當前由于全球能源供應緊張，由此造成的環(huán)境問(wèn)題也日漸突出，風(fēng)能具有儲量大、分布廣泛、清潔無(wú)污染等特點(diǎn)，由此發(fā)展風(fēng)力發(fā)電成了全世界各國能源界的共識。

    中國也不例外，早在三年前就制定了相關(guān)政策，支持和鼓勵發(fā)展國內的風(fēng)電建設及風(fēng)電裝備制造。在這樣政策的指引下，國內的風(fēng)電建設和裝備制造發(fā)展得如火如荼，尤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(fēng)機設備生產(chǎn)廠(chǎng)商，據不完全統計，至2008年底，在國內的本地和外資風(fēng)機生產(chǎn)企業(yè)已超過(guò)60家，到2009年6月，已增加到70多家。這其中外資企業(yè)有很多本身的技術(shù)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當多的風(fēng)機開(kāi)發(fā)、組裝、調試、運行經(jīng)驗。國內風(fēng)機企業(yè)大部分是處在購買(mǎi)許可證，引進(jìn)，消化吸收階段。往往國外的風(fēng)機技術(shù)在設計時(shí)只考慮了他們本國或本地區的氣候、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良好的風(fēng)機在國內風(fēng)場(chǎng)上有時(shí)故障頻頻，原因當然是多方面的，其中一個(gè)重要原因是安裝了不適合應用的關(guān)鍵零部件。

    堡盟集團是一家總部設在瑞士的國際領(lǐng)先的傳感器和系統制造商，堡盟的編碼器在風(fēng)機上用于主發(fā)電機的速度反饋已有多年的應用經(jīng)驗，而編碼器在風(fēng)機里是一個(gè)相當重要的傳感器部件，它的可靠性影響了供電的質(zhì)量。所以本文將重點(diǎn)談?wù)勅绾螢轱L(fēng)機發(fā)電機配置最適合的編碼器。

    做風(fēng)力發(fā)電的都知道，主流風(fēng)機通常有直驅和雙饋兩種，國內比較成熟的有850千瓦和1.5兆瓦的風(fēng)機，目前已經(jīng)成批量生產(chǎn)。國內還有一些走在前列的一些風(fēng)機企業(yè)，在不斷地開(kāi)發(fā)新的大功率的風(fēng)力發(fā)電機組，比如說(shuō)像2兆瓦和3兆瓦甚至5兆瓦以上的風(fēng)機。

    但由于風(fēng)機越大，對運行和電網(wǎng)安全要求就越高，它的控制系統技術(shù)更加復雜，對風(fēng)機里的器件要求將更高。

堡盟作為在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)元器件的首選供應商，歐洲總部和國外的風(fēng)機廠(chǎng)有多年的合作經(jīng)驗，其中的優(yōu)勢在于堡盟集團旗下有一個(gè)子品牌，即Baumer Huebner編碼器品牌。

    堡盟從事重載編碼器技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)，已有75年的歷史，在重載行業(yè)已經(jīng)有70多年的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應用經(jīng)驗。在一些大型的傳動(dòng)，包括對大型發(fā)電機的速度測量，有相當多的現場(chǎng)經(jīng)驗和應用經(jīng)驗。尤其在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)全球知名的風(fēng)機廠(chǎng)商無(wú)不采用Baumer Huebner的產(chǎn)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(diǎn)，讓我們先來(lái)了解一下什么是重載編碼器技術(shù)。

    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(xiàn)，重載編碼器集合了帶能阻止液體和微粒進(jìn)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、化學(xué)和超過(guò)傳統編碼器容限的振動(dòng)環(huán)境中（如圖1所示）。

    除此以外，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℃~100℃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(lái)自大型交流電機和發(fā)電機產(chǎn)生的軸電流。流經(jīng)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(cháng)期損壞（如圖2所示）。

