浅谈风力发电机中传感器的运用

I浅谈风力发电机中传感器的运用摘要：风力发电机中传感器的运用现在越来越平凡，在风力发电机中的传感器像比是人类的感觉器官，人类如果没有感觉器官那还有什么意义呢！同样风力发电机中没有传感器也就像木头一样立在那，各种不正常状态很可能使风机瓦解、导致整个电网系统崩溃，所以在风力发电机中传感器是必不可少的。在风力发电机中传感器运用非常之多。例如温度传感器有很多个，他不仅要检测齿轮箱，发电机温度还要检测机舱环境，室外环境的温度，以保证风机正常运行；振动传感器，检测风机的振动的频率，保证风机在大风时的可靠并网发电；转速传感器时刻检测主轴的转速、发电机转子的转速等等，以保证风机在运行时不会发生飞车；液位传感器时刻检测齿轮箱液位同时和温度传感器配合形成冷却系统，保证齿轮箱不会发生温度过高减小齿轮的硬度，保证齿轮箱的正常转化的齿轮转速比，可靠的为发电机传递动力。关键词：传感器风力发电机机温度齿轮箱II目录绪论............................................................1一、传感器的分类.................................................2二、传感器的主要特性.............................................2（一）传感器动态特性.........................................2（二）传感器的分辨率.........................................3（三）传感器的灵敏度.........................................3三、传感器的特点.................................................4第一章风力发电机中传感器的运用..................................5一、1.5MW风力发电中传感器的运用..................................5二、风力发电机中的传感器.........................................6（一）温度传感器.............................................6（二）转速、角度传感器(编码器)...............................8第二章风力发电机中传感器中的检查...............................15一、温度传感器PT100检查.......................................15二、风速仪与风向标检查..........................................15三、转速传感器检查..............................................16四、振动传感器检查..............................................16五、压力传感器检查..............................................16六、扭揽开关检查................................................17总结...........................................................18参考文献........................................................191绪论传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域，在风力发电机中是一种必不可少的检测信号的感元件，因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为风力发电机的电五官。新技术革命的到来，世界开始进入信息时代和新能源开发时代。在利用远程监控信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠风力发电机的状态信息，而传感器是获取风力发电机中各种信息的主要途径与手段的粒子世界。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信2不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。一、传感器的分类（1）生物类，基于酶、抗体、和激素等传感器分子识别功能。（2）化学类，基于化学反应的原理。（3）物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：（1）压敏、温敏、传感器流体传感器——触觉（2）气敏传感器——嗅觉（3）光敏传感器——视觉（4）声敏传感器——听觉（5）化学传感器——味觉通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类二、传感器的主要特性（一）传感器动态特性所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。3在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。（二）传感器的分辨率分辨率是指传感器可感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨率时，其输出才会发生变化。（三）传感器的灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况传感器下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。4当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。三、传感器的特点统筹风力发电机中传感器特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。5第一章风力发电机中传感器的运用一、1.5MW风力发电中传感器的运用风力发电机中信号传送方式信号有电压信号、电流信号。风力发电机上的机械限位开关，也都通过电压或者电流信号来传递的。风机上面的传感器主要包括以下：转速传感器、温度传感器、压力传感器、红外传感器等等。像这些传感器也是将一些物理现象，转化为电压电流信号，反馈给PLC的，图2.1是1.5MW风力发电机测点清单6图2.11.5MW风力发电机测点清单二、风力发电机中的传感器（一）温度传感器（一）热电阻的测温原理热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前在风力发电机中主要有金属热电阻传感器图2.2和半导体热敏电阻图2.3两类。图2.2金属热电阻图2.3半导体热电阻（二）热电阻的信号连接方式热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。7目前热电阻的引线主要有三种方式1.二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。2.三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。3.四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。（三）PT100温度与电阻对应关系表2.1PT100温度与电阻对应关系8（二）转速、角度传感器(编码器)作为转速、角度类传感器，最近几年旋转编码器的发展迅速，使用已经越来越广.国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。（一）编码器的应用优点1.信息化：除了定位控制点，控制室还可知道其具体位置；2.柔性化：定位可以在控制室柔性调整的；3.多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，判断旋转方向，对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。4.经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护、损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。按照传感器的发展规律，传统传感器已向数字化、智能化、网络信息化发展，工业自动化已经不单单满足现场控制，而且向工厂管理信息化发展，而智能型绝对值编码器，正是符合这种发展的定9位传感器的杰出代表。（二）编码器基本原理将机械转动的模拟量(位移)转换成以数字代码形式表示的电信号，这类传感器称为编码器又称数字编码器。编码器以其高精度、高分辨率和高可靠性而广泛用于各种位移测量。编码器的种类很多。按其结构形式有直线式编码器和旋转式编码器。由于许多直线位移是通过转轴的运动产生的，因此旋转式编码器应用更为广泛。旋转式编码器又分为增量式编码器和绝对式编码器。增量式编码器的输出是一系列脉冲，需要一个计数系统对脉冲进行累计计数，一般还需要基准数据即零位基准才能完成角位移测量。绝对式编码器不需要基准数据及计数系统，它在任意位置都可给出与位置相对应的固定数字码输出。（1）增量型编码器（incrementalencoder）增量型编码器每转一周可产生一系列的脉冲，脉冲的数量可表示角位移的测量。编码器内有一圆盘——编码盘。通常为一光学玻璃，码盘最外圈的码道上均布有相当数量的透光与不透光的扇形区域，用来产生记数脉冲的增量码道，扇形区的多少决定了编码器的分辨率，扇形区越多分辨率越高。例如：一个每转5000的增量形编码器，其码盘上共有5000个透光和不透光的扇形区域。这个码盘被安装到编码器的旋转轴上，增量式编码器的码盘刻线间距均等，对10应每一个分辨率区间，可输出一个增量脉冲。（2）绝对型编码器（旋转型）绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线……编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停