【正文】 下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。接近開關(guān)主要用途 接近開關(guān)在航空、航空、航天技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。這種接近開關(guān)檢測(cè)的對(duì)象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)接近開關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。　 增量式編碼器特點(diǎn)： 增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計(jì)數(shù)起點(diǎn)任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無限累加和測(cè)量。二、通訊輸出： 功率模塊的通訊輸出 三、典型接線示意圖 功率模塊的典型接線圖四、PK6013三相電參數(shù)采集模塊引腳定義： 功率模塊的引腳定義 增量式編碼器按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。輸出停機(jī)信號(hào)。此方法周期固定為1秒鐘，不足之處是快速響應(yīng)性差。前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”。測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)速：測(cè)速發(fā)電機(jī)是應(yīng)用比較廣泛的轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置之一。電阻應(yīng)變計(jì)主要是由敏感柵、基底、引出線及覆蓋層等部分組成的。傳遞法傳遞法是根據(jù)彈性元件在傳遞扭矩時(shí)所產(chǎn)生的物理參數(shù)的變化而測(cè)量扭矩的方法。當(dāng)功率超過額定功率時(shí)，變槳距機(jī)構(gòu)開始工作，調(diào)整葉片節(jié)距角，將發(fā)電機(jī)的輸出功率限制在額定值附近。其次，還可以檢測(cè)主軸加速度，檢測(cè)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)風(fēng)速增大到切入風(fēng)速時(shí)，由控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)槳葉向從90176。時(shí)，Cp相對(duì)最大。 (a)由PROPPC編碼的三維圖。 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過液壓系統(tǒng)推動(dòng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)，改變槳葉節(jié)距角。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障概率低，但是因?yàn)橄抻陲L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能受到葉片失速性能，當(dāng)風(fēng)速高于額定值時(shí)發(fā)電功率會(huì)隨著風(fēng)速的升高而下降。由于葉尖速度的限制，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度較慢，而發(fā)電機(jī)不能太重，而極對(duì)數(shù)較少，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速要盡可能的高，因此就要在風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)之間連接齒輪箱增速器，把轉(zhuǎn)速提高，達(dá)到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果葉片裝好后安裝角不再變化，那么雖在某一風(fēng)速下可能得到最好的氣動(dòng)力性能，但在其它風(fēng)速下則未必如此。，此時(shí)槳葉與該葉片元的攻角。目前通過采用變滑差發(fā)電機(jī)、葉片主動(dòng)失速等技術(shù)，減少了變槳距機(jī)構(gòu)的動(dòng)作次數(shù)，降低了變槳距軸承的機(jī)械磨損，同時(shí)使其盡量運(yùn)行在最佳葉尖速比，優(yōu)化輸出功率。其調(diào)節(jié)方法分為三個(gè)過程：第一個(gè)過程是開機(jī)階段，當(dāng)風(fēng)電機(jī)達(dá)到運(yùn)行條件時(shí)，控制器調(diào)節(jié)節(jié)距角。100kW以上的中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及1MW以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組皆配有微機(jī)或者可編程控制器(PLC)組成的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制、自檢、和顯示功能。用于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力機(jī)一般葉片數(shù)取24，普遍采用全翼展或者1/3翼展槳距控制或葉尖失速控制。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速則由電網(wǎng)頻率決定。在小型風(fēng)力機(jī)中多采用機(jī)械抱閘剎車方式實(shí)現(xiàn)制動(dòng)停車，可以手動(dòng)也可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車。