Medición de carga en las palas del rotor Diseño de sensores robusto
Las palas del rotor están sometidas a condiciones medioambientales y esfuerzos extremos. Debido a las palas cada vez más largas, los requisitos en cuanto a la supervisión también aumentan. El Rotor Monitoring System (RM-S) de Phoenix Contact supervisa de forma continua las oscilaciones y las cargas en las palas del rotor. En caso de sobrepasarse los valores límite ajustados se fijan alarmas: las empresas explotadoras están informadas en todo momento sobre el estado de las palas.
Aplicación
Sobre las palas del rotor actúan fuerzas dinámicas muy grandes que a lo largo de la vida útil podrían provocar daños estructurales en la estructura de la pala. La supervisión continua de las cargas y las vibraciones permite detectar los daños en una fase temprana. Con estos datos podrá regular el aerogenerador con optimización de la carga, con lo que se reduce la carga de las palas al mímino. Sin embargo, en caso de que se produzca un daño, este se detecta prematuramente y puede solucionarse con poco esfuerzo.
Rotor-Monitoring -System (RM-S) La solución para el control de carga
El Rotor-Monitoring-System (RM-S) mide las cargas en las palas del rotor de los aerogeneradores a causa de los momentos flectores. Puede utilizarse para implementar aplicaciones de "mantenimiento predictivo", para prolongar la vida útil de la planta o para reducir prácticamente las cargas mediante una regulación adecuada. Para ello, se utilizan sensores robustos de gran precisión basados en extensómetros cerca de la raíz de la pala en el interior de las palas del rotor de un aerogenerador.
Los elementos centrales de la solución son, por un lado, estos extensómetros de desarrollo especial y, por otro, un sistema de control de Phoenix Contact con la arquitectura PLCnext. El sistema de control se une con los sensores en las palas del rotor mediante módulos Axioline F de alta resolución alineados directamente. Para proteger la instalación frente a sobretensiones y descargas de rayo se instalan los correspondientes módulos de protección para los cables del sensor y para la alimentación. Opcionalmente puede reequipar el sistema con un módem para la comunicación directa inalámbrica. El sistema ofrece una interfaz PROFINET, Modbus/TCP, OPC-UA o CANOpen.
Las variables medidas son registradas y preprocesadas por el sistema de control para que las señales con unidades físicas estén a su disposición. Además, se calculan magnitudes derivadas de la señal de deformación, como el momento flector o la tensión en el material. Además, se registran parámetros estadísticos como los valores mínimos y máximos, así como la varianza y los valores medios de la señal.
También se pueden definir valores límite para que se active una alarma automática a través de una de las interfaces de bus en caso de que se superen los valores límite.
Los datos así preparados se ponen a disposición del sistema de control superior de forma síncrona a la exploración de señales. Todos los datos brutos pueden almacenarse en caché en formato CSV o binario en una tarjeta SD en un servidor sFTP y, desde allí, los puede recuperar un sistema independiente para su posterior análisis.
Para ello, el RM-S pone a su disposición una interfaz de puesta en marcha basada en la tecnología web en forma de HMI, de manera que no necesite más software que un navegador. Con ayuda de este HMI, puede ajustar el sistema, visualizar los valores de medición y supervisar el estado del sistema.
RM-S: Diseño de sensores robusto
Sensores:
Phoenix Contact ha desarrollado sensores especiales que se adaptan a las condiciones especiales del interior de la pala del rotor de un aerogenerador. Estos sensores están construidos de forma tan robusta que se incorporan bien incluso en condiciones adversas y, al mismo tiempo, están bien protegidos contra las influencias externas.
Las señales de los sensores conectados son registradas por el sistema de control. Durante el rápido procesamiento de señales se filtran las magnitudes y se comprueba la plausibilidad. Además, a partir de los valores de medición se determina el momento de flexión mínimo, medio y máximo así como la velocidad del rotor. En caso de sobrepasarse los valores límite ajustados, mediante salidas digitales de libre programación puede fijarse una alarma. Los datos preparados se ponen a disposición del sistema de control superior de forma síncrona a la exploración de señales. Todos los datos brutos pueden guardarse mediante la red en una base de datos Microsoft SQL o en formato CSV en la tarjeta SD o bien en un servidor FTP y ser evaluados por un sistema independiente. Adicionalmente, el sistema RM-S registra los espectros de carga que se producen. La formación del espectro de carga sirve para alojar amplitudes de oscilación durante todo el tiempo de servicio que provocan daños estructurales en las palas del rotor. Estos valores permiten una estimación de la vida útil restante.
Como reequipamiento o para la nueva construcción
El RM-S puede planificarse directamente en el diseño eléctrico de la instalación o reequiparse en instalaciones existentes. La variante de reequipamiento consta de un armario de control ya configurado que se monta en el buje y que puede integrarse en el sistema de control mediante las interfaces disponibles.
Opcionalmente, los datos pueden transferirse directamente a la empresa explotadora mediante el módem GSM. En el caso de construcciones nuevas, el hardware necesario, como el sistema de control y los módulos de E/S, puede integrarse directamente en los armarios de control pitch del aerogenerador. En este caso, el software se transfiere al sistema de control mediante una tarjeta SD.
Sus ventajas:
- Mantenimiento basado en el estado de palas del rotor mediante detección de daños temprana
- Menor esfuerzo de las palas gracias a la regulación con optimización de la carga del aerogenerador
- Servicio fiable mediante componentes robustos, adecuado para las condiciones en aerogeneradores
- Sistema abierto para una integración óptima en sistemas existentes
Sus ventajas
- Mantenimiento basado en el estado de palas del rotor mediante detección de daños temprana
- Menor esfuerzo de las palas gracias a la regulación con optimización de la carga del aerogenerador
- Servicio fiable mediante componentes robustos, adecuado para las condiciones en aerogeneradores
- Sistema abierto para una integración óptima en sistemas existentes