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1、ICS 250.040.40CCSL50NB中华人民共和能源行业标准NB/T112292023风力发电机组光电编码器技术规范Technicalspecicationforphotoelectricencodersusedinwindturbinegeneratorsystem2023-05-26 发布2023T1-26实施国家能源局发布本文件按照GBT1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由能源行业风电标准化技术委员会风电电器设备分技术委员会(NE
2、ATC1/SC6)归口。本文件起草单位：浙江运达风电股份有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、国电联合动力技术有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、深圳市英科达光电技术有限公司、华能新能源股份有限公司、华能新能源股份有限公司广东分公司、成都雷奥风电传感器有限公司、中节能风力发电股份有限公司、西安辰安电气有限公司、江苏中车电机有限公司、成都阜特科技股份有限公司、特变电工新疆新能源股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、上海电气风电集团股份有限公司、中国质量认证中心、许昌开普检测研究院股份有限公司、清华大学、北京鉴衡认证中心有限公司、华润电力投资有限公司深圳分公司、北京金风科创风电设备有限公司
3、、哈密中车新能源电机有限公司、北京源清慧虹信息科技有限公司。本文件主要起草人：许国东、林鸿辉、侯圭、温俊伟、王旭昊、刘金鹿、刘伟、熊文凯、李明阳、陈思范、冯笑丹、王森、吴叙锐、易泽雄、王淑芹、孙旭、杨静、王俊峰、潘文彪、周亮、王黎、赵震、苗强、付小林、孔林婷、李想、龚利策、王安庆、谢旭青、孙今英、侯明义、赵一秋、曹毒鑫、王鹏军、周新亮、唐伟、张智勇、汪晓祥、杨少华。本文件为首次发布。阅寸火做幽扫码免费兑换电子书前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14正常使用条件34.1 环境条件34.2 电气供电电压35技术要求31.1 基本设计要求31.2 基本参数41.3 接口信号41.4 增量
4、式光电编码器占空比与正交性及绝对式光电编码器准确度等级41.5 抗扰度51.6 绝缘电阻61.7 可靠性61.8 机械环境适应性61.9 文件要求76 检验方法76.1 功能76.2 外观76.3 防护等级(IP)76.4 抗干扰能力86.5 编码器输出信号86.6 增量式光电编码器占空比与正交性及绝对式光电编码器准确度86.7 电气安全性能86.8 环境适应性96.9 可靠性试验106.10 随机文件的完整性检查1()6.11 包装检查1()7 检验规则107.1 检验分类107.2 定型检验107.3 型式检验117.4 出厂检验118包装、贮存与运输118.1 包装118.2 贮存118
5、.3 运输11风力发电机组光电编码器技术规范1范围本文件规定了并网型风力发电机组光电编码器的技术要求，检验方法，检验规则，包装、贮存与运输。本文件适用于以圆光栅盘为测量基准，在并网型风力发电机组中用于旋转运动与角度测量的光电编码器（以下简称编码器）。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用广本文件；不注I期的引用文件，其最新版木（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T1766色漆和清漆涂层老化的评级方法GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2.部分：试验方法试验A:低温GB