若因故障，自動(dòng)解纜未起作用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)也規(guī)定了一個(gè)極值圈數(shù)，在紐纜達(dá)到極值圈數(shù)左右時(shí)，紐纜開關(guān)動(dòng)作，報(bào)紐纜故障，停機(jī)等待人工解纜。所以，有些風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用無刷雙反饋電機(jī)，該電機(jī)定子有兩套極數(shù)不同的繞組，轉(zhuǎn)子為籠型結(jié)構(gòu)，無須滑環(huán)與電刷，可靠性高。增速箱的特點(diǎn)是：(1)高速級(jí)采用行星架浮動(dòng)，低速級(jí)采用太陽輪浮動(dòng)，這樣使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化而緊湊，同時(shí)均載效果好。一：槳葉系統(tǒng)風(fēng)能是隨機(jī)性能源，當(dāng)風(fēng)力變化時(shí)，風(fēng)力機(jī)軸上輸出功率也將隨之發(fā)生變化，因此如何調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的輸出功率對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言是十分重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單個(gè)葉片已重達(dá)數(shù)噸，變槳距調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度要跟上風(fēng)速的變化是相當(dāng)困難的。為了解決上述問題，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普遍采用雙速發(fā)電機(jī)，即采用兩個(gè)不同額定功率、不同極對(duì)數(shù)的異步發(fā)電機(jī)。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，功率系數(shù)隨之改變。 目前全世界的風(fēng)電裝機(jī)容量正在以每年25%以上的增速高速增長(zhǎng)，越來越多的國(guó)家開始致力于這一完全清潔能源的開發(fā)。風(fēng)力發(fā)電已成為世界各國(guó)和地區(qū)新建發(fā)電廠的“主流選擇”之一。這些政策吸引了大量的資金采購風(fēng)電機(jī)組，使剛剛建立起來的丹麥風(fēng)電機(jī)組制造業(yè)獲得了大批量生產(chǎn)和改進(jìn)質(zhì)量的機(jī)會(huì)。許多國(guó)家建立了眾多的中型和大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，并形成了一整套有關(guān)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的規(guī)劃方法、運(yùn)行管理和維護(hù)方式、投融資方式、國(guó)家扶持的優(yōu)惠政策及規(guī)范、法規(guī)等。然而在海上建造難度也大：巨大的基座必須固定入海底30m深度，才能使裝置經(jīng)受得住狂風(fēng)惡浪的沖擊；水下的驅(qū)動(dòng)裝置和電子部件必須得能防止高鹽度海水的腐蝕；與陸地連接還得需要幾公里長(zhǎng)的海底電纜。到2020年，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到3萬兆瓦，并沖擊5萬兆瓦，屆時(shí)風(fēng)電的成本將接近傳統(tǒng)發(fā)電方式。2004年，我國(guó)新裝機(jī)的風(fēng)力發(fā)電容量為197MW，總裝機(jī)容量為760MW。東南沿海及其島嶼、青藏高原、西北、華北、新疆、內(nèi)蒙古和東北部分地區(qū)都屬于風(fēng)能儲(chǔ)藏量比較豐富的地區(qū)，而甘肅、山東、蘇北、皖北等地區(qū)也有相當(dāng)大比例的風(fēng)能資源可以有效利用。中國(guó)按人均和全國(guó)面積平均，溫室氣體排放量很低，但中國(guó)隨著能源消費(fèi)量增加而引起的溫室氣體排放量的增加正引起全球的矚目。風(fēng)能利用上的困難，使得風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)和管理出現(xiàn)了一些特殊問題。10kW以下小型機(jī)組，一般配置蓄電池，或與其他形式的能源如太陽能PV光伏電站、柴油發(fā)電機(jī)組等構(gòu)成混合發(fā)電系統(tǒng)。 風(fēng)能的特點(diǎn)雖然風(fēng)能是一種取之不盡、用之不竭、清潔無污染的可再生能源，且蘊(yùn)藏量巨大，但是，利用風(fēng)能發(fā)電比用水力發(fā)電困難得多，這是由于風(fēng)能具有以下特點(diǎn)：(1)風(fēng)能的能量密度小。太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產(chǎn)生溫差，從而引起大氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也隨之得到迅猛發(fā)展，兆瓦級(jí)變速恒頻變槳距風(fēng)力機(jī)組已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際社會(huì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主流產(chǎn)品。