Lagerfri och högupplöst roterande kodare för stora axlar

ERNEUERBARE ENERGIEN

Detaljer: Släppt: 10.02.2014; Senast uppdaterad: 07.02.2024; Träffar: 10412

Remkodaren "HD mag flex" från Baumer eTack vare sitt nya koncept möjliggör den direkt, exakt vinkel- och hastighetsmätning på stora axlar. Den flexibla, magnetiska precisionsvågen är tillverkad för att matcha axelns diameter och rullas ihop för att spara utrymme för transport. Vid användning kan den fästas som ett bälte med spännskruven på axelns omkrets.

Axeln förblir monterad, vilket eliminerar kostnaden och tiden som krävs för mekaniska justeringar och komplex montering. Intelligent signalbehandling i realtid och den lagerfria, kontaktfria designen förutbestämmer den roterande kodaren för applikationer på generatorer, stora enheter eller i vatten- och vindkraftverk.

HDmag flexklämmorna MIR 3000F och MQR 3000F är en revolutionerande och särskilt ekonomisk lösning för exakt position och hastighetsmätning på axlar med stora diametrar.

Exakt och energieffektiv styrning av frekvensomriktare och generatorer kräver exakt mätning av position och hastighet. Rotationsgivare ger den nödvändiga informationen: Ju större axeldiametern för en drivenhet eller generator är, desto svårare är det att tillverka och installera kodarna; över 1 m diameter fanns det bara dyra specialvarianter hittills. Nu finns det en ny lösning för detta: En lagerfri magnetremkodare kan tillverkas för praktiskt taget alla axlar i storlek och gör det möjligt att mäta position och hastighet med hög upplösning. Det är baserat på en kontaktfri och slitfri magnetskanning i kombination med en sofistikerad signalbehandling.

Sensorteknik skyddar WKA -rotorblad från is och skador

Mätningen av position och hastighet på stora motor- eller generatoraxlar, som de finns i valsverk, pappersmaskiner, vind- och vattenkraftverk, innebar tidigare betydande ansträngningar. Å ena sidan kräver de ganska tuffa miljöförhållandena de mest robusta kodarlösningarna, och å andra sidan är det inte något trivialt att montera en motsvarande kodare på de tjocka axlarna.

Stora vågor krävde kompromisser

Installationen av en vanlig kraftig roterande kodare kräver en liten adapterstift på den fria axeländen. Detta kan leda till betydande koncentrationsfel i form av trumling och kodaren kanske inte mäter vid den kontrolltekniska mer intressanta belastningssidan. Dess montering på B-sidan förhindrar också en meningsfull kontinuerlig ihålig axel för många applikationer och ökar samtidigt det totala installationsutrymmet som krävs. I de flesta fall krävs ett mekaniskt stegskydd för kodaren så att den är skyddad från skador.

Ett bättre alternativ är magnetiska roterande kodare utan lager, som består av ett polhjul monterat på axeln och ett fast skanningshuvud. De kan också installeras på A-sidan, eftersom dessa kodare är mycket korta. Med stora axeldiametrar - för närvarande runt 1000 mm är möjliga - kan det fortfarande vara svårt, eftersom kodarhjulet, som måste skjutas över en axelände och fixeras, är ganska stort och tungt.

Under tiden finns det delade polhjul på marknaden för eftermontering på axlar utan direkt åtkomlig ände. Dessa är dock förknippade med två allvarliga nackdelar: Det finns höga kostnader och begränsningar med avseende på de tillgängliga ihåliga axeldiametrarna, eftersom det fortfarande är skräddarsydda produkter som matchar diametern. Dessutom leder de två fogarna vid ändarna av halvringarna till en förlust av signalkvalitet.

