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鋒速達通風降溫系統
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風機選型與安裝
負壓風機廠風機運行中常見故障原因分析及其處理可靠編碼器和測速
風機是一種將原動機的機械能轉換為輸送氣體、給予氣體能量的機械，它是火電廠中不可少的機械設備，主要有送風機、引風機、一次風機、密封風機和排粉機等，消耗電能約占發電廠發電量的1．5％～3．0％。在火電廠的實際運行中，風機，特別是引風機由于運行條件較惡劣，故障率較高，據有關統計資料，引風機平均每年發生故障為2次，送風機平均每年發生故障為0．4次，從而導致機組非計劃停運或減負荷運行。因此，迅速判斷風機運行中故障產生的原因，采取得力措施解決是發電廠連續安全運行的保障。雖然風機的故障類型繁多，原因也很復雜，但根據調查電廠實際運行中風機故障較多的是：軸承振動、軸承溫度高、動葉卡澀、保護裝置誤動。
1 風機軸承振動超標
風機軸承振動是運行中常見的故障，風機的振動會引起軸承和葉片損壞、螺栓松動、機殼和風道損壞等故障，嚴重危及風機的安全運行。風機軸承振動超標的原因較多，如能針對不同的現象分析原因采取恰當的處理辦法，往往能起到事半功倍的效果。
1．1 不停爐處理葉片非工作面積灰引起風機振動
這類缺陷常見于鍋爐引風機，現象主要表現為風機在運行中振動突然上升。這是因為當氣體進入葉輪時，與旋轉的葉片工作面存在一定的角度，根據流體力學原理，氣體在葉片的非工作面一定有旋渦產生，于是氣體中的灰粒由于旋渦作用會慢慢地沉積在非工作面上。機翼型的葉片最易積灰。當積灰達到一定的重量時由于葉輪旋轉離心力的作用將一部分大塊的積灰甩出葉輪。由于各葉片上的積灰不可能完全均勻一致，聚集或可甩走的灰塊時間不一定同步，結果因為葉片的積灰不均勻導致葉輪質量分布不平衡，從而使風機振動增大。
在這種情況下，通常只需把葉片上的積灰鏟除，葉輪又將重新達到平衡，從而減少風機的振動。在實際工作中，通常的處理方法是臨時停爐后打開風機機殼的人孔門，檢修人員進入機殼內清除葉輪上的積灰。這樣不僅環境惡劣，存在不安全因素，而且造成機組的非計劃停運，檢修時間長，勞動強度大。經過研究，提出了一個經實際證明行之有效的處理方法。如圖1所示，在機殼喉舌處（A點，徑向對著葉輪）加裝一排噴嘴（4～5個），將噴嘴調成不同角度。噴嘴與沖灰水泵相連，將沖灰水作為沖洗積灰的動力介質，降低負荷后停單側風機，在停風機的瞬間迅速打開閥門，利用葉輪的慣性作用噴洗葉片上的非工作面，打開在機殼底部加裝的閥門將沖灰水排走。這樣就實現了不停爐而處理風機振動的目的。用沖灰水作清灰的介質，和用蒸汽和壓縮空氣相比，具有對噴嘴結構要求低、清灰范圍大、效果好、對葉片磨損小等優點。
1．2 不停爐處理葉片磨損引起的振動
磨損是風機中最常見的現象，風機在運行中振動緩慢上升，一般是由于葉片磨損，平衡破壞后造成的。此時處理風機振動的問題一般是在停爐后做動平衡。根據風機的特點，經過多次實踐，總結了以下可在不停爐的情況下對風機進行動平衡試驗工作。
1）在機殼喉舌徑向對著葉輪處（如圖1）加裝一個手孔門，因為此處離葉輪外圓邊緣距離最近，只有200 mm多，人站在風機外面，用手可以進行內部操 作。風機正常運行的情況下手孔門關閉。
2）振動發生后將風機停下（單側停風機），將手孔門打開，在機殼外對葉輪進行試加重量。
3）找完平衡后，計算應加的重量和位置，對葉輪進行焊接工作。
在實際工作中，用三點法找動平衡較為簡單方便。試加重量的計算公式為
P＜＝250×A0×G／D（3000／n）2（g）
