工控自动化技术文摘：JUMO测量控制仪表在风能设备上的应用

所有技术设备包括风力发电设备的设计都装备测量及控制装置（MSR）以保证一个近似于全自动的运行。如果出现故障，在陆地上可以相对简单的进行服务，而对于海上设备维修就不可能这么简单了，船只只有在天气条件可接受的情况下才能使用，这使得设备的维护需要安排长周期的服务人员来进行，因此风力发电设备必须拥有全面的装备，以保障数周长时间的自动运行。

在这里，有无数的参数与风力发电设备的运行相关。为了设备能够启动必须有一个微量的风，风速、风向及与此相关的空气压力、空气温度和空气湿度都是非常有效的测量值。对于后三个测量值在JUMO程序中均有传感器可供不同的应用。

JUMO表面安装或插入式热阻传感器

当风能足够高的时候，带有转子的机舱作为迎风转子在风中转动。转动叶片会通过倾斜度和仰角调整使处于一个最佳运行角度，装有JUMO压力和温度传感器的液压系统接管了这个任务。在天气不利的情况下可能会出现叶片的冻结现象，它会导致转动中的不平衡和不对称的基础负载，并因为恶劣的扰流造成产量的减少。为了避免此现象，必须在温度方面进行监控和调节，以控制转叶加热系统，保证平衡的转动。JUMO公司的表面安装或插入式热阻传感器满足了温度测量的要求。如果一切正常的话，压力监控的保险及刹车系统将被解除，转子将开始转动。

在无变速箱的系统中极靴座在转子上，而定子是前面环型的机舱外壳。随转速变化的能量输入值将通过全电子的高功率变向系统以恒定的电压和同相存入电网。对极靴的监控将通过各个在生产时整合的带连接线的简单温度传感器或多个贴在定子三极绕线组之间并与之焊接的Pt100温度传感器来实现。5千瓦以上的大型设备的定子环直径可远远超过12米。

因为是在绕线设备间的直接测量，设备可以在达到绝缘铜导线的功率极限和最大温度负荷的情况下安全运行。高功率换相器会产生必须从开关箱和机舱中排除的损耗热量，调节和监控过滤器及通风装置则需要温度和压力传感器。

对于带有可调变速箱的风力发电设备，变速箱的作用是使与风力相关的转子转速与单独在机舱内放置的发电机的必要恒定转速相适应。作用在齿侧面的巨大负载通过一项创新的润滑技术得到处理。由摩擦力生产的损耗热能将油带至热的物理极限，所以这里油压和油温的测量是不可避免的。为了不超过最大值，在强风时将改变转叶的工作角度或纯机械的利用刹车限制转速。在大型变速箱中，为了使传感器与测温部分充分接触，减小设备运行中的震动对传感器的冲击，通常采用带弹性测量尖端或能伸缩螺纹的长度可调插入式和拧入式热阻温度传感器来实现。新型号装备了4...20mA输出或CAN输出的二线制温变。

带有液压连接器的风力发电机构成了一个特别的新型选择，它可以把不规则的转子转速转变为恒定的发电机转速。对重要的油温和油压测量可利用受保护的带插入系统的或带CAN输出或两线温变（输出为4...20mA或0...10V）输出的拧入式热阻及压力变送器实现。

在海滨地区对机舱进行空气控制是一个大的挑战。因为相对含盐量大潮湿的海洋空气使直接的空气交换无法进行，所以机舱是作为一个完全封闭的单位被建造的并由此在壳体内部提供了一个可控的空调区。盐分沉积和腐蚀可能会在内部造成机房里的重要构件的重大损害。同样必要的绝缘性和抗高压性也无法得到保障。为了利用外部的冷空气使用了空气/对流空气－热交换器，这使得环境空气仅通过外部构件流动从而影响内部气候。作为传感器使用外部、内部温度传感器及感应器对相对湿度和冷凝点进行测量。另外通过一个插入式传感器对热交换器的可能结冰现象进行监控。机舱的地面温度也受到外部温度的影响。为了避免机舱底部低于冷凝点，将通过装在一个加热板内表面热阻传感器对地面温度进行监控和调节。

如果自然冷却不够时，则打开冷却装置。为了阻止金属的腐蚀简单的方法是将空气湿度控制在60％rF以下。少量的空气湿度也能阻止电压的少量过载和开关箱内的绝缘问题，对此引入了带特殊10-A-微型开关的机械式小型湿度计作为湿度调节器。

塔身或桅杆是重达400吨机舱的承重体，除了通过防腐涂料防止损伤，钢铁的塔身也必须证明内部空气条件可以防止水分堆积造成的伤害和与之相连的腐蚀。如果自然通风不足以将塔身湿度控制在60％rF以下，有时也在塔身底部的关键区域放置一个额外的除湿机。室内或类似温度和湿度传感器被安装在高达100米的塔身不同高度。