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    當(dāng)前由于全球能源供應(yīng)緊張，由此造成的環(huán)境問(wèn)題也日漸突出，風(fēng)能具有儲(chǔ)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(guó)能源界的共識(shí)。

    中國(guó)也不例外，早在三年前就制定了相關(guān)政策，支持和鼓勵(lì)發(fā)展國(guó)內(nèi)的風(fēng)電建設(shè)及風(fēng)電裝備制造。在這樣政策的指引下，國(guó)內(nèi)的風(fēng)電建設(shè)和裝備制造發(fā)展得如火如荼，尤其這兩年裝機(jī)容量更是以差不多100％的速度遞增，造就了一大批的風(fēng)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠商，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2008年底，在國(guó)內(nèi)的本地和外資風(fēng)機(jī)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(shì)，這些企業(yè)已發(fā)展多年，在本國(guó)乃至全世界已有相當(dāng)多的風(fēng)機(jī)開(kāi)發(fā)、組裝、調(diào)試、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)大部分是處在購(gòu)買許可證，引進(jìn)，消化吸收階段。往往國(guó)外的風(fēng)機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮了他們本國(guó)或本地區(qū)的氣候、安裝和使用條件，而我們國(guó)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(guó)外運(yùn)行良好的風(fēng)機(jī)在國(guó)內(nèi)風(fēng)場(chǎng)上有時(shí)故障頻頻，原因當(dāng)然是多方面的，其中一個(gè)重要原因是安裝了不適合應(yīng)用的關(guān)鍵零部件。

    堡盟集團(tuán)是一家總部設(shè)在瑞士的國(guó)際領(lǐng)先的傳感器和系統(tǒng)制造商，堡盟的編碼器在風(fēng)機(jī)上用于主發(fā)電機(jī)的速度反饋已有多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，而編碼器在風(fēng)機(jī)里是一個(gè)相當(dāng)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(jī)發(fā)電機(jī)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(jī)通常有直驅(qū)和雙饋兩種，國(guó)內(nèi)比較成熟的有850千瓦和1.5兆瓦的風(fēng)機(jī)，目前已經(jīng)成批量生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)還有一些走在前列的一些風(fēng)機(jī)企業(yè)，在不斷地開(kāi)發(fā)新的大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，比如說(shuō)像2兆瓦和3兆瓦甚至5兆瓦以上的風(fēng)機(jī)。

    但由于風(fēng)機(jī)越大，對(duì)運(yùn)行和電網(wǎng)安全要求就越高，它的控制系統(tǒng)技術(shù)更加復(fù)雜，對(duì)風(fēng)機(jī)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(yīng)商，歐洲總部和國(guó)外的風(fēng)機(jī)廠有多年的合作經(jīng)驗(yàn)，其中的優(yōu)勢(shì)在于堡盟集團(tuán)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(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。在一些大型的傳動(dòng)，包括對(duì)大型發(fā)電機(jī)的速度測(cè)量，有相當(dāng)多的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。尤其在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)全球知名的風(fēng)機(jī)廠商無(wú)不采用Baumer Huebner的產(chǎn)品用于他們的發(fā)電機(jī)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)編碼器故障的應(yīng)用和環(huán)境，堅(jiān)固的設(shè)計(jì)在于內(nèi)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(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(tǒng)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(cè)。雖然這些編碼器大都占用更大的空間，他們具有預(yù)應(yīng)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(yùn)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(jī)和發(fā)電機(jī)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(zhǎng)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(lái)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(shí)更可能彎曲和變形。塑料編碼盤更可能在化學(xué)腐蝕環(huán)境下故障。金屬盤更能忍受沖擊、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(zhǎng)度在軸承間延伸來(lái)安裝第二個(gè)編碼器設(shè)備或機(jī)械式超速開(kāi)關(guān)。第二個(gè)設(shè)備在超過(guò)額定值時(shí)超速開(kāi)關(guān)動(dòng)作并電子系統(tǒng)獨(dú)立于第一個(gè)系統(tǒng), 為安全特別需要的應(yīng)用提供冗余信號(hào)。比如, 如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)因暴風(fēng)旋轉(zhuǎn)太快, 輔助系統(tǒng)使發(fā)電機(jī)減速來(lái)避免發(fā)電機(jī)損壞。

