Enkodery do turbin wiatrowych – drobne szczegóły czynią dużą różnicę

Na rynku dostępnych jest wiele enkoderów przeznaczonych do pozycjonowania i pomiaru prędkości obrotowej. Na pierwszy rzut oka wszystkie wydają się podobne, biorąc pod uwagę ich funkcjonalność i parametry, jednak różnice leżą w szczegółach. Enkodery firmy Kübler mogą pochwalić się funkcjonalnością i cechami znajdującymi od wielu lat uznanie wśród producentów turbin wiatrowych i dostawców systemów do nich.

DOKŁADNE ENKODERY SENDIX W NAPĘDACH DO USTAWIANIA KĄTA POCHYLENIA ŚMIGIEŁ

Trwałe enkodery absolutne serii Sendix pozwalają na pomiar kąta pochylenia śmigła, który kontrolowany jest przez specjalny sterownik. Wersje z dodatkową ścieżką inkrementalną albo z sygnałami sin/cos mogą być używane do regulacji prędkości przez falowniki.

Jeżeli wymagany jest większy poziom bezpieczeństwa, zintegrowany w obudowie resolwer może wysyłać odpowiednie sygnały do falownika, które po przetworzeniu dostarczają informacji o prędkości i kierunku obrotu.

Wieloobrotowe enkodery Küblera cechuje bardzo duża odporność na zaburzenia elektromagnetyczne, które mogą być wprowadzane na przykład przez hamulce elektromagnetyczne występujące w napędach do ustawiania kąta pochylenia śmigieł.

APLIKACJA DECYDUJE O WERSJI ENKODERA

Kübler oferuje enkodery jedno i wieloobrotowe, które montowane są centrycznie na wirniku wału śmigła lub niecentrycznie, z pinem na krawędzi przekładni śmigła. Dostępne są także akcesoria do instalacji, takie jak koła przekładniowe, wsporniki montażowe albo pokrywy ochronne. Sprężyste systemy mocowania zapewniają mały nacisk styku koła przekładniowego, eliminując możliwość przekroczenia maksymalnej wartości obciążenia łożysk enkodera.

Enkodery firmy Kübler, stosowane w układzie pomiaru ustawienia kąta pochylenia śmigieł i w układzie pomiaru azymutu, mogą być ustawione do wartości zerowej poprzez zdalny sygnał sterownika. W specjalnych wykonaniach mogą być wyposażone w dodatkowy przycisk zerowy umiejscowiony na obudowie, za pomocą którego istnieje możliwość ręcznego ustawienia punktu referencyjnego wirnika śmigła podczas montażu lub serwisu.

MAKSYMALNA ODPORNOŚĆ NA ROZBRYZGI WODY MORSKIEJ

Kübler wyposaża swoje enkodery w specjalną powłokę uodparniającą je na rozbryzgi wody morskiej. Dodatkowo zapewnia dla nich stopień ochrony obudowy IP67. Zapewnia to kompatybilność z wymogami stawianymi komponentom pracującym w środowiskach korozyjnych zgodnie z EN ISO 12944-2 kl. C3.

Firma poszła o krok dalej, zapewniając także zgodność z wymogami standardu IEC 68-2-11. W tym przypadku testy obejmowały 672 godzin pracy w komorze solnej. Połączenie trwałej konstrukcji i odpornej na zaburzenia elektroniki zapewnia niezawodność i długą żywotność enkoderów firmy Kübler oraz czyni je idealnymi do pracy w aplikacjach nadbrzeżnych.

ODPORNOŚĆ NA CZĘSTE WAHANIA TEMPERATUR

Enkodery instalowane w turbinach wiatrowych narażone są na częste wahania temperatur. W zależności od lokalizacji temperatury dzienne i nocne oraz letnie i zimowe mogą się zmieniać w bardzo szerokim zakresie. Po wyłączeniu zasilania system musi być zdolny do ponownego bezpiecznego startu. Enkodery firmy Kübler pracują w dopuszczalnym zakresie temperatur od –40 do +90°C, a wersje wysokotemperaturowe nawet do +105°C.

Może to mieć decydującą rolę w obudowach pierścieni ślizgowych, a w szczególności w wysokotemperaturowych lokalizacjach elektrowni wiatrowych. Tutaj duża dokładność i rozdzielczość są niezbędne do pomiarów prędkości obrotowej w szerokim zakresie dynamicznym, dostarczając sterownikowi informację w czasie rzeczywistym.

Przedostawanie się prądów wirowych występujących na wale, które mogą uszkodzić łożyska enkodera, jest uniemożliwione poprzez zastosowanie odpowiednich wkładek izolacyjnych. Dostępnych jest wiele różnych akcesoriów i sprzęgieł stojana umożliwiających łatwą instalację bez ograniczenia dokładności pomiaru.

MONITOROWANIE RÓŻNICY PRĘDKOŚCI POMIĘDZY WAŁEM WIATRAKA I GENERATOREM

Informacja o prędkości jest dostarczana przez enkodery do sterownika, przeliczana i przesyłana do pętli sterowania turbiny. W turbinach wiatrowych wymagana jest dodatkowo redundancja monitoringu prędkości. Występuje tu wolna prędkość wału turbiny oraz, dla turbin wiatrowych z przekładniami, szybka prędkość obrotowa generatora.

Kübler oferuje specjalne wskaźniki do monitorowania różnicy pomiędzy prędkością wału wiatraka i prędkością generatora, wyposażone w przekaźniki do przerwania obwodu. Oznacza to dodatkowe bezpieczeństwo w przypadku wystąpienia zbyt dużej różnicy dwóch prędkości lub przekroczenia dopuszczalnej prędkości.

Elektromechaniczne liczniki czasu pracy pokazują dokładny czas, w ciągu którego został produkowany prąd przez wiatrak – nawet w przypadku braku zasilania. Zarówno prędkość, jak i liczba godzin może być monitorowana i kontrolowana przez operatora znajdującego się w wiatraku, niezależnie od pracy sterownika i bez konieczności podłączania laptopa.

BEZPIECZNA PRACA NAWET NA WYSOKICH WZNIESIENIACH

Turbiny wiatrowe montowane są w różnych lokalizacjach. Farmy wiatrowe występują zarówno na morzach, jak i w regionach wyżynnych. Enkodery Küblera mogą pracować w aplikacjach znajdujących się na wysokości ponad 3 tys. metrów n.p.m. Niskie ciśnienie oraz szybko zmieniające się temperatury nie stanowią żadnego problemu zarówno dla elektroniki, jak i obudowy. Choć enkodery stanowią niewielką część turbiny wiatrowej, są kluczowymi elementami odpowiedzialnymi za funkcjonalność, bezpieczeństwo i niezawodność pracy całej elektrowni wiatrowej.

Paweł Naglik
Kubler Sp. z o.o.