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1、Application Note-Wind MillHengstler编码器在风电行业的应用2011年2月9日2培训内容安排 公司介绍 风机结构和编码器概况介绍 桨叶控制现状和变桨原理简介 变桨应用编码器简介 偏航应用编码器简介 发电机应用编码器简介 滑环应用编码器简介3Danaher 集团简介 Danaher集团全球拥有600家公司 Danaher集团营业额达到151亿美元 Danaher集团全球有大约47000名员工 Danaher集团全球总部位于美国华盛顿4编码器工厂全球分布图Aldingen天津GurneeParisMilanLondonShanghaiPuneSt.KittsSo P
2、auloAmherst: Sales OfficesKezmarok5品牌介绍品牌介绍 Northstar 重载编码器 Harowe - 旋转变压器 ACURO - 绝对值编码器品牌介绍 Northstar 重载编码器 Harowe - 旋转变压器 ACURO - 绝对值编码器Hengstler GmbH, Aldingen 德国Founded 18461995年加入Danaher公司6编码器的风机应用介绍发电机偏航控制变桨控制7风机应用编码器产品概况8风机桨叶系统分类大型风力发电机组从结构上可分为定桨距型风力发电机组和变桨距型风力发电机组两种。从当前世界风力机发展趋势来看，容量小于750k
3、W的风电机组尚可使用定桨距失速调节技术，容量大于 750kW的 风电机组大多采用变桨距调节技术。变速变距型风力发电机组已经成为大型风力发电机组发展的主流。对于全翼展变距的风力发电机组，通过变桨距系统控制叶片的转动，从而使风机具有最佳的刹车性能，从而增加了系统的安全性。9变桨距系统的驱动控制形式1）一个液压缸通过一套曲柄滑块机构推动三片桨叶同步运动；2）三个液压缸通过三套曲柄滑块机构分别驱动三片桨叶运动；3）三套伺服电机通过减速器分别驱动三片桨叶运动。目前，兆瓦级以上的大型风力发电机组大多采用电机控制桨叶的电动变桨距系统。10电动变桨距系统电动变桨距机构就是在额定风速附近,依据风速的变化随时调节
4、桨距角,控制吸收的机械能,一方面保证获取最大的能量,同时减少风力对风力机的冲击。在并网过程中,变桨距控制还可实现快速无冲击并网。变桨距控制系统与变速恒频技术相配合,最终提高了整个风力发电系统的发电效率和电能质量。电动变桨距系统的概念设计11合成的空气速度影响桨叶。12m/s风速60 m/s旋转速度合成的空气速度上升吊舱从上向下看合成的空气速度12 减少上升和超速叫作俯仰变速（ Pitch variable speed ） 减少向上的力使其制动气流在上下表面相等 不上升风进攻点风进攻点通过改变桨叶的俯仰角度可以在高风速下减少功率。可以通过以下两种方式实现。高风速下减少功率13俯仰变化（ Pitc
5、hing）低风速 高风速 停止俯仰变速和滑动主动停车被动停车14电动变桨距系统的布局图电动变桨距系统的布局图如图所示，轮毂里有三套电池盒和轴控制盒以及感应电机和减速机，在轮毂和机舱连接处有电气开关盒，通讯总线和电缆是靠滑环与机舱的主控制器连接的。编码器应用在桨根和变桨电机两个地方。变桨电机后编码器一般有两路信号，一路连接到变频器作为速度反馈，一路连接到PLC作为位置反馈，而桨根编码器也连接到 PLC是位置反馈，与变桨电机互为冗余。桨根编码器电机后编码器电机驱动器PLC15变桨控制（安装在电机）编码器安装在电机后部。对编码器的要求： 温度范围： -40 + 100C 抗磁性感应 高抗冲击和振动
6、可选增量输出（方波或Sin/Cos信号）解决方案： 绝对值编码器：AC58-I 绝对值编码器AC58(带Sin/Cos)16变桨控制（安装在电机）绝对值+增量信号编码器 AC58-I SSI 位置和速度反馈集成在一个编码器中 多圈绝对值+增量输出TTL或HTL 宽温度范围： -40 + 100C 控制输入：复位和方向 分辨率：可达29位；PPR: 512,1024,2048 紧凑设计：50mm厚度 高抗EMC干扰 适合标准变频电机和异步电机17机械齿轮计圈原理说明ST-OptoASICLensLEDCode-Disk30 VDCOptoASIC 3* MT- OptoASIC120C靠多个LE