6、/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温GB/T2423.3环境试验第2部分：试验方法试验Cab:恒定湿热试验GB/T2423.5环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423.10环境试验第2部分：试验方法试验Fc:振动（正弦）GB/T2423.17电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka:盐雾GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T4857.5包装运输包装件跌落试验方法GB/T6461GB/T9969GB/T13384GB/T 13393GB/T14436金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级工业产品使用说明书总
7、则机电产品司发通用技术条件验收抽样检验导则工业产品保证义件总则GB/T17626.2GB/T17626. 3GB/T17626.4GB/T17626. 5GB/T19292. 1电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术频电效场辎射抗扰度试验电磁兼容试验和测诘技术电快速密变脉冲群抗扰度试验电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验金属和合金的腐蚀大气腐蚀性第1部分：分类、测定和评估JB/T13687光栅编码器可靠性试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1光电编码器photoelectricencoder由一系列规律性刻线组成的圆光栅盘作为测量基准，通过光电转
8、换，测量旋转运动的角位移传感器。3.2增量式光电编码器incrementalphotoelectricencoder通过计算自参考点的增量脉冲信号的数量而获得位置值的光电编码器（3.1）。3.3绝对式光电编码器absolutephotoelectricencoder全量程范围内任意位置，编码器输出的每个角度信息与所对应角度为单值函数关系的光电编码器（3.1）。3.4单圈绝对式光电编码器single-turnabsolutephotoelectricencoder测量量程为单圈的绝对式光电编码器（3.3）。3.5多圈绝对式光电编码器mulli-lumabsolutephotoelectricen
9、coder测量量程为多圈的绝对式光电编码器（3.3）03.6占空比偏差dulycycledeviation增量脉冲信号高电平持续时间偏离一个脉冲周期50%的数值，见图1。E00%）一n占空比7A5O%I5%A（B）S说明：T主光栅一个光栅周期的转角；T1A（B）相增量信号高电平持续时间（转角）。注：图中横坐标角度均为电角。图1占空比偏差示意3.7正交性偏差OrthogOnaHtydeviation增量脉冲信号间相移偏离90的数值，见图2。正雌(9020)正交性（占空比50%）图2正交性偏差示意3.8参考零位zeroreferences由增量信号触发产生，包含一个（或多个）参考零位脉冲，推荐宽度
10、为90（50%）,见图3。A_FLrLrAHJLBuLLbJL11JLZi参考零位图3参考零位示意图4正常使用条件4.1 环境条件编码器应满足表1的环境条件要求。表1环境条件编码器类型及环境类型温度C相对湿度%增量式光电编码器工作环境-30+8595贮运环境-45+5095绝对式光电编码器工作环境-30+8595贮运环境-45+5095注：对特殊要求由用户与制造商协商确定。4.2 电气供电电压一般推荐额定电压为DC24V,且电压波动范围为DC9VDC30V的供电条件下，编码器应能正常工作。注：当编码器需要在超出上述个或多个限值条件下运行时，其特殊要求可由用户和制造厂协商.5技术要求5.1 基本
11、设计要求5.1.1 结构与外观编码器各紧固和焊接部件应牢固，插头与插座接口应接触可靠、松紧适度。编码器表面应平整、光滑，无明显机械损伤和缺陷，各氧化面和涂、镀层应均匀、无脱落。发电机用增量式光电编码器应采用绝缘轴承结构的形式，防止轴电流对编码器轴承的损害。5.1.2 防护等级要求（IP）编码器防护等级不低于IP65。5.1.3 设计寿命编码器设计寿命不应少于10年。5.1.4 防腐等级编码器防腐等级根据编码器使用环境，依据GB/T19292.1选择并满足对应的防腐等级。5.2 基本参数编码器的每转输出线数、单圈输出有效位数、允许最大机械转速的指标应满足表2的规定。表2基本参数基本参数指标值（参