目前風(fēng)電場(chǎng)的全年發(fā)電量近8億度，已形成產(chǎn)值20多億元，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中產(chǎn)生了一定的影響，不僅對(duì)當(dāng)?shù)啬茉垂?yīng)結(jié)構(gòu)和減少環(huán)境污染產(chǎn)生了影響，而且對(duì)促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和增加新的就業(yè)機(jī)會(huì)也做出了實(shí)際貢獻(xiàn)。我國(guó)風(fēng)能資源儲(chǔ)量豐富，據(jù)初步估算我國(guó)陸上離地面10m高度層的風(fēng)能資源總儲(chǔ)量為32260000MW，可開發(fā)量為2530000MW；近海（水深不超過10m）區(qū)域，離海10m高度層的風(fēng)能儲(chǔ)量約為7500000MW。(2)風(fēng)能的穩(wěn)定性差。％，實(shí)際效率會(huì)更低一些，統(tǒng)計(jì)顯示，~，~。 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展 中國(guó)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展概況及前景中國(guó)人口眾多，能源資源相對(duì)匱乏。，近年來己建成26處風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，1994年并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)30MW，年發(fā)電量7500萬kWh，到2000年底，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量己達(dá)到344MW，年發(fā)電量約86億kWh，同時(shí)還有13萬臺(tái)小型獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在廣大牧區(qū)、海島、有風(fēng)無電的邊遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)行。我國(guó)風(fēng)能資源開發(fā)利用較早，但早期主要是以分散、小規(guī)模試驗(yàn)和示范形式，規(guī)?；L(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)始于上世紀(jì)90年代，大體可分為三個(gè)階段：第一階段是1986～1990年，是我國(guó)風(fēng)電項(xiàng)目的探索和示范階段，其特點(diǎn)是項(xiàng)目規(guī)模小、單機(jī)容量小；第二階段是1991～1995年，為示范項(xiàng)目取得成效并逐步推廣階段；第三階段是1996年后，為擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模階段。據(jù)中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，截至2006年底，我國(guó)已建成91個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，總裝機(jī)容量2599兆瓦。美國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)261萬kW，居世界第3位。德國(guó)、丹麥、西班牙等國(guó)都制定了比較高的風(fēng)電收購電價(jià)，保持了穩(wěn)定高速的增長(zhǎng)，1996年以后年增長(zhǎng)率超過30%，使風(fēng)電成為發(fā)展最快的清潔電能。德州政府規(guī)定，到2009年可再生能源的發(fā)電容量至少應(yīng)達(dá)到200萬kW。政府為改善電能結(jié)構(gòu)，制定了一項(xiàng)強(qiáng)制性的可再生能源發(fā)電計(jì)劃，太陽能—風(fēng)力電站將成為可再生能源利用的重要組成部分。據(jù)測(cè)算，以歐洲和中國(guó)為例，如果完全開發(fā)，僅這兩個(gè)地區(qū)擁有的海岸風(fēng)能，能滿足區(qū)域內(nèi)全部的電力需求。實(shí)際上，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，很難做到功率恒定，通常有些下降。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，具有在額定功率點(diǎn)以上輸出功率平穩(wěn)的特點(diǎn)。對(duì)于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，一般在低風(fēng)速段風(fēng)能利用系數(shù)較高，風(fēng)速過額定點(diǎn)后，其風(fēng)能利用系數(shù)，開始大幅度下降。其尖部安裝有葉尖擾流器，在需要制動(dòng)時(shí)打開。國(guó)外一般采用24極的發(fā)電機(jī)。五：解纜裝置自然界中的風(fēng)是一種不穩(wěn)定的資源，它的速度與風(fēng)向是不定的。凸輪控制的自動(dòng)解纜過程如下：根據(jù)角度傳感器所記錄的偏轉(zhuǎn)角度情況，確定順時(shí)針解纜還是逆時(shí)針解纜。根據(jù)風(fēng)力機(jī)容量的大小，塔架可以制成實(shí)心鐵柱式，也可以制成鋼材晰架結(jié)構(gòu)或柔性塔架。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)可對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，并網(wǎng)后可對(duì)功率進(jìn)行控制，使風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)性能和功率輸出特性都有顯著的改善。