7、D读取机械齿轮上的数据，靠机械记忆方式存储多圈数据，每个齿轮组相应需要3组LED。18光学绝对值编码器数字通道,绝对值(13 位 / 8192 步）Sin/Cos轨道，增量(11 位 / 2048 周期)绝对值 光电ASIC绝对值码盘典型结构多圈齿轮箱单圈PCB多圈PCB单圈码盘带轴承基座19变桨控制（安装在桨叶）编码器安装在桨叶或者CAM Box上。对编码器的要求： 温度范围： -40 + 80C 高抗冲击和振动解决方案： 绝对值编码器AC58 实心轴或空心轴20变桨控制（安装在桨叶）编码器直接安装在桨叶的齿轮处。对编码器的要求： 温度范围： -40 + 80C 坚固的滚珠轴承 高抗冲击和振
8、动解决方案： 绝对值编码器+负载模块 绝对值编码器AR622122IP69-K 水冲洗23唯一提供以下特征的编码器 磁性原理，坚固耐用 尺寸紧凑，工业标准58mm编码器ACURO-XR定位磁性原理58 mm 工业编码器ACURO-XR58 mm24电子 MT- 引擎Engine为什么是脉冲线传感器为什么是脉冲线传感器技术概要技术概要1. 适合新的磁性产品AR58，AR62和AR65 多圈的解决方案2. 新的气量计计数技术.3. 可以用于大尺寸空心轴编码器AC110的MT装置1. 适合新的磁性产品AR58，AR62和AR65 多圈的解决方案2. 新的气量计计数技术.3. 可以用于大尺寸空心轴编码
9、器AC110的MT装置它是什么？它是什么？脉冲线(Pulse Wire)传感器是为人熟知的长期可靠和低成本的传感器技术。脉冲线(Pulse Wire)传感器是为人熟知的长期可靠和低成本的传感器技术。集成的信号调节+控制Hall传感器Ramtron低电压NV 计数器+状态机NSRAMTRONELMOSNS25功能块中的多圈实现MT-存储MT-传感器Gene-rator磁簧开关感应电气带电池磁性电容电气带FRAM脉冲线磁性机械齿轮光电光电(高分辨率)振动，冲击温度，寿命磁性的影响1) 1) 2) 1) Kbler, IVO, Baumer 2) HbnerST-传感器AC110AC58 AR62/
10、632627磁传感器原理 (Hall霍尔)霍尔元件S通过激励电流(I)磁场洛伦兹力产生霍尔电压 UH电压UH是与磁场方向成比例的。产生Sine-cos信号绝对位置能够通过反正切功能被导出通过插补增加分辨率ABZIPOD/A28确保功能完备和长寿命7 层密封和封装层密封和封装300N 轴向轴向+径向径向肩部安装轴承肩部安装轴承与以往编码器相比与以往编码器相比3倍使倍使用寿命用寿命MT Hall传感器传感器ST Hall传感器传感器ST 磁铁磁铁MT 脉冲线脉冲线29设计元件用于用于IP68, IP69K:1. 电缆封装密封不会通过电缆接口进水2. 内部密封用于水中使用坚固壳体坚固壳体台阶防护台阶
11、防护!大轴承大轴承3 x 寿命 重载PCB的保形涂料的保形涂料-完全浸入水中30ACURO XR 轴承6mm12 mm10 mm大轴承大轴承3 x 寿命 重载31脉冲线传感器32脉冲线传感器抗拒: 振动 冲击 进入的灰尘 温度波动 冷凝长寿命特征: 无移动部件 不是光电 没有电池 紧凑尺寸 便携 不需要外部电源33安全储备3 传感器传感器冗余冗余VLTLVWVL 5TWTL 10VWTW3435AR63 MT CANOpen36如何转换为客户需要的方形法兰37技术数据和选项机械机械外壳尺寸:58 mm安装厚度: 32 mm轴径:10 或12 mm法兰:同步-夹紧最大轴载: 300 N / 30
12、0 N防护等级:IP67 或IP69K冲击/ 振动: 200g / 20g电气电气分辨率:12 位-单圈,绝对16, 最大24 位接口: CANopen, SSI, BiSS, 模拟量: 010V, 420mA工作温度: -40 +100CEMC 免疫性: EN 61326 等级A38特殊定制编码器实例 139特殊定制编码器实例 240偏航控制带绝对值编码器CAM box对编码器的要求： 温度范围： -40 + 80C 高抗冲击和振动 长寿命解决方案： 绝对值编码器AC58 实心轴或空心轴41CAM box 增量或绝对值编码器 桨叶或偏航驱动 温度范围： -40 + 80C RI30/RI58 AC58 AC3642发电机增量编码器用来测量发电机转速对编码器的要求： 温度范围： -40 + 80C 高抗冲击和振动 电气绝缘轴 坚固的滚珠轴承解决方案： HSD38(空心轴) HD35 (实心轴)43滑环 增量编码器用来测量轮毂转速 绝对值编码器用来测量轮毂的位置 编码器安装在滑环上 希望将编码器集成到滑环中 温度范围： -40 + 60C44感谢大家参加在线培训！现在可以提问了。
