楊明：尊敬的施教授，尊敬的各位風(fēng)電行業(yè)同仁大家下午好，我是海潤科特的楊明，今天給大家分享一些傳感器的信息。這個我們都非常熟悉了，就是我們?nèi)说拇竽X、五官。人類如何擁有了今天的智慧，是由于感官的幫助，人通過感官來獲取信息，信息轉(zhuǎn)換成經(jīng)驗(yàn)，在經(jīng)驗(yàn)的支持下產(chǎn)生智慧，了解環(huán)境及其變化是基礎(chǔ)，如果對環(huán)境不了解也就很難做出正確的反應(yīng)，其中視覺是最重要的感覺，80%以上的信息來自視覺。傳感器是人體感官外化和體外進(jìn)化的產(chǎn)物。

 

　　傳感器簡單可以分成兩大類，一是傳統(tǒng)傳感器，它的最主要特征就是物理參數(shù)的測量無智化扁平結(jié)構(gòu)，計算機(jī)技術(shù)使傳感器技術(shù)產(chǎn)生了巨大的變革微處理器和檢測技術(shù)相結(jié)合使傳感器具有人工智能的特性。

 

　　這里面我想介紹一下微機(jī)電系統(tǒng)，MEMS的發(fā)展使萬物感知，萬物互聯(lián)成為可能，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要驅(qū)動力。由于電腦的加入，智能傳感器可以通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷，從而增加了傳感器的功能，提升了傳感器的性能，利用軟件實(shí)現(xiàn)硬件難以實(shí)現(xiàn)的功能。

 

　　這個就是傳感器的數(shù)據(jù)到智能化的一個金字塔，最底層是海量的數(shù)據(jù)。當(dāng)我們有意識的處理數(shù)據(jù)的時候便將數(shù)據(jù)智能化了，這樣的數(shù)據(jù)就變成了信息，層層向上信息變成知識，知識變成智慧，這個就是我們所說的數(shù)據(jù)分析。

 

　　這個是我國目前最先進(jìn)的現(xiàn)役殲20，引用這幾幅圖片就是源于飛機(jī)和風(fēng)機(jī)的相似之處都是面對復(fù)雜的氣象環(huán)境，機(jī)翼和葉片都是利用空氣電力學(xué)做工，這里面他提高殲20的信息化程度特別高，各種先進(jìn)傳感器造成了信息融合的程度，從中也足以證明傳感器的價值良好的客戶體驗(yàn)。

 

　　傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)。傳感器是信息采集系統(tǒng)的首要部件，且置于信息系統(tǒng)的最前端，相當(dāng)于人體的感官，是智能化風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵零部件。我們其實(shí)每天接觸最多的一個智能設(shè)備應(yīng)該是手機(jī)，這個手機(jī)的屏幕下面就有很多傳感器，從早期的應(yīng)該是幾個傳感器到現(xiàn)在最多的應(yīng)該有十幾個傳感器，智能手機(jī)之所以聰明也是因?yàn)橛袀鞲衅鞯膸椭ㄎ覀兊淖詣愚D(zhuǎn)屏，計步功能，光線調(diào)節(jié)都是傳感器的功能，傳感器見證了智能手機(jī)的進(jìn)化演變。對于風(fēng)電來說傳感器可以提高可靠性，減少經(jīng)濟(jì)損失，保障機(jī)組安全運(yùn)行，優(yōu)化控制策略，提升發(fā)電量，促進(jìn)風(fēng)機(jī)智能化水平升級。

 

　　接下來我分成更可靠、更安全、更智能這三個部分分別介紹三個產(chǎn)品。

 

　　這個是變槳電機(jī)端的，這一款是專門為變槳電機(jī)量身定制的編碼器，它有以下幾個特點(diǎn)，就是它沒有碼盤，沒有齒輪，沒有電池，不依賴與易失效的元器件的產(chǎn)品，它利用韋根效應(yīng)記錄多圈。這個是它的一些主要的優(yōu)勢，它有一個比較寬的工作溫度范圍，可以在惡劣的環(huán)境下工作，在高溫、高濕、沖擊和振動、油污、灰塵較大的場合，比光電編碼器更適合。結(jié)構(gòu)簡單、高度集成化、沒有易失效的元器件、抗強(qiáng)磁場、高可靠性，總體上，磁性編碼器代替光電編碼器的趨勢被廣泛認(rèn)同。

 

