Lagerloze roterende encoder met hoge resolutie voor grote assen

ERNEUERBARE ENERGIEN

Details: Gepubliceerd: 10.02.2014; Laatst bijgewerkt: 07.02.2024; Hits: 10408

De "HD mag flex" strap-encoder van Baumer eDankzij het nieuwe concept maakt het een directe, nauwkeurige hoek- en snelheidsmeting op grote assen mogelijk. De flexibele, magnetische precisieschaal is gemaakt om te passen bij de schachtdiameter en opgerold om ruimte te besparen voor transport. In gebruik kan het als een riem worden vastgezet met de spanschroef op de omtrek van de as.

De as blijft gemonteerd, waardoor de kosten en tijd die nodig zijn voor mechanische aanpassingen en complexe montage overbodig worden. Intelligente real-time signaalverwerking en het lagervrije, contactloze ontwerp maken de roterende encoder voorbestemd voor toepassingen in generatoren, grote aandrijvingen of in water- en windenergie-installaties.

De band-encoders HDmag flex MIR 3000F en MQR 3000F zijn een revolutionaire en bijzonder economische oplossing voor nauwkeurige positie- en snelheidsmeting op assen met een grote diameter.

Nauwkeurige meting van positie en snelheid is vereist voor een nauwkeurige en energiezuinige aansturing van aandrijvingen en generatoren. Roterende encoders geven de nodige informatie: hoe groter de asdiameter van een aandrijving of generator, hoe moeilijker het is om de roterende encoder te vervaardigen en te monteren; Boven een diameter van 1 m waren voorheen alleen kostenintensieve speciale varianten verkrijgbaar. Daar is nu een nieuwe oplossing voor: een lagervrije magnetische encoder met band kan voor assen van vrijwel elke grootte worden vervaardigd en maakt een nauwkeurige, hoge resolutie meting van positie en snelheid mogelijk. Het is gebaseerd op contactloos en slijtvast magnetisch scannen in combinatie met geavanceerde signaalverwerking.

Sensortechnologie beschermt WKA-rotorbladen tegen ijs en beschadiging

Tot nu toe vergde het meten van de positie en snelheid van grote motor- of generatorassen, zoals die in walserijen, papiermachines, wind- en waterkrachtcentrales, veel inspanning. Aan de ene kant vragen de vrij zware omgevingsomstandigheden om zo robuust mogelijke encoderoplossingen, aan de andere kant is het geenszins triviaal om een overeenkomstige encoder op de dikke assen te monteren.

Grote golven vereisten compromissen

Voor het monteren van een standaard heavy-duty encoder is een kleine adapteraansluiting op het vrije uiteinde van de as vereist. Dit kan leiden tot grote concentriciteitsfouten in de vorm van wiebelen en het kan zijn dat de encoder niet meet aan de lastzijde, wat vanuit besturingsoogpunt interessanter is. De montage aan de B-zijde verhindert ook een doorlopende holle as, wat voor veel toepassingen zinvol is, en vergroot tegelijkertijd de totale benodigde inbouwruimte. In de meeste gevallen is dan ook een mechanische trapbeveiliging voor de encoder vereist, zodat deze tegen beschadigingen is beschermd.

Een beter alternatief zijn lagerloze magnetische roterende encoders, die bestaan uit een op de as gemonteerd poolwiel en een permanent bevestigde scankop. Ze kunnen ook aan de A-zijde worden geïnstalleerd, aangezien deze encoders erg kort zijn. Bij grote asdiameters - momenteel is rond de 1000 mm mogelijk - kan dit nog lastig zijn, omdat het encoderwiel, dat over een aseinde geschoven en vastgezet moet worden, vrij groot en zwaar is.

Er zijn nu gedeelde magneetwielen op de markt voor montage achteraf op assen zonder direct toegankelijk uiteinde. Hieraan zijn echter twee ernstige nadelen verbonden: Er zijn hoge kosten en beperkingen met betrekking tot de beschikbare holle asdiameter, omdat dit nog steeds op maat gemaakte producten zijn die bij de diameter passen. Bovendien leiden de twee verbindingen aan de uiteinden van de halve ringen tot een verlies aan signaalkwaliteit.

