随着人们对可再生能源价值的认识不断提高，以及风电机组制造、控制和其他相关技术的不断进步，风力发电在近十几年来的发展非常迅速。同时，风电机组的单机容量和风电场的总装机容量也在不断增长，因此风电机组的风能利用率和安全运行问题越来越受到人们的关注。接近传感器在偏航系统中能够很好地控制偏航角度和偏航旋转方向，这大大提高了风电机组的风能利用率，在安全运行方面电感式接近传感器在风轮转速控制中起到了重要作用。

什么是接近传感器？

接近传感器是传感器的总称，用于在不接触检测对象的情况下进行检测，并取代限位开关等接触检测方法。它具有将观察到的物体的运动和存在信息转换为电脉冲的能力。

使用通过电磁感应在被检测金属物体中产生的涡流的方法，捕捉由于被检测物体接近而导致的电信号容量变化的方法，以及使用锋利的石头和导向开关的方法是示例。转换成电信号的检测方法。它包括感应式、静电电容式、超声波式、光电式和磁性式等。

振动器产生交变磁场，供接近传感器使用。当金属目标接近磁场并接近测量距离时，会在金属目标中形成涡流，导致振动衰减，接近传感器的振动器停止振动。接近传感器振动器的振动和停止振动的变化经过后级放大电路处理，转换成开关信号，触发驱动控制装置，实现接近传感器非接触检测的目的。

接近传感器的优点是什么？

①被检测的东西不会被磨损或破坏，因为它可能在不接触的情况下被检测到。

②由于采用非接点输出方式，寿命延长（除磁式外）采用半导体输出，对接点寿命无影响。

③适用于水、油等条件下使用，与光学检测方式不同，不受检测项目的污渍、油、水的影响。此外，还包括具有 特氟隆 外壳和高耐化学性的商品。

④ 与接点开关相比，可实现高速响应。

⑤可承受较宽的温度范围。

⑥ 被检测物体的颜色没有影响：由于检测到被检测物体的物理性质的变化，所以表面的颜色几乎没有影响。

⑦ 会受到周围温度、周围物体、同类型传感器的影响，如电感式和静电电容式传感器，传感器之间会相互影响，与接触式不同。因此，在设置传感器时必须解决相互干扰问题。此外，感应型必须考虑周围金属的影响，而静电电容型必须考虑周围物体的影响。

当金属探测器靠近传感器的感应区域时，开关可以在无接触、无压力或无火花的情况下进行操作，并快速发出电信号，准确反映移动机构的位置和行程。即使用于一般行程控制，其定位精度、工作频率、使用寿命、安装调整方便、适应恶劣条件的能力也使其无以伦比。

不同类型接近传感器的工作原理

电容式接近传感器的工作原理：电容式接近传感器由高频振荡器和放大器等组成，由传感器的检测面与大地间构成 一个电容器，参与振荡回路工作，起始处于振荡状态。当物体接近传感器检测面时，回路的电容量发生变化，使高频振荡器振荡。振荡与停振这二种状态 转换为电信号经放大器转化成二进制的开关信号。

电感式接近传感器的工作原理：电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触 发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场。当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以至停振。振荡器的振荡及停振这二种状态，转换为电信号通过整形放大转换成二进度的开关信号，经功率放大后输出。

高频振荡型接近传感器的工作原理：由LC高频振荡和放大处理器电路组成，当金属物体接近振荡感应头时会产生涡流，使接近传感器振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。

所有金属型传感器的工作原理：所有金属型传感器基本上属于高频振荡型。和普通型一样，它也有一个振荡电路，电路中因感应电流在目标内流动引起的能量损失影响到振荡频率。目标物接近传感器时，不论目标物金属种类如何，振荡频率都会提高。传感器检测到这个变化并输出检测信号。

有色金属传感器的工作原理：有色金属传感器基本上属于高频振荡型。它有一个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率的变化。当铝或铜之类的有色金属目标接近传感器时，振荡频率增高；当铁一类的黑色金属目标物接近传感器时，振荡频率降低。如果振荡频率高于参考频率，传感器输出信号。