12、考）增量式光电编码器的每转输出线数L/r2048单圈绝对式光电编码器输出有效位数bit12.13多圈绝对式光电编码器输出有效位数bit12允许最大机械转速r/min4000注1:表中L表示编码器圆光栅刻线的个数，即线数。注2:对特殊要求由用户与制造商协商确定。5.3 接口信号5.3.1 增式光电编码器的接口信号增量式光电编码器采用TTL或HTL方波信号输出，输出信号应有两路相位差90的方波信号，并有参考零位信号。发电机用增量编码器信号应具备用户所需传输线缆长度的信号驱动能力，同时具备极性保护功能。5. 3.2绝对式光电编码器的接口数据绝对式光电编码器数据以串行（SSI）或并行方式输出。5.4增
13、式光电编码器占空比与正交性及绝对式光电编码器准确度等级5.4.1增量式光电编码器占空比与正交性应满足表3的规定。表3增量式光电编码器占空比与正交性占空比%5015正交性C）9020注：编码器与数据处理单元连接用线缆及长度由用户与制造商协商确定。5.4.2绝对式光电编码器对应的准确度等级应满足表4的规定。表4绝对式光电编码器对应的准确度等级编码器输出有效位数bit1213准确度等级级6,3*角度分度误差（推荐值）O845.5抗扰度5.5.1 静电放电抗扰度室温环境下，将编码器与数据处理单元正确连接，按GB/T17626.2对操作人员经常触及的所有部位（见表5）,进行静电放电抗扰度试验。表5静电放
14、电抗扰度接触放电空气放电保持时间S连续放电时间间隔K试验等级试验电压kV放电次数次试验等级试验电压kV放电次数次2420382051室温环境下，将编码器与数据处理单元组成的测量系统进行静电放电抗扰度试验，受扰中和受扰后引起的示值变化不应大于上1个分辨力，且功能不被劣化。5.5.2 电快速瞬变脉冲扩扰度室温环境下，将编码器专数据处理单元正确连接，按GB/T17626.4在编码器信号线缆上施加脉冲群（见表6）,进行电快速瞬变脉冲抗抢度试验。表6电快速瞬变脉冲抗扰度电压峰值kV重复频率kHz货或Q持续时间S施压电压次数次25501201室温环境下，将编码器与数据处理单元组成的测量系统进行电快速瞬变脉
15、冲抗扰度试验，受扰中和受扰后引起的示值变化不应大于1个分辨力，且功能不被劣化。5.5.3 浪涌（冲击）抗扰度室温环境下，将编码器与数据处理单元正确连接，按GB/T17626.5在编码器电源线缆上施加干扰（见表7）,进行浪涌（冲击）抗扰度试验，试验结果等级要求：B级。表7浪涌（冲击）抗扰度浪涌波形：开路电压波前时间L2S,开路电压持续时间50S；短路电流波前时间8S,短路电流持续时间20S试验端口耦合器和发电机阻抗Q试验要求浪涌次数次间隔时间S试验电压kV电源2采用屏蔽线缆10300.5注：在产品壳体接地和不接地情况下应都进行试验。5. 5.4射频电磁场抗扰度室温环境下，将编码器与数据处理单元正
16、确连接，按GB/T17626.3对编码器进行射频电磁场抗扰度试验（见表8）,试验结果等级要求：A级。表8射频电磁场抗扰度频率范围调制电磁场方向幅值V/m80MHz-1000MHz8O%AM1kHz水平2080MHz-1000MHz80%M1kHz垂直201.4GHZ2.7Gllz80%AM1kHz水平201.4GHZ2.7GHz80%AM1kHz垂直20注：试验应覆盖产品轴端和信号接11端朝向电磁场的情形。5.6 绝缘电阻室温状态下，发电机用增量式光电编码器转轴对编码器外壳采用DClOooV绝缘电阻表进行测试，绝缘电阻不小于10MQ05.7 可靠性编码器按JB/T13687进行可靠性试验，其可
17、靠性指标用平均无故障时间（MTBF）来评定，定型生产的编码器的MTBF应大于100OOho5.8 机械环境适应性5.9 .1振动（正弦）编码器应能承受一定的振动，具体参数见表9,并按GB/T2423.10要求，其零件无松动、脱落或损坏现象，通电后能正常工作。表9编码器振动（正弦）试验频率范围（加速度100ms2）Hz振动方向每个方向持续时间min102000X、Y、Z505.9.2 冲击编码器应能承受一定的冲击，具体参数见表10,并按GB/T2423.5要求，其零件无松动、脱落或损坏现象，通电后能正常工作。表10编码器冲击试验加速度ms2持续时间BS冲击波形振动方向每个方向冲击次数次10006