為了盡快找到應加的重量和位置，應根據平時的數據多總結經驗。根據經驗，Y4－73－11－22D的風機振動0．10 mm時不平衡重量為2 000 g；M5－29－11－18D的排粉機振動0．10 mm時不平衡重量120 g；軸流ASN2125／1250型引風機振動為0．10 mm時不平衡重量只有80 g左右。為了達到不停爐處理葉片磨損引起的振動問題的目的，平時須加強對風門擋板的維護，減少風門擋板的漏風，在單側風機停運時能防止熱風從停運的送風機處漏出以維持良好的工作環境。
1．3 空預器的腐蝕導致風機振動間斷性超標
這種情況通常發生在燃油鍋爐上。燃油鍋爐引風機前一般沒有電除塵，煙、風道較短，空預器的波紋板和定位板由于低溫腐蝕，波紋板腐蝕成小薄鋼片，小薄鋼片隨煙氣一起直接打擊在風機葉片上，一方面造成風機的受迫振動，另一方面一些小薄鋼片鑲嵌在葉片上，由于葉片的動不平衡使風機振動。這種現象是筆者在長期的實際生產中觀察到的結果。處理方法是及時更換腐蝕的波紋板，采用方法防止空預器的低溫腐蝕，提高排煙溫度和進風溫度（一般應高于60℃以避開露點），波紋板也可使用耐腐蝕的考登鋼或金屬搪瓷。
1．4 風道工程振動導致引風機的振動
煙、風道的振動通常會引起風機的受迫振動。這是生產中容易出現而又容易忽視的情況。風機出口擴散筒隨負荷的增大，進、出風量增大，振動也會隨之改變，而一般擴散筒的下部只有4個支點，如圖2所示，另一邊的接頭石棉帆布是軟接頭，這樣一來整個擴散筒的60％重量是懸吊受力。從圖中可以看出軸承座的振動直接與擴散筒有關，故負荷越大，軸承產生振動越大。針對這種狀況，在擴散筒出口端下面增加一個活支點（如圖3），可升可降可移動。當機組負荷變化時，只需微調該支點，即可消除振動。經過現場實踐效果非常顯著。該種情況在風道較短的情況下更容易出現。
1．5 動、靜部分相碰引起風機振動
在生產實際中引起動、靜部分相碰的主要原因：
（1）葉輪和進風口（集流器）不在同一軸線上。
（2）運行時間長后進風口損壞、變形。
（3）葉輪松動使葉輪晃動度大。
（4）軸與軸承松動。
（5）軸承損壞。
（6）主軸彎曲。
根據不同情況采取不同的處理方法。引起風機振動的原因很多，其它如連軸器中心偏差大、基礎或機座剛性不夠、原動機振動引起等等，有時是多方面的原因造成的結果。實際工作中應認真總結經驗，多積累數據，掌握設備的狀態，摸清設備劣化的規律，出現問題就能有的放矢地采取相應措施解決。
2 軸承溫度高
風機軸承溫度異常升高的原因有三類：潤滑不良、冷卻不夠、軸承異常。離心式風機軸承置于風機外，若是由于軸承疲勞磨損出現脫皮、麻坑、間隙增大引起的溫度升高，一般可以通過聽軸承聲音和測量振動等方法來判斷，如是潤滑不良、冷卻不夠的原因則是較容易判斷的。而軸流風機的軸承集中于軸承箱內，置于進氣室的下方，當發生軸承溫度高時，由于風機在運行，很難判斷是軸承有問題還是潤滑、冷卻的問題。實際工作中應先從以下幾個方面解決問題。
�。�1）加油是否恰當。應當按照定期工作的要求給軸承箱加油。軸承加油后有時也會出現溫度高的情況，主要是加油過多。這時現象為溫度持續不斷上升，到達某點后（一般在比正常運行溫度高10℃～15℃左右）就會維持不變，然后會逐漸下降。
�。�2）冷卻風機小，冷卻風量不足。引風機處的煙溫在120℃～140℃，軸承箱如果沒有有效的冷卻，軸承溫度會升高。比較簡單同時又節約廠用電的解決方法是在輪轂側軸承設置壓縮空氣冷卻。當溫度低時可以不開啟壓縮空氣冷卻，溫度高時開啟壓縮空氣冷卻。
（3）確認不存在上述問題后再檢查軸承箱。
3 動葉卡澀
軸流風機動葉調節是通過傳動機構帶動滑閥改變液壓缸兩側油壓差實現的。在軸流風機的運行中，有時會出現動葉調節困難或完全不能調節的現象。出現這種現象通常會認為是風機調節油工程故障和輪轂內部調節機構損壞等。但在實際中通常是另外一種原因：在風機動葉片和輪轂之間有一定的空隙以實現動葉角度的調節，但不完全燃燒造成碳垢或灰塵堵塞空隙造成動葉調節困難。動葉卡澀的現象在燃油鍋爐和采用水膜除塵的鍋爐比較普遍，解決的措施主要有