    在所有的編碼器中,傳感器電路和編碼盤(pán)位于編碼器外殼的軸承之間。然而, 在重載編碼器中, 編碼盤(pán)是用金屬材料來(lái)替代玻璃或塑料。玻璃編碼盤(pán)很容易由于沖擊而擦傷和破裂。塑料編碼盤(pán)非常耐沖擊, 但是在高溫時(shí)更可能彎曲和變形。塑料編碼盤(pán)更可能在化學(xué)腐蝕環(huán)境下故障。金屬盤(pán)更能忍受沖擊、加熱和化學(xué)物質(zhì)，而不會(huì )故障。

    重載編碼器的壓鑄外殼允許軸長(cháng)度在軸承間延伸來(lái)安裝第二個(gè)編碼器設備或機械式超速開(kāi)關(guān)。第二個(gè)設備在超過(guò)額定值時(shí)超速開(kāi)關(guān)動(dòng)作并電子系統獨立于第一個(gè)系統, 為安全特別需要的應用提供冗余信號。比如, 如果風(fēng)力發(fā)電機因暴風(fēng)旋轉太快, 輔助系統使發(fā)電機減速來(lái)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(xiàn)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(guò)振動(dòng)，連續沖擊，灰塵保護，和噴水測試。

                                                圖1

                                               圖2

    筆者也收集了國內外的信息，包括跟國外大型做風(fēng)力發(fā)電機的合作，為他們提供怎樣的型號，用在不同功率的風(fēng)力發(fā)電機上，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做為參考。

    對于陸上風(fēng)機，應用最廣泛的就是HOG9（如圖3所示），這款目前在國外最大已用到1.5兆瓦的風(fēng)機上。

    另外一款是HOG10（如圖4所示），在國外已應用于3兆瓦風(fēng)機。目前國內一般是應用于國內的1.5兆瓦、2兆瓦甚至3兆瓦的風(fēng)機上。

                                                 圖3

                                                圖4

    海上風(fēng)機對編碼器的要求就比較高，需要有三防功能（防鹽霧，防潮，防霉菌），堡盟應用于海裝風(fēng)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(gè)別產(chǎn)品還有船級社認證。如HOG11系列（如圖6所示）， HOG131系列（如圖5所示）還有防雷功能。這些產(chǎn)品，不光是在風(fēng)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

    另外值得關(guān)注的是，目前國外隨著(zhù)風(fēng)機越來(lái)越大，已經(jīng)找不到非常合適的，大口徑性?xún)r(jià)比較好的測速編碼器用在大型風(fēng)機上，如4兆瓦、5兆瓦甚至7兆瓦的風(fēng)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所示）。堡盟公司作為在風(fēng)力發(fā)電測速編碼器解決方案的先鋒，目前堡盟磁編碼器已使用在5兆瓦的風(fēng)機上。

                                              圖7

    以上對于如何選擇適合應用的編碼器，可以總結以下BaumerHuebner編碼器的主要特點(diǎn)：

    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。

    外殼的尺寸符合應用：大的驅動(dòng)設備需要和它相對稱(chēng)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(dòng)器件保證信號長(cháng)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(shí)。(具體見(jiàn)各型號參數)。

    寬溫度范圍為 －50~100℃。

    根據國際通用標準ISO 12944， 表1列出堡盟幾款編碼器的防腐標準，供參考。


      表1

    編碼器作為風(fēng)機的一個(gè)零部件，符合功能的需要，符合使用的工況，使用條件很重要。

    但產(chǎn)品都選對了，接下來(lái)安裝也同等重要，因為一個(gè)可靠的安裝可以延長(cháng)編碼器使用壽命。

    堡盟建議客戶(hù)，嚴格按照在產(chǎn)品隨機手冊里頭帶的隨機文件的安裝方式來(lái)安裝產(chǎn)品，這樣的話(huà)才能保證產(chǎn)品最長(cháng)的使用壽命，從而不影響設備穩定可靠地運行。

    以上淺談了堡盟重負載編碼器在主發(fā)電機上的應用，一個(gè)系統是由不同適合的可靠的產(chǎn)品組成的，如果整個(gè)系統里，每一個(gè)部件都非常適合和可靠的話(huà)，那整個(gè)系統也是非?？煽?。希望通過(guò)堡盟的努力為國內風(fēng)機國產(chǎn)化提供幫助從而實(shí)現雙贏(yíng)。