　　接下來這一款是冗余編碼器，這里面最主要的特點(diǎn)就是它內(nèi)部有一個雙軸承，而且機(jī)械部分和電子部分是隔離的，無需外部的軸承法蘭，降低客戶成本。這個是一個比較傳統(tǒng)的應(yīng)用，就是一個光電編碼器，銀色的部分就是軸承適配器，這樣組合完之后可以承受更強(qiáng)的沖擊。這個是我們推薦的采用TWK編碼器的解決方案，就是內(nèi)置的，可以看到這個也很緊湊。

 

　　這一款也是基于磁原理的發(fā)電機(jī)編碼器，它這里面有一個比較大的特點(diǎn)就是它從1-8192之間任意脈沖數(shù)，因選用優(yōu)質(zhì)的材料，免受外部磁場干擾。可以選擇榮譽(yù)及設(shè)計、雙輸出、自診斷功能，軸承可以承受2.8kV的絕緣電壓，軸向和徑向400N高負(fù)載能力，性能等于d。

 

　　接下來介紹兩款產(chǎn)品是有助于風(fēng)機(jī)的安全性，這個是數(shù)字式機(jī)艙瀏覽傳感器，它的主要功能是接觸電纜纏繞，安全鏈保護(hù)和扇區(qū)管理，是風(fēng)場的協(xié)同控制，提高整場發(fā)電量，扇區(qū)管理技術(shù)可減少某個風(fēng)向上特殊風(fēng)況對風(fēng)機(jī)的危害，降低風(fēng)機(jī)的振動，確保風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行。

 

　　這里面就是介紹一個新的原理就是巨磁阻效應(yīng)，它是一個集磁性薄膜，半導(dǎo)體集成及納米技術(shù)為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，應(yīng)用非常廣大，其技術(shù)結(jié)構(gòu)套用一個輸血共識。它的優(yōu)點(diǎn)就是可靠性高、體積小、精度更高、抗噪聲能力更強(qiáng)，能工作于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。這些都是光電傳感器所不能相比的，主要編碼器生產(chǎn)廠家，新產(chǎn)品的研發(fā)都投入到磁感應(yīng)原理上來看，也間接印證了一點(diǎn)。因?yàn)榫幋a器作為敏感元件來說主要就是玻璃碼盤還有巨磁阻效應(yīng)，然后它可以有多達(dá)4個的可編程安全凸輪，絕對值編碼器SIL2等級和多種借口，4個安全開關(guān)設(shè)計為分別與2個串聯(lián)繼電器連接，非常安全。這個產(chǎn)品在現(xiàn)在應(yīng)該是在國內(nèi)外有十余個整機(jī)廠家安裝，累計數(shù)量超過3萬臺，而且在國內(nèi)現(xiàn)在也有大批量的使用，反饋非常好，可以說故障率基本沒有。

 

　　這一款是振動監(jiān)測儀，振動傳感器，這個就是采用無磨損傳感系統(tǒng)，采用MEMS技術(shù)，兩套冗余安全繼電器，2路模擬量輸出，我想重點(diǎn)介紹它的相位觸發(fā)功能。這個功能適用的范圍是低頻晃動，約0.2-1.0Hz，保證風(fēng)機(jī)總是在最大的時候停機(jī)，對沖擊磨損降到最小，風(fēng)機(jī)在特定相位關(guān)斷是至關(guān)重要或有必要的，當(dāng)塔筒晃動，振幅加大，需要停機(jī)。對于一些沖擊它也是選用迅速關(guān)斷。這個是延遲關(guān)斷的相位觸發(fā)的一個圖。

 

　　安全鏈都是受到軟件持續(xù)控制的，通過微處理器控制的，包括緊急關(guān)斷。功能安全產(chǎn)品在風(fēng)電據(jù)我知道應(yīng)該說應(yīng)用不是很多，但是功能安全產(chǎn)品在核電、火電包括軌道交通這些實(shí)際上有些是作為強(qiáng)制性要求的，比如招標(biāo)的時候可能要求必須是功能安全的儀表傳感器，判斷這個最主要的優(yōu)勢就是說它是兩套傳感系統(tǒng)，所以數(shù)值更可靠，兩套數(shù)據(jù)持續(xù)比較，如果有一些偏差過大的話它可以報錯，而且是更全面的軟件算法來計算各種輸出值其他功能，就是軟件對設(shè)備持續(xù)控制，如果檢測到錯誤的話安全量會關(guān)斷，包括把信號發(fā)送給主控系統(tǒng)。