�。�1）盡量使燃油或煤燃燒充分，減少碳黑，適當提高排煙溫度和進風溫度，避免煙氣中的硫在空預器中的結露。
（2）在葉輪進口設置蒸汽吹掃管道，當風機停機時對葉輪進行清掃，保持葉輪清潔，蒸汽壓力＜＝0．2MPa，溫度＜＝200℃。
�。�3）適時調整動葉開度，防止葉片長時間在一個開度造成結垢，風機停運后動葉應間斷地在0～55°活動。
（4）經常檢查動葉傳動機構，適當加潤滑油。
4 旋轉失速和喘振
旋轉失速是氣流沖角達到臨界值附近時，氣流會離開葉片凸面，發生邊界層分離從而產生大量區域的渦流造成風機風壓下降的現象。喘振是由于風機處在不穩定的工作區運行出現流量、風壓大幅度波動的現象。這兩種不正常工況是不同的，但是它們又有一定的關系。風機在喘振時一般會產生旋轉氣流，但旋轉失速的發生只決定于葉輪本身結構性能、氣流情況等因素，與風煙道工程的容量和形狀無關，喘振則風機本身與風煙道都有關系。旋轉失速用失速探針來檢測，喘振用U形管取樣，兩者都是壓差信號驅動差壓開關報警或跳機。但在實際運行中有兩種原因使差壓開關容易出現誤動作：1）煙氣中的灰塵堵塞失速探針的測量孔和U形管容易堵塞；2）現場條件振動大。該保護的可靠性較差。由于風機發生旋轉失速和喘振時，爐膛風壓和風機振動都會發生較大的變化，在風機調試時通過動葉安裝角度的改變使風機正常工作點遠離風機的不穩定區，隨著目前風機設計制造水平的提高，可以將風機跳閘保護中喘振保護取消，改為“發訊”，當出現旋轉失速或喘振信號后運行人員通過調節動葉開度使風機脫離旋轉脫流區或喘振區而保持風機連續穩定運行，從而減少風機的意外停運。
5 結束語
隨著中國風機制造水平的提高，風機的效率和可靠性不斷提高，但風機在實際運用中故障的情況仍較多，完善工程
風力發電機不僅曝露于自然環境中，而且必須在最惡劣的條件下絕對可靠地運行。即使在運行20或30年后，人們仍然希望它們能夠在任何天氣中保持最佳的運行狀態，提供最高的經濟效益，并具有最短的停機時間。要實現這些目標，需要采用精密的具有安全和性能可靠性的傳感器技術。增量式傳感器和測速發電機起著主要作用，它們必須同時滿足可靠性和耐用性方面的苛刻要求。陸上和海上風力發電機通常都會使用十多個能正確完成任務并耐受極其嚴酷的環境條件的傳感器。
如同風力發電機在尺寸、性能和結構上的有所不同，對其所用傳感器的要求也多種多樣。如果希望在該市場取得成功，就必須考慮風機制造商和業主在結構、維護和運行方面的不同需求。堡盟廣泛的產品系列融合了堡盟豐富的技術知識和多年的專業經驗，能充分滿足以上要求。堡盟集團運動控制產品部門可為風能行業中的各種應用提供滿足當前及未來要求的合適產品（圖1a、圖1b）。
為了確保風力發電機實現頂級性能和最佳效率，必須根據風力、風向調節轉子速度。用于監測轉速的增量式傳感器可直接安裝在轉子輪轂上或者安裝在風力發電機的傳動工程上，用以獲取當前的轉子速度，并將信息傳輸至主控制器。
絕對值編碼器可隨時提供轉子位置反饋，其最大分辨率為17位，并常常采用并聯增量通道來獲得冗余速度反饋。更多的高性能產品還包括HDmag系列新型無軸承磁編碼器，這些編碼器也能精確地完成發電機反饋任務。憑借極其緊湊的結構設計，它們在安裝過程中允許較大的軸向和徑向容差。用于高度動態應用的無軸承編碼器可直接安裝在快速旋轉的發電機軸上，在20年時間中需完成25,000,000,000多圈。這顯然超出了球軸承的能力。最大通孔直徑為740 mm的編碼器直接安裝在輪轂上（圖2）。無軸承編碼器每轉產生500,000多個脈沖，憑借這一高分辨率它們可以精確采集相對較低的轉子轉速。