風(fēng)輪塔架后面旋轉(zhuǎn)，氣流依次流經(jīng)塔架、風(fēng)輪，叫做下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)。垂直軸風(fēng)力機(jī)的最突出的優(yōu)點(diǎn)是不需要塔架，發(fā)電機(jī)可以安裝在地面上，維護(hù)方便。直到風(fēng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并網(wǎng)發(fā)電；第二階段，當(dāng)輸出功率小于額定功率時(shí)，節(jié)距角保持在0176。如果參考?xì)饬飨鄬?duì)與葉片元的方向，F(xiàn)可分解為垂直于ωr方向的升力Fy和沿ωr方向阻力Fx。(1)風(fēng)輪氣動(dòng)特性在系統(tǒng)中，我們假定可變距的槳葉是剛性的，則風(fēng)輪吸收的功率為: （21） 風(fēng)輪的動(dòng)態(tài)模型由以下運(yùn)動(dòng)方程表示：　　　　　　 （22）其中: Jr一風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg/m2。由于風(fēng)輪、輸入軸和增速器之間是剛性連接，因此忽略傳動(dòng)系統(tǒng)中的總摩擦力和輸出軸上的相對(duì)角位移。發(fā)電機(jī)組的葉片的攻角可以隨著風(fēng)速的變化始終保持在最佳角度，使風(fēng)輪運(yùn)行在最佳轉(zhuǎn)換效率，使輸出功率最大。但其動(dòng)態(tài)特性相對(duì)較差，有較大的慣性，特別是對(duì)于大功率風(fēng)力機(jī)。 (2)在尖速比λ保持不變的情況下，節(jié)距角β=0176。當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時(shí)，增大槳葉節(jié)距角β，風(fēng)能利用系數(shù)Cp減小，發(fā)電機(jī)輸出功率降低；當(dāng)功率下降小于額定功率時(shí)，再減小槳葉節(jié)距角β，以此保證了風(fēng)力機(jī)輸出功率維持在額定值。在電機(jī)并網(wǎng)以前，變槳距系統(tǒng)對(duì)葉輪進(jìn)行速度控制。其中P為功率，T為扭矩，n為轉(zhuǎn)速。任何元件在轉(zhuǎn)矩的作用下，必定產(chǎn)生某種程度的扭轉(zhuǎn)變形。平衡力法對(duì)于任何一種勻速工作的動(dòng)力機(jī)械或制動(dòng)機(jī)械，當(dāng)它的主軸受扭矩作用時(shí)，在其機(jī)體上必定同時(shí)作用著方向相反的平衡力矩（或稱為支座反力矩），測(cè)量機(jī)體上的平衡力矩以確定機(jī)器主軸上作用扭矩大小的方法，就是平衡法，亦稱為反力法。用電阻應(yīng)變片作為傳感器件，測(cè)量應(yīng)變、應(yīng)力及與之相關(guān)的物理量，是一種常見的實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法。斷電器測(cè)量轉(zhuǎn)速當(dāng)被測(cè)軸為穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，且現(xiàn)場(chǎng)條件沒有測(cè)速的專用裝置（測(cè)速發(fā)電機(jī)等）時(shí)，可采用斷電器方法來測(cè)量轉(zhuǎn)速。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)多工作于戶外惡劣的環(huán)境下，因而不適合用旋轉(zhuǎn)編碼器等對(duì)環(huán)境要求高的測(cè)速傳感器，一般采用電感式接近開關(guān)。因此，轉(zhuǎn)矩控制對(duì)風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行是至關(guān)重要的。如果判斷兩者不滿足上述關(guān)系，則證明增速箱部分故障，輸出報(bào)警信號(hào)并剎車?！　⌒D(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。相位差的 A、B 兩路信號(hào)進(jìn)行倍頻或更換高分辨率編碼器。 霍爾元件是一種磁敏元件。當(dāng)有反光面（被檢測(cè)物體）接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便在信號(hào)輸出，由此便可“感知”有物體接近。聲納和雷達(dá)就是利用這個(gè)效應(yīng)的原理制成的。在測(cè)量技術(shù)中，如長(zhǎng)度，位置的測(cè)量；在控制技術(shù)中，如位移、速度、加速度的測(cè)量和控制，也都使用著大量的接近開關(guān)。 （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。（2）運(yùn)動(dòng)控制PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。S7200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。 列出了現(xiàn)有的擴(kuò)展模塊。第六章 總結(jié)與展望本章總結(jié)了全文所做工作、取得成果、以及不足之處，展望了轉(zhuǎn)矩矩測(cè)量與控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。首先，風(fēng)力機(jī)運(yùn)行在惡劣的環(huán)境中，機(jī)組承受著隨機(jī)變化的載荷，長(zhǎng)期承受這種載荷容易使零部件產(chǎn)生疲勞，從而影響機(jī)組的安全運(yùn)行，依據(jù)轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)合理安排風(fēng)力機(jī)組的運(yùn)行，可提高安全穩(wěn)定性能