Met een exacte materiaalmaat om de as geklemd

Tegen deze achtergrond dringen gebruikers uit wind- en waterkrachtcentrales, papiermachines, bouwmachines of grote aandrijvingen aan op betere oplossingen. Uw behoefte aan robuuste, eenvoudig te installeren en vervangbare roterende encodersystemen zonder lagers die snelheid en positie met hoge resolutie kunnen meten, neemt voortdurend toe. De sensorspecialist Baumer heeft nu dienovereenkomstig gereageerd: met een nieuwe, gepatenteerde en consequent doordachte aanpak lossen de HD mag flex-band-encoders nu zulke veeleisende meettaken op assen met elke en theoretisch onbeperkte diameter op.

De riem-encoder is gebaseerd op een dubbele magnetische scan van een riem, die als een riem om de as is gespannen met een spanschroef aan de uiteinden. Door het contactloze meetprincipe werkt de roterende encoder nagenoeg slijtagevrij en is uiterst ongevoelig voor stof, vuil, vloeistoffen en condensatie. De sensorkop met volledig ingekapselde elektronica kan in elke positie op de as worden aangebracht en tolereert grote axiale verplaatsingen van de klemband van ±5 mm, die bijvoorbeeld bij lange assen door thermische uitzetting kunnen optreden. De radiale afstand van de klemband tot de sensorkop, d.w.z. de luchtspleet, kan tot 3 mm bedragen, wat betekent dat de toleranties die kenmerkend zijn voor grote assen en hun lagers eenvoudig kunnen worden gecontroleerd.

Eenvoudige en snelle installatie

De klemband kan snel en zonder veel moeite op elke axiale positie op de as worden gemonteerd. Het asoppervlak blijft vrij van boringen, groeven en uitsparingen. In plaats daarvan kan de spanband, die in de fabriek op maat is gesneden om te passen bij de omtrek van de as, eenvoudig om de as worden gelegd en worden verbonden met de spanschroef die aan de uiteinden is bevestigd. De roterende encoders zijn daarom zeer geschikt voor montage achteraf.

De spanschroef is zo ontworpen dat hij asdiametertoleranties van ongeveer 2 mm kan compenseren. Voor de latere montage van de sensorkop zijn slechts twee bevestigingsschroeven nodig. De luchtspleet kan eenvoudig worden afgesteld met een meter. Eén persoon kan dit werk in enkele minuten doen. Als instelhulp kan de in de scankop geïntegreerde elektronische functiebewaking worden gebruikt. Zelfs een sensorontwerp ontworpen voor een schachtdiameter van 2 m weegt minder dan 2 kg en past in een pakket ter grootte van een schoenendoos. Installatie- en transportkosten worden dus aanzienlijk verlaagd in vergelijking met de eerder beschikbare oplossingen.

Snelle signaalverwerking voor zeer nauwkeurige meetwaarden

Dankzij de intelligente real-time signaalverwerking levert de bandencoder altijd incrementele en quasi-absolute positiesignalen met een constant hoge kwaliteit, ongeacht de spanschroefbreedte. Bij elke asdiameter zijn tot 131.072 pulsen per omwenteling mogelijk. De twee sensoren in de scankop zijn in de fabriek zodanig uitgelijnd dat er altijd ten minste één magnetische sensor de gemagnetiseerde tape scant. Dit maakt een continue positie- en snelheidsberekening mogelijk ondanks de spleet veroorzaakt door de spanschroef. Tijdens bedrijf kan de as axiaal tot 10 mm en radiaal tot 2 mm heen en weer bewegen.

De nauwkeurigheid van het positiesignaal met een resolutie tot 20 bits is ±1000 graden op een as van 0,02 mm. Dit maakt bijvoorbeeld de op afstand bediende rotorvergrendeling van de turbine-as op windturbines mogelijk. De bandencoder levert een geldige positie zodra de opening in de band de scankop tweemaal in dezelfde draairichting is gepasseerd nadat het apparaat is ingeschakeld.

Koppelingen, remmen en monitoring voor de windturbine

Tegelijkertijd levert de band-encoder nauwkeurige digitale snelheidssignalen in realtime tot 18 bits met vrij selecteerbare filtering. Het registreert kruipbewegingen van slechts 0,003 min^-1. Dit komt overeen met één omwenteling in 6 uur. De uitgangssignalen die nodig zijn voor de applicatie zijn in de fabriek geconfigureerd. SSI, HTL, TTL SinCos en combinaties daarvan zijn beschikbaar als elektrische interfaces.