18、半正弦X、Y、Z35.9.3 跌落编码器应能够用制造商的标准包装箱进行运输，并应能承受Im高度跌落试验。试验按GB/T4857.5进行，试验后编码器不应有任何机械性损伤，通电后能正常工作。5.10 件要求5.10.2 术文件编码器制造商应向用户提供随机技术文件，内容包括产品规格、安装、连接等在内的使用说明或使用手册。技术文件应符合GB/T9969的规定。5.10.3 9.2保证文件编码器制造商应向用户提供产品合格证书和保修单等文件，当用户需要时还应提供质量检验报告。保证文件应符合GB/T14436的规定。5.10.4 装文件编码器制造商应向用户提供编码器产品的装箱单，其内容包括：包装箱、产品型
19、号、名称、数量；随机附件的名称、型号、数量：一一随机技术文件的名称、数量等。6检验方法6.1 功能室温环境下，将编码器与测量系统连接，模拟使用状态，试验结果应在全量程范围内能正确显示数值。6.2 外观用目测法对编码器进行检验，编码器表面应平整、光滑，无明显机械损伤和缺陷，各氧化面和涂、镀层应均匀、无脱落。6. 3防护等级(IP)按GB/T4208进行试验，其结果应符合5.1.2的规定。6.6 抗干扰能力6. 4.1静电放电抗扰度试验室温环境下，将编码器与数据处理单元正确连接分别按GB/T17626.2进行静电放电抗扰度试验，试验结果应符合5.5的规定。注：编码器与数据处理单元连接用线缆及长度由
20、用户与制造商协商确定。7. 4.2电快速瞬变脉冲抗扰度试验室温环境下，将编码器与数据处理单元正确连接按GB/T17626.4进行电快速瞬变脉冲抗扰度试验，试验结果应符合5.5的规定。注：编码器与数据处理单元连接用线缆及长度由用户与制造商协商确定。8. 4.3浪涌（冲击）抗扰度试验室温环境下，根据5.5.3的要求，按GB/T17626.5进行试验，试验结果应符合5.5.3的规定。9. 4.4射频电磁场抗扰度试验室温环境下，根据5.5.4的要求，按GB/T17626.3进行试验，试验结果应符合5.5.4的规定。6.7 编码器输出信号室温环境下，编码器输出信号采用示波器或其他专用检测设备检验，应符合
21、5.4的规定。6.6增量式光电编码器占空比与正交性及绝对式光电编码器准确度6.6.1增量式光电编码器占空比与正交性室温环境下，将由电动机、连接装置、线缆、示波器组成的测量装置进行测试，在电动机带动下，编码器正常工作且转速稳定，用示波器测量输出信号，波形应符合5.3.1的规定。用示波器分别测量各路增量脉冲输出信号的占空比和正交性应符合5.4.1的规定。对于发电机用增量式光电编码器试验线缆长度由用户与制造商协商确定，转速依据实际使用工况选取不少于5点进行测试（含转速最高点和最低点），试验过程同时记录编码器的峰值功率。6. 6.2绝对式光电编码器角度分度误差（推荐方法）6.6 .2.1室温环境下，将
22、绝对式光电编码器与标准数显表连接，在角度分度误差测量装置上采用直接比较法进行测量，分别测一转内的角度分度误差及单信号周期内的角度分度误差，取各测点角度分度误差的峰值与谷值之差除以2加上“土”作为测量结果。测量结果应符合5.4.2的规定。6.7 .2.2室温环境下，将编码器正、反两个运动方向的角度分度误差都要被测量。角度分度误差的测点在360范围内不应少于12点（均布）。6.8 电气安全性能室温状态下，发电机用增量式光电编码器按5.6的要求对转轴与编码器外壳进行绝缘电阻表测试，试验结果满足5.6的要求。试验结束后，应使用导线对编码器壳体进行安全放电。6.9 环境适应性6.8.1工作温度6.8.1
23、.1低温工作温度按GB/T2423.1的规定，将编码器在室温下放入同处于室温的温度箱内并处于待通电状态，将温度箱温度逐步降至-30C,当箱内温度达到稳定后（至少30min）,编码器开始连续16h地通电运行，运行时间满后将编码黯断电，将温度箱逐廿升至室温试验过程中编码器能正:常工作,编码器饰出信心应符合5.4的规定，试验结束后编码器表面涂层无起泡、脱落、开裂等现象。6.8.1.2高温工作温度按GB/T2423.2的规定，将编码器在室温下放入同处于室温的温度箱内并处于待通电状态，将温度箱温度逐步升至85C。当箱内温度达到稳定后（至少30min）,编码器开始连续16h地通电运行，运行时间满后将编码器
24、断电，将温度箱逐步降至室温。试验过程中编码器能正常工作，编码器输出信号应符合5.4的规定，试验结束后编码器表面涂层无起泡、脱落、开裂等现象。6.8.2低温贮运温度按GBT2423.I的规定，将编码器在室温下放入同处于室温的温度箱内并不通电，将温度箱温度逐步降至-459。当度达到稳定后（至少30min）,将编码器存放16h,结束后将温度箱逐步升至室温。试验结束后编码器表面涂层先起泡、脱落、开裂等现象，通电后编码器能正常工作，编码器输出信号应符合5.4的规定。6.8.3恒定湿热按GB/T2423.3的规定，将编码器在室温下放入同处于室温的试验箱内，调节试验箱使其逐步达到试验温度40C2C和试验相对
