电容位移传感器测量风机空气间隙-capa

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发布日期：2017-09-04 浏览： 次

采用电容位移传感器测量风力发电机空气间隙

从早期用于取水灌溉和磨面的风车，一直发展到现在用于发电的大型风机，人们对风能的利用在人类历史发展的过程中从未停止。
 
上世纪70年代连续出现的两次能源危机使得化石原料的价格一路上涨,加上日益严重的环境问题，各个国家开始重新考虑对可再生能源的利用。在美国、丹麦、德国、英国、瑞典等国家政府项目的推动下，许多叶轮直径超过60m的大型风力发电机由国家投资被建立起来用于相关技术的研究和实验验证。具有代表性的有德国的GROWIAN风机（叶轮直径100m，3MW）,瑞典的 WTS 3风机(叶轮直径78m，3MW)，瑞典的 AEOLUS WTS 7风机(叶轮直径75m,2MW),美国的BOEING MOD-2风机（叶轮直径91m,2.5MW）, GE Mod-1(2 MW, 叶轮直径61m )等。由于缺乏相关的风机建造和运行管理经验以及相关的技术，最后这些风机没有一个真正长期运行下来的。但是在这个过程中，大量的技术和经验被积累下来，为以后的发展奠定了基础。八十年代中后期欧洲和美洲都继续着大型风力发电机的研发，而以欧洲取得的成就最大。
 
风力发电技术已经曲曲折折的发展了一百多年，在这一百多年里，充满了各式各样的尝试、创新、成功和失败。经过了百年的洗礼，风电技术才逐渐成熟应用起来。如今德国，丹麦，美国等风电技术先进的国家无论是在风机设计技术上和还是在风机运行经验上都积累了丰富的经验。各种技术路线还在不断的互相借鉴并不断的改进和完善，各种新的概念和技术仍在不断的推出并应用于风电领域。陆上风资源已经开发完的德国等风电大国已经开始开发海上风场。中国也已经开始建设海上风场。
 
中国地域辽阔，具有很长海岸线的国家，风能资源丰富，发展前景广阔。但是由于地形条件复杂和多样化，风能空间分布不统一[9]。根据中国气象局普查数据显示平均风能密度是100W/m2。在陆地上，从地面到10米高度，风能资源实际的总储备约为32亿千瓦，可利用的容量为2.53亿千瓦，近海岸线处，距海平面10米的高度，可以开发和利用的风能储备约7.5亿千瓦，所以可利用的风能总容量大约10亿千瓦。如果陆地上的风能发电每年用2000小时全负载计算，可以提供5000亿kWh电能；如果近海处的风能发电每年用2500小时全负载计算，将可以提供1.8万亿kWh电能，如此可知，总共可提供2.3万亿kWh电能。
 
发电机定、转子空气间隙（以下简称气隙）是一项重要的电磁参数，它对电机的其 它参数、运行性能及技术经济指标有着直接的影响；运行中的发电机，其气隙的均匀性将直 接影响电气特性和机械性能的稳定。
 
为确保大型发电机的安全运行，预防突发性事故的发生，一些国家和有关部门提 出，建立一套专门的发电机气隙监测系统，在机组投入试运行时和正式投产之后对气隙进行反复测量，为运行、检修提供一系列的预防性数据，并为机组的优化设计提供相应的验证。
 
国际上对运行中的风力发电机气隙实施动态监测是从水轮机的气隙监测系统直接移植过来。该系统主要是以平板式电容传感器（以下简称为传感器）来监测气隙的变化。在该类监控方法中，其平板式电容传感器以粘贴方式安装在定子铁芯上，其安装的数量通常以用户要求而定。来自平板式电容传感器的测量信号，由采集单元采集、传输，并由计算机和软件控制测量模态和进行过程分析，及贮存和记录其测量数据。
 

对于无轴承风力发电机组，必须检测定子和转子之间的空气间隙。

空气间隙监控指实时监控发电机转子和定子之间的间隙距离。转子和定子形状和位置会受到电机运转的离心力，热力学和磁力的影响。转子和定子不同心或失去圆度，会减少发电机组运行效率。最严重的情况下，这些问题可能导致磁性感应发热或定子转子摩擦。




 

德国米铱公司为风力发电机组特别设计了专用间隙测量传感器：
采用三同轴电缆，更好的抗电磁干扰性能
电缆可以集成到探头内，或者采用最新的特殊插头，实现可插拔探头。探头电缆直径仅为Ø3.2mm, 使德国米铱间隙测量专用电容位移传感器可以安装于狭小的发电机外壳内。这也意味着采用更短的电缆，轻松将传感器安装于发电机组内部需要的位置。
 
传感器探头部分可以采用粘贴的办法，固定于发电机组定子。或者采用磁条方式，也可以固定探头。探头本身为非铁磁材料，可以安装于发电机内的强磁场中。所有探头都可以互换。
 


如图，绿色部分为非导体材料安装卡具，有利于传感器电磁防护。红色部分是传感器，传感器本身厚度最薄可以达到0.5mm, 量程可达8mm (可以根据客户具体需要扩展)。
 

 

 
对于售后服务部门需要的临时检测需要，米铱公司也有便携解决方案

如图，手持检测仪包含自动检测软件，可以检测每一个极靴并可以生成测量数据，存储于SD卡内。该款产品特别适用于售后团队临时检测，排查发现风机气隙故障。

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