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，風能具有儲量大、分布廣泛、清潔無污染等特點，由此發(fā)展風力發(fā)電成了全世界各國能源界的共識。

    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(nèi)的風電建設(shè)及風電裝備制造。在這樣政策的指引下，國內(nèi)的風電建設(shè)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，造就了一大批的風機設(shè)備生產(chǎn)廠商，據(jù)不完全統(tǒng)計，至2008年底，在國內(nèi)的本地和外資風機生產(chǎn)企業(yè)已超過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機開發(fā)、組裝、調(diào)試、運行經(jīng)驗。國內(nèi)風機企業(yè)大部分是處在購買許可證，引進，消化吸收階段。往往國外的風機技術(shù)在設(shè)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良好的風機在國內(nèi)風場上有時故障頻頻，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(guān)鍵零部件。

    堡盟集團是一家總部設(shè)在瑞士的國際領(lǐng)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(jīng)驗，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(zhì)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。

    做風力發(fā)電的都知道，主流風機通常有直驅(qū)和雙饋兩種，國內(nèi)比較成熟的有850千瓦和1.5兆瓦的風機，目前已經(jīng)成批量生產(chǎn)。國內(nèi)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(wǎng)安全要求就越高，它的控制系統(tǒng)技術(shù)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，歐洲總部和國外的風機廠有多年的合作經(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)品開發(fā)和應用經(jīng)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(xiàn)場經(jīng)驗和應用經(jīng)驗。尤其在風力發(fā)電行業(yè)全球知名的風機廠商無不采用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，讓我們先來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(shè)計在于內(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、化學和超過傳統(tǒng)編碼器容限的振動環(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(zhì)，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(shè)備或機械式超速開關(guān)。第二個設(shè)備在超過額定值時超速開關(guān)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(zhuǎn)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(shè)計使端子盒能夠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

    筆者也收集了國內(nèi)外的信息，包括跟國外大型做風力發(fā)電機的合作，為他們提供怎樣的型號，用在不同功率的風力發(fā)電機上，供大家在以后的設(shè)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1.5兆瓦的風機上。

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

                                                 圖3

                                                圖4

    海上風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(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，目前國外隨著風機越來越大，已經(jīng)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，如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所示）。堡盟公司作為在風力發(fā)電測速編碼器解決方案的先鋒，目前堡盟磁編碼器已使用在5兆瓦的風機上。

                                              圖7

    以上對于如何選擇適合應用的編碼器，可以總結(jié)以下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。

    外殼的尺寸符合應用：大的驅(qū)動設(shè)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(qū)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(shù))。

    寬溫度范圍為 －50~100℃。

    根據(jù)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

    編碼器作為風機的一個零部件，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，接下來安裝也同等重要，因為一個可靠的安裝可以延長編碼器使用壽命。

    堡盟建議客戶，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安裝產(chǎn)品，這樣的話才能保證產(chǎn)品最長的使用壽命，從而不影響設(shè)備穩(wěn)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，一個系統(tǒng)是由不同適合的可靠的產(chǎn)品組成的，如果整個系統(tǒng)里，每一個部件都非常適合和可靠的話，那整個系統(tǒng)也是非常可靠。希望通過堡盟的努力為國內(nèi)風機國產(chǎn)化提供幫助從而實現(xiàn)雙贏。