25、湿度93%3%当温度与湿度达到稳定后开始计算时间，将编码器在试验箱中不通电存放72h,试验结束后编码器表面涂层无起泡、脱落、汗;：现象，并按6.7进行绝缘电阻测试及放电，测试结果符今5.6的要求，上述测试后，编码器进行通电测试，编码器应工作正常且输出信号应符合5.4的规定。6.8.4 盐雾依据编码器的使用环境选择对应的防腐等级，根据防腐等级选用对应的测试时长，并按GB/T2423.17的规定进行编码的盐雾试验，采用无机涂层的编码器结果立依据CB/T6461评级并满足保护评级RPN9,外观评级RAN9;采用有机涂层的编码器结果应依据GB/T1766评级，各项评级等级应小于等于1或小于等于Sl。6
26、.8.5 机械性能试验6.8.6 .1振动（正弦）根据5.8.1的要求，按GB/T2423.10进行试验，试验结果应符合5.8.1的规定。6.8.5.2冲击根据5.8.2的要求，按GB/T2423.5进行试验，试验结果应符合5.8.2的规定。6.8.5.3跌落根据5.8.3的要求，按GB/T4857.5进行试验，试验结果应符合5.8.3的规定。6.9 可靠性试验可靠性试验目的在于验证产品的设计、工艺等能否保证产品可靠性要求。按JB/T13687进行可靠性试验，定型生产的编码器的MTBF应大于10000ho6.10 随机文件的完整性检查交收检验合格的编码器其随机文件应符合5.9的规定。6.11
27、包装检查用目测法对编码器的包装进行检验，其检查结果应符合8.1的规定。7检验规则7.1 检验分类编码器的检验分为定型检验、出厂检验及型式检验。编码器制造商在产品定型和生产中按本文件的规定进行检验。7.2 定型检验编码器在设计和生产定型时应通过定型检验，定型检验项目见表11。定型检验中出现任一故障应查明原因，排除故障后重新检验。定型检验的受试样品应至少为3台，检验结束后检验部门应提交检验报告，并对检验结果进行评定。表11编码器定型检验、型式检验及出厂检验要求检验项目检验方法定型检验型式检验出厂检验功能6.1外观6.2防护等级（IP）6.3一抗干扰能力6.4一编码器输出信号6.5增量式光电编码器占
28、空比与正交性及绝对式光电编码器准确度6.6电气安全性能6.7环境适应性6.8可靠性试验6.9随机文件的完整性检查6.10包装检查6.11注：J表示检验：一表示不检验。7. 3型式检验8. 3.1有下列情况之一时，应进行型式检验：a)新产品鉴定或定型投产前；b)产品转厂生产时；c)正式生产后因结构、材料、工艺有较大改变可能影响产品性能时：d)产品停产18个月以上，恢复生产时；e)合同中有规定时：D产品执行标准有重要修改时：g) 正常生产时，每隔3年至少进行一次的检验；h) 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。7.3.2型式检验中出现任一故障时应查明原因，排除故障后重新检验，并加倍抽样，仍不合
29、格时，型式检验不予通过，型式检验项目见表11。7.3.3编码器经检验合格后，检验部门应提交检验报告。7. 3.4型式检验的样品应在出厂检验合格的产品中按GB/T13393进行随机抽取，数量最少不应少于3台。7.4出厂检验已经定型生产的编码器产品，每台出厂前应通过质量检验部门的出厂检验并且合格后方能出厂，出厂检验项目见表11,出厂检验中出现任一故障应查明原因，排除故障后重新检验并且合格后方能允许出厂。编码器经检验合格后，检验部门应提交检验报告和合格证书。8包装、贮存与运输8.1 包装8.1.1 包装箱应牢固可靠，有防潮、防震、防碰掾的措施。产品包装应符合GB/T13384的规定。8.1.2 包装箱上应有“小心轻放”“向上”“怕雨”和堆码层数极限等图形标志，所有标志均应清楚、明显、牢固，标志应符合GB/T191的规定。8.1.3 包装箱箱而应印有或注明产品型号、名称、出厂编号、数量、重量和尺寸等信息。8.2 贮存编码器产品应置于通风干燥的库房内，避免有害物质影响。贮存条件的环境要求应符合4.1的规定，存放期超过1年的产品，应重新做出厂检验，合格后方能出厂。8.3 运输包装好的编码器应能适应公路、铁路、海运、航空等运输方式。产品不应在露天环境中运输。运输中应注意防雨雪、防尘和防机械损伤。运输条件应符合4.1环境要求的规定。