 

　　這也是一個結(jié)構(gòu)圖，就是說之前我覺得大家經(jīng)常把很多功能都放到PRC里頭，包括我提到的前面編碼器也是，因?yàn)樾兪悄M輸出而且只是一個單圈的編碼器，所以多圈的位置計量，包括速度測量都是通過軟件來計算出來的，這個其實(shí)不是特別符合發(fā)展的方向，因?yàn)樵O(shè)備端應(yīng)該最好是采用直接的，這樣也是更安全，更可靠的，這個就是兩種方案的一個比較，一個是用外部的設(shè)備傳感器把這些所有的處理放在PLC里頭，還采用一個功能安全的設(shè)備跟PLC進(jìn)行通訊就可以了。這個是功能安全產(chǎn)品結(jié)構(gòu)框圖，兩套傳感器芯片都經(jīng)過微處理器，在微處理器里面包括各種軟件的算法，這個很重要的一點(diǎn)也是一種發(fā)展趨勢，就是設(shè)備端自決斷，通過軟件可以做各種決定。

 

　　這是跟安全有關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，包括它對電源，對存儲循環(huán)時間的檢查，包括符合的一些標(biāo)準(zhǔn)，IEC61508標(biāo)準(zhǔn)，62061標(biāo)準(zhǔn)，13849標(biāo)準(zhǔn)，這款產(chǎn)品其中也給出了一個很重要的參數(shù)，對風(fēng)電來說有很重要的價值，就是最大可持續(xù)工作時間20年。

 

　　這個就是大家可以看一下功能安全的一些參數(shù)，包括平均故障時間、共因失效、診斷覆蓋率、性能等級等等。這里面簡而言之，最大的優(yōu)勢，功能安全產(chǎn)品對于客戶對于業(yè)主最大的有適合價值就是認(rèn)證產(chǎn)品無論在正常情況或者有故障的情況下，安全功能都能夠保證正確實(shí)施，不會對人員、設(shè)備還有財產(chǎn)造成損害。這個怎么理解？就是說因?yàn)槿魏萎a(chǎn)品都有可能會失效或損害，但是功能認(rèn)證的安全產(chǎn)品即使在產(chǎn)品損害的時候也會做出安全動作，就是保護(hù)需要執(zhí)行的設(shè)備不受到損害。因?yàn)榻衲闕EC標(biāo)準(zhǔn)里面也提出了6140-1這個標(biāo)準(zhǔn)就適應(yīng)發(fā)展要做出調(diào)整。

 

　　為什么說這個認(rèn)證也是象征著安全和保障呢？大家可以看一下要取得功能安全產(chǎn)品認(rèn)證的話需要的一個過程，這個從一個新的產(chǎn)品的印象開始就要和第三方認(rèn)證公司和TUV進(jìn)行溝通，包括安全參數(shù)的計算，這些還需要被認(rèn)證公司所校驗(yàn)，認(rèn)證公司還要做硬件的檢查，軟件的檢查，同時要到工廠進(jìn)行校驗(yàn)，最后才能夠頒發(fā)證書。就這么一個小小的產(chǎn)品認(rèn)證周期兩年甚至更多，所以說還是很難拿到的。

 

　　我們引入了兩個證書，因?yàn)槲覀冊谶@個行業(yè)里做了超過十年，經(jīng)常在振動傳感器這塊碰到最大的困擾就是客戶比較認(rèn)出身，因?yàn)橹坝幸豢羁赡苁忻嫔嫌玫谋容^多的產(chǎn)品是老的GL認(rèn)證，姑且不說這個效力還有沒有，但是客戶經(jīng)常拿來做比較，我出這兩個證書就是說他們是等效的，而且這些也是國際通行證，采用認(rèn)證的產(chǎn)品在認(rèn)證費(fèi)用和認(rèn)證時間上，都會為客戶節(jié)省費(fèi)用和時間。

 

