　　　　　　　　圖5                     　　　　　　　　　　　　圖6
　　另外我們還可以先了解一下，目前國外趨勢隨著風機越來越大，已經找不到非常合適的，大口徑性價比較好的測速編碼器用在大型風機上，比如說像4兆瓦、5兆瓦甚至7兆瓦的風機上，國外的趨勢都往磁感應器編碼測速方向發(fā)展（如圖7）。作為堡盟公司在風力發(fā)電測速編碼器解決方案的先鋒，目前堡盟磁編碼器是在已使用在國外5兆瓦的風機上。

               　　　　　　　　　圖7??

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　　前面講了很多如何選擇適合應用的編碼器，我們可以總結一下BaumerHuebner編碼器的主要特點：
　　–堅固外殼是用壓鑄或用機加工的輕合金材料或不銹鋼制成。
　　–外殼的尺寸應該符合應用:大的驅動設備需要和它相對稱的增量編碼器.
　　–如果需要用在特殊環(huán)境如： 海上，熱帶，灰塵等，可配置了特殊的表面防護和特殊的密封
　　–軸前，軸末端絕緣軸承，軸電流防護
　　–功率驅動器件保證信號長距離傳輸及好的電路保護
　　–大軸向和徑向軸承載能力，軸承的壽命大于110,000小時。(具體見各型號參數)
　　–寬溫度范圍 －50至100?C，
　　–另列出我們編碼器的防腐蝕等級供技術人員參考
　　根據國際通用標準ISO 12944， 我們列出我司幾款編碼器的防腐標準