轉子葉片的槳距角是風力發電機發電效率的關鍵。為了最大限度地利用不同風向的風力，轉子葉片的迎風面必須與風向保持一致。由于在斷電時絕對值編碼器（圖3）也能保存位置值，并在冗余發電機重新啟動時作為參考循環，因此它們是位置反饋的首選產品。
用于發電機反饋的編碼器
發電機轉速是風力發電場運行的重要因素：首先是確保穩定的電網供電，其次是在超過最高轉速極限時使風機緊急停止。實踐證明，對這些應用而言，增量式編碼器是一種可靠的選擇。由于超速開關可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發器（圖4），增量式編碼器可與之配合使用，在發電場的盈利能力和運行安全方面起著關鍵作用。
為了最佳地利用主導風以確保風力發電場的發電效率最高，機艙必須旋轉并與當前風向保持一致。所謂的方位角定位需要同時獲取旋轉方向和位置。該任務通常由絕對值多圈編碼器（圖7）通過光感應或磁感應來完成。緊湊的結構、極高的抗沖擊和抗振動能力以及極廣的工作溫度范圍，確保絕對值多圈編碼器具有長期的可靠性。堡盟提供的擁有專利保護的編碼器解決方案可耐受最高500 G的持續沖擊影響，并采用電絕緣軸有效防止軸電流的影響。
滿足嚴格的安全要求的堡盟編碼器系列包括大批不同機械結構的絕對值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）。
鋒速達是水簾生產廠家|環�？照{生產廠家|屋頂風機廠家|，鋒速達承接規劃：豬場降溫|車間降溫|廠房降溫|豬場通風|車間通風|廠房通風|屋頂排風機|屋頂排熱|廠房通風降溫|車間通風降溫|通風換氣排熱降溫工程|屋頂風機安裝|負壓風機安裝|水簾安裝|環�？照{安裝|通風設備安裝|通風降溫設備|通風系統安裝案例|通風降溫系統|屋頂通風機|屋頂排風系統
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1 風機軸承振動超標
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這類缺陷常見于鍋爐引風機，現象主要表現為風機在運行中振動突然上升。這是因為當氣體進入葉輪時，與旋轉的葉片工作面存在一定的角度，根據流體力學原理，氣體在葉片的非工作面一定有旋渦產生，于是氣體中的灰粒由于旋渦作用會慢慢地沉積在非工作面上。機翼型的葉片最易積灰。當積灰達到一定的重量時由于葉輪旋轉離心力的作用將一部分大塊的積灰甩出葉輪。由于各葉片上的積灰不可能完全均勻一致，聚集或可甩走的灰塊時間不一定同步，結果因為葉片的積灰不均勻導致葉輪質量分布不平衡，從而使風機振動增大。
在這種情況下，通常只需把葉片上的積灰鏟除，葉輪又將重新達到平衡，從而減少風機的振動。在實際工作中，通常的處理方法是臨時停爐后打開風機機殼的人孔門，檢修人員進入機殼內清除葉輪上的積灰。這樣不僅環境惡劣，存在不安全因素，而且造成機組的非計劃停運，檢修時間長，勞動強度大。經過研究，提出了一個經實際證明行之有效的處理方法。如圖1所示，在機殼喉舌處（A點，徑向對著葉輪）加裝一排噴嘴（4～5個），將噴嘴調成不同角度。噴嘴與沖灰水泵相連，將沖灰水作為沖洗積灰的動力介質，降低負荷后停單側風機，在停風機的瞬間迅速打開閥門，利用葉輪的慣性作用噴洗葉片上的非工作面，打開在機殼底部加裝的閥門將沖灰水排走。這樣就實現了不停爐而處理風機振動的目的。用沖灰水作清灰的介質，和用蒸汽和壓縮空氣相比，具有對噴嘴結構要求低、清灰范圍大、效果好、對葉片磨損小等優點。
1．2 不停爐處理葉片磨損引起的振動