    為避免輸出信號(hào)故障, 特殊防護(hù)的大端子盒能提供在電磁環(huán)境(EMC)的保護(hù)。編碼器帶大端子盒的設(shè)計(jì)使端子盒能夠180旋轉(zhuǎn)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(cè)試之外，重載編碼器通過(guò)振動(dòng)，連續(xù)沖擊，灰塵保護(hù)，和噴水測(cè)試。

                                                圖1

                                               圖2

    筆者也收集了國(guó)內(nèi)外的信息，包括跟國(guó)外大型做風(fēng)力發(fā)電機(jī)的合作，為他們提供怎樣的型號(hào)，用在不同功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，供大家在以后的設(shè)計(jì)當(dāng)中，或者發(fā)電機(jī)的速度測(cè)量的選型做為參考。

    對(duì)于陸上風(fēng)機(jī)，應(yīng)用最廣泛的就是HOG9（如圖3所示），這款目前在國(guó)外最大已用到1.5兆瓦的風(fēng)機(jī)上。

    另外一款是HOG10（如圖4所示），在國(guó)外已應(yīng)用于3兆瓦風(fēng)機(jī)。目前國(guó)內(nèi)一般是應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的1.5兆瓦、2兆瓦甚至3兆瓦的風(fēng)機(jī)上。

                                                 圖3

                                                圖4

    海上風(fēng)機(jī)對(duì)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(yīng)用于海裝風(fēng)機(jī)的測(cè)速編碼器全部是符合海上應(yīng)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(jí)社認(rèn)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(jī)上，在港口機(jī)械、船舶上都有大量的應(yīng)用。

                                                圖5

                                                圖6

    另外值得關(guān)注的是，目前國(guó)外隨著風(fēng)機(jī)越來(lái)越大，已經(jīng)找不到非常合適的，大口徑性價(jià)比較好的測(cè)速編碼器用在大型風(fēng)機(jī)上，如4兆瓦、5兆瓦甚至7兆瓦的風(fēng)機(jī)上，國(guó)外的趨勢(shì)都往磁感應(yīng)器編碼測(cè)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(cè)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(jī)上。

                                              圖7

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

    堅(jiān)固外殼是用壓鑄或用機(jī)加工的輕合金材料或不銹鋼制成。

    外殼的尺寸符合應(yīng)用：大的驅(qū)動(dòng)設(shè)備需要和它相對(duì)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，可配置特殊的表面防護(hù)和特殊的密封。

    軸前，軸末端絕緣軸承，軸電流防護(hù)。

    功率驅(qū)動(dòng)器件保證信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸及好的電路保護(hù)。

    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(hào)參數(shù))。

    寬溫度范圍為 －50~100℃。

    根據(jù)國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)ISO 12944， 表1列出堡盟幾款編碼器的防腐標(biāo)準(zhǔn)，供參考。


      表1

    編碼器作為風(fēng)機(jī)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(duì)了，接下來(lái)安裝也同等重要，因?yàn)橐粋€(gè)可靠的安裝可以延長(zhǎng)編碼器使用壽命。

    堡盟建議客戶，嚴(yán)格按照在產(chǎn)品隨機(jī)手冊(cè)里頭帶的隨機(jī)文件的安裝方式來(lái)安裝產(chǎn)品，這樣的話才能保證產(chǎn)品最長(zhǎng)的使用壽命，從而不影響設(shè)備穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

    以上淺談了堡盟重負(fù)載編碼器在主發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用，一個(gè)系統(tǒng)是由不同適合的可靠的產(chǎn)品組成的，如果整個(gè)系統(tǒng)里，每一個(gè)部件都非常適合和可靠的話，那整個(gè)系統(tǒng)也是非常可靠。希望通過(guò)堡盟的努力為國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化提供幫助從而實(shí)現(xiàn)雙贏。