　　這個也是功能安全產(chǎn)品在國內(nèi)外的一些應(yīng)用，接下來是一款風(fēng)機(jī)上用的比較多的或者說必須都用的產(chǎn)品，就是氣象站，如果是基于原有的一些產(chǎn)品需要單獨(dú)的風(fēng)速機(jī)，比如說風(fēng)向標(biāo)，包括氣壓計，或者溫濕度傳感器，我們現(xiàn)在采用一個產(chǎn)品就可以完成上述右圖所有產(chǎn)品的功能。這個產(chǎn)品可以測量空氣的溫度、相對濕度和大氣壓力，并且在上述參數(shù)基礎(chǔ)上計算出來空氣溫度和露點(diǎn)溫度，為風(fēng)電行業(yè)提供所需的全方位的氣象數(shù)據(jù)。因?yàn)轳R云也講過現(xiàn)在我們已經(jīng)真正進(jìn)入到數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)是最重要的生產(chǎn)資料，而且對數(shù)據(jù)的要求也是越來越高了，通過數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)積累，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為客戶創(chuàng)造更高價值，而且這個安裝也非常簡單，成本也很低，要是原來那些產(chǎn)品的話需要很多安裝位置，很多接線，而且原有那些產(chǎn)品也不適用于安裝環(huán)境。

 

　　這個產(chǎn)品最大的測量范圍可以到100米每秒，自診斷功能，而且很重要的一點(diǎn)這個超聲波測風(fēng)儀免維護(hù)，采樣頻率根據(jù)環(huán)境變化進(jìn)行自調(diào)整，這個就是剛才介紹的它內(nèi)部的微逆變系統(tǒng)，外科是采用的完全抗腐蝕的材料，最大降雨量是300毫米每小時，從業(yè)主也好，包括整機(jī)廠也好，怎么判別這個到底好不好，就是結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡單，向一體化功能從單一到多種、向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

 

　　這個是它的監(jiān)控界面，大家可以看風(fēng)速、風(fēng)向，包括氣象數(shù)據(jù)，包括它的內(nèi)部狀態(tài)都可以通過這個界面清楚的了解到。因?yàn)楝F(xiàn)在都提智能化，我覺得傳感器就是助力風(fēng)機(jī)智能化的非常關(guān)鍵，就是從自動化向智能化跨越，感知環(huán)境的變化并且根據(jù)變化進(jìn)行自助調(diào)整的自動化就是智能化。隨著風(fēng)電的發(fā)展，原來忽略的問題逐漸被重視，例如濕氣、結(jié)冰等，在實(shí)際運(yùn)行過程中影響到安全。優(yōu)化控制策略，提升發(fā)電量。另外現(xiàn)在行業(yè)里面已經(jīng)有的采用前饋控制網(wǎng)，已經(jīng)引入激光雷達(dá)，我想因?yàn)轱L(fēng)的變化尤其是固定機(jī)位點(diǎn)應(yīng)該內(nèi)在都有聯(lián)系，基于風(fēng)向、風(fēng)速包括氣象各因子的數(shù)據(jù)的累計計算，包括分析我覺得是不是也為行業(yè)提供另一種解決方案，因?yàn)楫吘辜す饫走_(dá)還是很貴的，而且不是哪個公司都能夠批量的得到這個產(chǎn)品。

 

　　空氣密度我再簡單說一下，空氣密度大家可能做的平均值或者依據(jù)海拔高度，但是空氣密度有日的變化，比如以低緯度地區(qū)更明顯，在沿海日漸這邊，日波動有300-400Pa，而且同時它受濕度影響，越高的時候越大，30度最大可以達(dá)到4%。

 

　　因?yàn)闀r間關(guān)系這一塊就快一點(diǎn)吧，而且這個是今年8月份又重新做的依據(jù)IEC61400-12-1的標(biāo)準(zhǔn)做的一個標(biāo)準(zhǔn)。

 

　　測風(fēng)儀非常重要，而且對整機(jī)發(fā)電量和度電成本有很重要的影響，我認(rèn)為測風(fēng)儀應(yīng)該符合61400-12-1的標(biāo)準(zhǔn)是很重要的。這個最大風(fēng)速測試到90多米。

 

　　最后總結(jié)一下，應(yīng)該增加傳感器的數(shù)量提高傳感器的性能，提高控制系統(tǒng)的感知能力，這個是智能的前提條件和必要條件，而且也應(yīng)該是公認(rèn)的，網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器是一個趨勢，傳感器作為風(fēng)機(jī)除人工設(shè)置參數(shù)以外的唯一輸入，其重要性不言而喻，傳感器感知外界環(huán)境的能力，決定了風(fēng)機(jī)信息輸入的準(zhǔn)確性和豐富性，對于傳感器應(yīng)用的創(chuàng)新，往往也是智能風(fēng)機(jī)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。我的分享就到這里，謝謝大家！