磨損是風機中最常見的現象，風機在運行中振動緩慢上升，一般是由于葉片磨損，平衡破壞后造成的。此時處理風機振動的問題一般是在停爐后做動平衡。根據風機的特點，經過多次實踐，總結了以下可在不停爐的情況下對風機進行動平衡試驗工作。
1）在機殼喉舌徑向對著葉輪處（如圖1）加裝一個手孔門，因為此處離葉輪外圓邊緣距離最近，只有200 mm多，人站在風機外面，用手可以進行內部操 作。風機正常運行的情況下手孔門關閉。
2）振動發生后將風機停下（單側停風機），將手孔門打開，在機殼外對葉輪進行試加重量。
3）找完平衡后，計算應加的重量和位置，對葉輪進行焊接工作。
在實際工作中，用三點法找動平衡較為簡單方便。試加重量的計算公式為
P＜＝250×A0×G／D（3000／n）2（g）
為了盡快找到應加的重量和位置，應根據平時的數據多總結經驗。根據經驗，Y4－73－11－22D的風機振動0．10 mm時不平衡重量為2 000 g；M5－29－11－18D的排粉機振動0．10 mm時不平衡重量120 g；軸流ASN2125／1250型引風機振動為0．10 mm時不平衡重量只有80 g左右。為了達到不停爐處理葉片磨損引起的振動問題的目的，平時須加強對風門擋板的維護，減少風門擋板的漏風，在單側風機停運時能防止熱風從停運的送風機處漏出以維持良好的工作環境。
1．3 空預器的腐蝕導致風機振動間斷性超標
這種情況通常發生在燃油鍋爐上。燃油鍋爐引風機前一般沒有電除塵，煙、風道較短，空預器的波紋板和定位板由于低溫腐蝕，波紋板腐蝕成小薄鋼片，小薄鋼片隨煙氣一起直接打擊在風機葉片上，一方面造成風機的受迫振動，另一方面一些小薄鋼片鑲嵌在葉片上，由于葉片的動不平衡使風機振動。這種現象是筆者在長期的實際生產中觀察到的結果。處理方法是及時更換腐蝕的波紋板，采用方法防止空預器的低溫腐蝕，提高排煙溫度和進風溫度（一般應高于60℃以避開露點），波紋板也可使用耐腐蝕的考登鋼或金屬搪瓷。
1．4 風道工程振動導致引風機的振動
煙、風道的振動通常會引起風機的受迫振動。這是生產中容易出現而又容易忽視的情況。風機出口擴散筒隨負荷的增大，進、出風量增大，振動也會隨之改變，而一般擴散筒的下部只有4個支點，如圖2所示，另一邊的接頭石棉帆布是軟接頭，這樣一來整個擴散筒的60％重量是懸吊受力。從圖中可以看出軸承座的振動直接與擴散筒有關，故負荷越大，軸承產生振動越大。針對這種狀況，在擴散筒出口端下面增加一個活支點（如圖3），可升可降可移動。當機組負荷變化時，只需微調該支點，即可消除振動。經過現場實踐效果非常顯著。該種情況在風道較短的情況下更容易出現。
1．5 動、靜部分相碰引起風機振動
在生產實際中引起動、靜部分相碰的主要原因：
（1）葉輪和進風口（集流器）不在同一軸線上。
（2）運行時間長后進風口損壞、變形。
（3）葉輪松動使葉輪晃動度大。
（4）軸與軸承松動。
（5）軸承損壞。
（6）主軸彎曲。
根據不同情況采取不同的處理方法。引起風機振動的原因很多，其它如連軸器中心偏差大、基礎或機座剛性不夠、原動機振動引起等等，有時是多方面的原因造成的結果。實際工作中應認真總結經驗，多積累數據，掌握設備的狀態，摸清設備劣化的規律，出現問題就能有的放矢地采取相應措施解決。
2 軸承溫度高
風機軸承溫度異常升高的原因有三類：潤滑不良、冷卻不夠、軸承異常。離心式風機軸承置于風機外，若是由于軸承疲勞磨損出現脫皮、麻坑、間隙增大引起的溫度升高，一般可以通過聽軸承聲音和測量振動等方法來判斷，如是潤滑不良、冷卻不夠的原因則是較容易判斷的。而軸流風機的軸承集中于軸承箱內，置于進氣室的下方，當發生軸承溫度高時，由于風機在運行，很難判斷是軸承有問題還是潤滑、冷卻的問題。實際工作中應先從以下幾個方面解決問題。