通用型接近传感器的工作原理:振荡电路中的线圈L产生一个高频磁场。当目标物接近磁场时，由于电磁场感 应在目标物中产生一个感应电流（涡电流）。随着目标物接近传感器，感应电流增强，引起振荡电路中负载加大。然后，振荡减弱直至停止。传感器自用振幅检测电路检测到振荡状态的变化，并输出检测信号。

接近传感器在风机偏航中的应用

1 偏航系统简介

风机的偏航系统是水平轴式兆瓦级风力发电机组必不可少的组成系统之一，它主要功能如下：（1）偏航系统能够根据风向变化随时调整机舱使叶轮对准风向，使风轮始终处于对风状态；（2）具备偏航制动功能，提供必要的锁紧力矩，保障风电机组的安全运行；（3）当风力发电机组由于偏航作用，连接机舱与塔筒内及塔下电气设备之间的电缆会发生扭转缠绕，缠绕严重可损坏电缆，当缠绕到一定程度时，偏航系统可自动解缆。即当向某个方向累计偏航达到720度，控制系统会启动自动解缆程序，避免电缆因过度扭绞发生危险。

2 接近传感器在风机偏航中的应用原理

风电机组偏航运行时序大概简介如下：通过风传感器检测风向，并将检测到的风向信号送至主控系统，主控系统计算出风向与机舱位置的夹角，从而确定是否需要调整机舱方向以及朝哪个方向调整能尽快对准风向。

当需要调整方向时，主控系统发出信号给偏航驱动机构，以调整机舱的方向，从而达到对准风向的目的。在此偏航过程中，接近传感器输出信号给主控系统，主控系统以此判断偏航旋转方向并并计算偏航角度。当对风结束后，偏航电机停止转动，偏航过程结束。

我们依据现场安装条件及偏航大齿圈的转速，选择适宜的接近传感器。选择时注意频率匹配，所检测目标的频率要低于接近传感器的最大感应频率，同时所检测目标的材料要在接近传感器感应范围内。

2个接近传感器安装在偏航轴承大齿圈外侧，调整背紧螺母可以调整接近传感器和偏航齿圈顶之间的距离。安装时应使接近传感器感应面与齿轮平面相垂直。

被测量齿圈的金属齿轮、齿槽等运动部件经过接近传感器的前端，引起磁场的相应变化而使得接近传感器输出脉冲信号不同，主控系统通过采集脉冲信号计算偏航角度并控制机组偏航不超过720度，防止电缆过度缠绕。通过一左一右两个接近传感器发出的信号，主控系统可以判定偏航系统的偏航旋转方向。

接近传感器上面有一个指示灯，当有信号输出时，这个指示灯就会亮，当接近到一定距离时，观察指示灯是否亮，如果指示灯亮说明此传感器能正常工作。

接近传感器在风轮转速控制方面应用

1 风轮转速过高的危害

风机传动链包括主轴组件、齿轮箱、连轴器、制动器、发电机。风吹动风轮旋转经主轴传到齿轮箱，经齿轮箱将低速轴速度转变成更高的发电机速度。

风轮转速和功率随着风速的提高而增加，但是风速过高会导致风轮转速过高和发电机超负荷。大风情况下，风机还容易造成飞车失控危及风力发电机组的运行安全。因此风轮转速控制显得尤为重要。

2 风轮转速控制原理

在风力发电机组中我们可以利用接近传感器感测低速轴转速，如果感测低速轴转速过高则报警，然后刹车。

在齿轮箱低速轴处安装接近传感器，低速轴缩紧盘上有一定数量的螺栓，当有螺栓面靠近接近传感器感测面时，接近传感器就会发出脉冲信号给过速继电器， 过速继电器将此脉冲信号转变为模拟量后，传给主控系统，由主控系统判定齿轮箱低速轴的转子速度，当速度超过设定值时，将会引起机组停机，保证机组运行安全。

过速继电器是一种脉冲评估系统。它从低速轴处的接近传感器接收脉冲，测量脉冲时间间隔，计算输入频率。将此值与设定的开关点比较，根据设定参数开启输出。集成的频率-电流转换器将输入频率转换为模拟信号。

文章来源： 电气技术，中科飞龙传感技术，topaiyun