Till axeln sträckt med exakt materialmått

Mot denna bakgrund är det särskilt användare från vind- och vattenkraftverk, pappersmaskiner, byggmaskiner eller stora enheter som driver efter bättre lösningar. Deras behov av robusta, enkla att installera och utbytbara lagerfria kodarsystem som mäter hastighet och position med hög upplösning ökar ständigt. Sensorspecialisten Baumer har nu svarat på detta sätt: Med en ny, patentsökt strategi som har tänkts igenom till slutet, löser HD mag flex-spänningsbandssändare nu så krävande mätuppgifter på axlar med vilken diameter som helst och teoretiskt obegränsad diameter.

Remspännaren är baserad på en dubbel magnetisk avsökning av ett bälte, som sträcker sig i sina ändar som ett bälte med en vridbock runt axeln. Tack vare den kontaktlösa mätprincipen fungerar den roterande givaren praktiskt taget slitfri och är extremt motståndskraftig mot damm, smuts, vätskor och kondens. Sensorhuvudet med helt inkapslad elektronik kan monteras i valfritt läge på axeln och tolererar stora axiella förskjutningar av spännbandet på ± 5 mm, vilket kan uppstå till exempel på grund av termisk expansion på långa axlar. Det radiella avståndet från spännbandet till sensorhuvudet, dvs luftgapet, kan vara upp till 3 mm, varigenom toleranserna som är typiska för stora axlar och deras lager kan styras väl.

Enkel och snabb installation

Fästet av klämbandet vid valfritt axiellt läge på axeln kan realiseras snabbt och enkelt. Vågytan förblir fri från hål, spår och punkteringar. Istället kan den fabriksmonterade på omkretsen av axeln skräddarsydda spänningsbandet helt enkelt sätta runt axeln och ansluta till den bifogade i sina ändar vändkroken. Kodarna är därför mycket väl lämpade för eftermontering.

Vändkroken är utformad så att den kan kompensera för toleranser för axeldiametern på cirka 2 mm. Efterföljande montering av sensorhuvudet kräver endast två monteringsskruvar. Luftgapet kan enkelt justeras med en mätare. En person gör detta arbete på bara några minuter. Den elektroniska funktionsövervakningen integrerad i skannhuvudet kan användas som justeringshjälpmedel. Till och med en sensorkonstruktion som är utformad för en axeldiameter på 2 m väger mindre än 2 kg och passar i ett paket med lådstorlek. Monterings- och transportkostnader reduceras alltså avsevärt jämfört med de tidigare tillgängliga lösningarna.

Snabb signalbehandling för mätningar med hög precision

Tack vare sin intelligenta signalbehandling i realtid, levererar spännbältekodaren inkrementella och kvasi-absoluta positionssignaler av konstant hög kvalitet hela tiden, oavsett vridbockens bredd. Per varv upp till 131.072 pulser är möjliga med varje axeldiameter. De två sensorerna i avsökningshuvudet är fabriksinriktade så att åtminstone en magnetisk sensor avläser det magnetiserade bandet. Detta möjliggör en kontinuerlig position och hastighetsberäkning trots gapet som orsakas av vridbocken. Under drift kan axeln röra sig axiellt upp till 10 mm och radiellt upp till 2 mm.

Noggrannheten för positionssignalen upplöst till 20 bit är ± 1000 grader på en 0,02 mm våg. Detta möjliggör till exempel på vindkraftverk den fjärrstyrda rotorlåsen hos turbinaxeln. Remsjusteraren tillhandahåller ett giltigt läge så snart bandets gap har passerat skannhuvudet två gånger i samma rotationsriktning efter att enheten har slagits på.

Kopplingar, bromsar och övervakning för vindkraftverket

Samtidigt levererar spännbältekodaren exakta digitala hastighetssignaler i realtid upp till 18-bitar med fritt valbara filter. Den upptäcker genomsökning på bara 0,003 min^-1, Detta motsvarar en revolution i 6 h. Utgångssignalerna som krävs av applikationen konfigureras på fabriken. De elektriska gränssnitten är SSI, HTL, TTL SinCos och kombinationer därav.