�。�1）加油是否恰當。應當按照定期工作的要求給軸承箱加油。軸承加油后有時也會出現溫度高的情況，主要是加油過多。這時現象為溫度持續不斷上升，到達某點后（一般在比正常運行溫度高10℃～15℃左右）就會維持不變，然后會逐漸下降。
�。�2）冷卻風機小，冷卻風量不足。引風機處的煙溫在120℃～140℃，軸承箱如果沒有有效的冷卻，軸承溫度會升高。比較簡單同時又節約廠用電的解決方法是在輪轂側軸承設置壓縮空氣冷卻。當溫度低時可以不開啟壓縮空氣冷卻，溫度高時開啟壓縮空氣冷卻。
（3）確認不存在上述問題后再檢查軸承箱。
3 動葉卡澀
軸流風機動葉調節是通過傳動機構帶動滑閥改變液壓缸兩側油壓差實現的。在軸流風機的運行中，有時會出現動葉調節困難或完全不能調節的現象。出現這種現象通常會認為是風機調節油工程故障和輪轂內部調節機構損壞等。但在實際中通常是另外一種原因：在風機動葉片和輪轂之間有一定的空隙以實現動葉角度的調節，但不完全燃燒造成碳垢或灰塵堵塞空隙造成動葉調節困難。動葉卡澀的現象在燃油鍋爐和采用水膜除塵的鍋爐比較普遍，解決的措施主要有
�。�1）盡量使燃油或煤燃燒充分，減少碳黑，適當提高排煙溫度和進風溫度，避免煙氣中的硫在空預器中的結露。
（2）在葉輪進口設置蒸汽吹掃管道，當風機停機時對葉輪進行清掃，保持葉輪清潔，蒸汽壓力＜＝0．2MPa，溫度＜＝200℃。
�。�3）適時調整動葉開度，防止葉片長時間在一個開度造成結垢，風機停運后動葉應間斷地在0～55°活動。
（4）經常檢查動葉傳動機構，適當加潤滑油。
4 旋轉失速和喘振
旋轉失速是氣流沖角達到臨界值附近時，氣流會離開葉片凸面，發生邊界層分離從而產生大量區域的渦流造成風機風壓下降的現象。喘振是由于風機處在不穩定的工作區運行出現流量、風壓大幅度波動的現象。這兩種不正常工況是不同的，但是它們又有一定的關系。風機在喘振時一般會產生旋轉氣流，但旋轉失速的發生只決定于葉輪本身結構性能、氣流情況等因素，與風煙道工程的容量和形狀無關，喘振則風機本身與風煙道都有關系。旋轉失速用失速探針來檢測，喘振用U形管取樣，兩者都是壓差信號驅動差壓開關報警或跳機。但在實際運行中有兩種原因使差壓開關容易出現誤動作：1）煙氣中的灰塵堵塞失速探針的測量孔和U形管容易堵塞；2）現場條件振動大。該保護的可靠性較差。由于風機發生旋轉失速和喘振時，爐膛風壓和風機振動都會發生較大的變化，在風機調試時通過動葉安裝角度的改變使風機正常工作點遠離風機的不穩定區，隨著目前風機設計制造水平的提高，可以將風機跳閘保護中喘振保護取消，改為“發訊”，當出現旋轉失速或喘振信號后運行人員通過調節動葉開度使風機脫離旋轉脫流區或喘振區而保持風機連續穩定運行，從而減少風機的意外停運。
5 結束語
隨著中國風機制造水平的提高，風機的效率和可靠性不斷提高，但風機在實際運用中故障的情況仍較多，完善工程
風力發電機不僅曝露于自然環境中，而且必須在最惡劣的條件下絕對可靠地運行。即使在運行20或30年后，人們仍然希望它們能夠在任何天氣中保持最佳的運行狀態，提供最高的經濟效益，并具有最短的停機時間。要實現這些目標，需要采用精密的具有安全和性能可靠性的傳感器技術。增量式傳感器和測速發電機起著主要作用，它們必須同時滿足可靠性和耐用性方面的苛刻要求。陸上和海上風力發電機通常都會使用十多個能正確完成任務并耐受極其嚴酷的環境條件的傳感器。
如同風力發電機在尺寸、性能和結構上的有所不同，對其所用傳感器的要求也多種多樣。如果希望在該市場取得成功，就必須考慮風機制造商和業主在結構、維護和運行方面的不同需求。堡盟廣泛的產品系列融合了堡盟豐富的技術知識和多年的專業經驗，能充分滿足以上要求。堡盟集團運動控制產品部門可為風能行業中的各種應用提供滿足當前及未來要求的合適產品（圖1a、圖1b）。
圖1a：十多個編碼器和測速發電機在確保風力發電機安全可靠、經濟高效和長期穩定地運行方面具有不可忽視的作用
