Technikus egy szélerőmű rotorlapátjában

A rotorlapátok terheléseinek mérése Robusztus kialakítású érzékelők

A rotorlapátokat rendkívüli időjárási körülmények és igénybevételek terhelik. A lapátok egyre hosszabbak lesznek, ezért nőnek a felügyelettel kapcsolatos követelmények is. A Phoenix Contact forgórészmegfigyelő rendszere (RM-S) folyamatosan felügyeli a szélerőmű rotorlapátjainak lengéseit és terhelését. A beállított határértékek túllépése esetén riasztások keletkeznek: az üzemeltető így mindig tájékoztatást kap a rotorlapátok állapotáról.

Alkalmazás

A rotorlapátokra igen nagy dinamikus erők hatnak, amelyek az élettartam során a lapátszerelvényben szerkezeti károkhoz vezethetnek. A terhelések és lengések folyamatos felügyeletével a károsodások idejében felismerhetők. Ezekkel az adatokkal a szélerőmű terhelésoptimalizált módon szabályozható, így a lapátok terhelése minimálisra csökkenthető. A bekövetkezett károsodás idejében felismerhető, és kis ráfordítással orvosolható.

Egy szélerőmű rotorlapátja a zöld táj felett

Forgórészmegfigyelő rendszer (RM-S) A terhelésfelügyelet megoldása

A forgórészmegfigyelő rendszer (RM-S) a szélerőművek rotorlapátjainak terheléseit a hajlító nyomatékok alapján méri. Ezeket fel lehet használni a „predictive maintenance“ (megelőző karbantartás) alkalmazásaihoz, amelyek célja a rendszer élettartamának meghosszabbítása vagy a terhelések proaktív csökkentése megfelelő szabályozással. Ehhez a szélerőmű rotorlapátjainak belső oldalán a lapátok tövének közelébe felragasztott nyúlásmérő bélyegeken alapuló, egyszerre rendkívül pontos és robusztus érzékelőket használnak.

A megoldás központi elemei egyrészt ezek a különlegesen kifejlesztett nyomásmérő bélyegek, másrészt a Phoenix Contact PLCnext architektúrájú vezérlője. A vezérlő a közvetlenül mellé sorolt, nagyfelbontású Axioline F modulokon keresztül kapcsolódik a rotorlapátokon elhelyezett érzékelőkhöz. A rendszer túlfeszültségek és villámcsapások elleni védelme érdekében a teljesítmény-betáplálás és az érzékelők vezetékei megfelelő védőkészülékekkel vannak ellátva. A közvetlen, vezeték nélküli kommunikációhoz a rendszer utólag modemmel szerelhető fel. A rendszer PROFINET, Modbus/TCP, OPC-UA vagy CANOpen interfészt bocsát rendelkezésre.
A mért értékeket a vezérlő fogadja és előfeldolgozza, így a jelek fizikai mértékegységekben állnak rendelkezésre. Ezenkívül kiszámítja a nyúlásmérő bélyegek jeleiből levezetett más mennyiségeket is, pl. a hajlító nyomatékot vagy az anyagban ébredő mechanikai feszültséget. Továbbá statisztikai mérőszámok, például a minimális és maximális értékek, valamint a jel szórása és középértéke is előállíthatók.

Határértékek is meghatározhatók, amelyek alapján, azok túllépése esetén automatikus riasztás indítható a buszinterfészek valamelyikén keresztül.
Az így előkészített adatokat a jelek érzékelésével párhuzamosan a fölérendelt vezérlő is megkapja. Valamennyi nyers adatot CSV vagy bináris formátumban egy sFTP kiszolgáló SD-kártyáján köztes módon tárolni lehet, és egy független rendszer onnan lekérheti azokat a további elemzéshez.
Az RM-S egy webes technológián alapuló üzembehelyezési interfészt bocsát ehhez rendelkezésre, ezért a böngészőn kívül nincs szükség további szoftverre. Ezen HMI segítségével be lehet állítani a rendszert, a mért értékeket meg lehet jeleníteni, és felügyelni lehet a rendszer állapotát.

RM-S érzékelő

RM-S: robusztus kialakítású érzékelők

Érzékelők:
A Phoenix Contact speciális érzékelőket fejlesztett ki, amelyek alkalmasak a szélerőmű rotorlapátjának belsejére jellemző különleges feltételekhez. Ezek az érzékelők olyan robosztus felépítésűek, hogy nehéz körülmények között is jól beszerelhetők, és egyidejűleg jól meg vannak védve a külső behatások ellen.
A csatlakoztatott érzékelők jeleit a vezérlő fogadja. A vezérlő a gyors jelfeldolgozás során szűri a mért mennyiségeket, és ellenőrzi azok hihetőségét. Ezenkívül a mért értékekből meghatározza a rotor minimális, közepes és maximális hajlítónyomatékát, valamint fordulatszámát. A beállított határértékek túllépése esetén szabadon programozható digitális kimeneteken riasztás adható ki. Az előkészített adatokat a jelek érzékelésével párhuzamosan a fölérendelt vezérlő is megkapja. A nyers adatok a hálózaton keresztül Microsoft SQL adatbázisban, vagy CSV formátumban SD kártyán, illetve FTP szerveren tárolhatók, így független rendszerrel is kiértékelhetők. Az RM-S ezen kívül a terhelési spektrumot is rögzíti. A terhelési spektrum létrehozásának célja a rotorlapátok szerkezeti károsodását okozó lengési amplitúdók rögzítése a teljes üzemidő során. Ezek az értékek lehetővé teszik a hátralevő üzemi élettartam megbecsülését.

A forgórészmegfigyelő rendszer felépítése

Új vagy utólagos beépítéshez
Az RM-S közvetlenül betervezhető a létesítmény elektromos rendszerébe, illetve a meglévő létesítményekbe utólag is beszerelhető. Az utólag beszerelhető változat egy készre konfigurált, az agyba beépíthető és a meglevő interfészeken keresztül a vezérlésbe integrálható kapcsolószekrényből áll.

Az adatok opcionálisan a GSM modemen keresztül közvetlenül átvihetők az üzemeltetőhöz is. Új telepítések esetén a szükséges hardverelemek, pl. a vezérlő és az I/O modulok közvetlenül a szélerőmű lapátállító kapcsolószekrényébe építhetők. Ebben az esetben a szoftver egy SD-kártyával vihető át a vezérlőre.

Előnyei:

  • Rotorlapátok állapotfüggő karbantartása a rongálódás korai felismerésével
  • A rotorlapátok csökkentett igénybevétele a szélerőmű terhelésoptimalizált szabályozásával
  • Megbízható üzemeltetés a szélerőművek feltételeinek megfelelő robusztus komponensekkel
  • Nyílt rendszer a meglévő rendszerekbe történő optimális integráláshoz

Önnek nyújtott előnyök

  • A rotorlapátok állapotfüggő karbantartása a rongálódás korai felismerése révén
  • A rotorlapátok csökkentett igénybevétele a szélerőmű terhelésoptimalizált szabályozásával
  • Megbízható üzemeltetés a szélerőművek feltételeinek megfelelő robusztus komponensekkel
  • Nyílt rendszer a meglévő rendszerekbe való optimális integráláshoz
Személyes kapcsolatfelvétel
Igényeljen most egyedi megoldást!
Szívesen adunk Önnek tanácsot, és tisztázzuk Önnel együtt a projektspecifikus követelményeit.
Vegye fel velünk a kapcsolatot
A Phoenix Contact szélerőművi csapata téli tájban, szélerőművek előtt