圖1b：一站式解決方案：多年以來，堡盟與著名風力發電機制造商密切合作，精心開發定制解決方案。其廣泛的產品選擇幾乎可以滿足任何應用要求。
為了確保風力發電機實現頂級性能和最佳效率，必須根據風力、風向調節轉子速度。用于監測轉速的增量式傳感器可直接安裝在轉子輪轂上或者安裝在風力發電機的傳動工程上，用以獲取當前的轉子速度，并將信息傳輸至主控制器。
絕對值編碼器可隨時提供轉子位置反饋，其最大分辨率為17位，并常常采用并聯增量通道來獲得冗余速度反饋。更多的高性能產品還包括HDmag系列新型無軸承磁編碼器，這些編碼器也能精確地完成發電機反饋任務。憑借極其緊湊的結構設計，它們在安裝過程中允許較大的軸向和徑向容差。用于高度動態應用的無軸承編碼器可直接安裝在快速旋轉的發電機軸上，在20年時間中需完成25,000,000,000多圈。這顯然超出了球軸承的能力。最大通孔直徑為740 mm的編碼器直接安裝在輪轂上（圖2）。無軸承編碼器每轉產生500,000多個脈沖，憑借這一高分辨率它們可以精確采集相對較低的轉子轉速。
圖2：最大通孔直徑為740 mm的無軸承增量式或絕對值編碼器直接安裝在轉子輪轂上
轉子葉片的槳距角是風力發電機發電效率的關鍵。為了最大限度地利用不同風向的風力，轉子葉片的迎風面必須與風向保持一致。由于在斷電時絕對值編碼器（圖3）也能保存位置值，并在冗余發電機重新啟動時作為參考循環，因此它們是位置反饋的首選產品。
圖3：轉子葉片變漿控制：對采用SSI、CANopen或任何其它現場總線接口以及以太網技術的絕對值編碼器提出的完美挑戰。
用于發電機反饋的編碼器
發電機轉速是風力發電場運行的重要因素：首先是確保穩定的電網供電，其次是在超過最高轉速極限時使風機緊急停止。實踐證明，對這些應用而言，增量式編碼器是一種可靠的選擇。由于超速開關可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發器（圖4），增量式編碼器可與之配合使用，在發電場的盈利能力和運行安全方面起著關鍵作用。
圖4：由于超速開關可作為超出速度閾值時的緊急停止觸發器，增量式編碼器或測速發電機可與之配合使用，在發電場的盈利能力和運行安全方面起著關鍵作用
圖5：例如，HOG 131編碼器系列的特點是具有出色的抗振性和極佳的耐候性，是適合在高鹽分空氣和惡劣海上環境中的應用的完美產品
圖6：通過集成的狀態監控功能（EMS 增強監測工程）進一步增強安全性：由于潛在錯誤在定期維護過程中得以消除，從而避免了因傳感器故障而造成不可容忍的發電場停機時間
為了最佳地利用主導風以確保風力發電場的發電效率最高，機艙必須旋轉并與當前風向保持一致。所謂的方位角定位需要同時獲取旋轉方向和位置。該任務通常由絕對值多圈編碼器（圖7）通過光感應或磁感應來完成。緊湊的結構、極高的抗沖擊和抗振動能力以及極廣的工作溫度范圍，確保絕對值多圈編碼器具有長期的可靠性。堡盟提供的擁有專利保護的編碼器解決方案可耐受最高500 G的持續沖擊影響，并采用電絕緣軸有效防止軸電流的影響。
圖7：精確的機艙運動控制：對于所謂的方位角定位，必須同時獲取旋轉方向和位置，這通常采用絕對值多圈編碼器來完成
滿足嚴格的安全要求的堡盟編碼器系列包括大批不同機械結構的絕對值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）。
圖8：滿足嚴格的安全要求的堡盟編碼器系列包括大批不同機械結構的絕對值和增量式編碼器（圖8），它們均符合SIL3（IEC 62061）和PLe標準（EN ISO 13849-1）
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