Impianto a energia eolica con nuvole che annunciano un temporale

Misurazione del carico nelle pale del rotore Design robusto del sensore

Le pale del rotore sono sottoposte a sollecitazioni e a condizioni meteorologiche estreme. Per via della lunghezza sempre maggiore delle pale del rotore, aumentano i requisiti di monitoraggio. La soluzione di Phoenix Contact monitora continuamente le vibrazioni e i carichi nelle pale del rotore. In caso di superamento dei valori limite impostati, vengono emessi degli allarmi: in questo modo i gestori sono sempre informati sullo stato delle pale del rotore.

Applicazione

Le pale del rotore sono tra i componenti nevralgici degli impianti a energia eolica. In particolare, la tendenza a realizzare pale sempre più lunghe conferisce un significato sempre maggiore al monitoraggio. Sulle pale del rotore agiscono forze dinamiche considerevoli che possono causare danni strutturali alla pala durante la sua durata. Grazie al monitoraggio continuo di carichi e vibrazioni, è possibile riconoscere tempestivamente i danni. Questi dati permettono di regolare gli impianti a energia eolica ottimizzandone il carico e quindi di ridurre al minimo la sollecitazione sulle pale. Un eventuale danno viene riconosciuto tempestivamente e risolto con il minimo sforzo. Grazie alla registrazione degli spettri di carico scoprirai eventuali modifiche della struttura della pala del rotore durante l'intera durata.

Pala del rotore di un impianto a energia eolica in un paesaggio verdeggiante

Rotor Monitoring System (RMS) La soluzione per il controllo del carico

Il Rotor Monitoring System (RMS) misura i comportamenti di carico e i momenti flettenti delle pale del rotore di impianti a energia eolica. Inoltre, nella parte interna delle pale del rotore di un impianto a energia eolica, vicino alla radice delle pale, vengono incollati degli estensimetri. L'elemento centrale della soluzione è PLCnext Control di Phoenix Contact. Il controllore viene collegato ai sensori delle pale del rotore tramite moduli Axioline affiancati direttamente. Per la protezione dell'impianto da sovratensioni e scariche atmosferiche vengono installati appositi dispositivi di protezione per le linee dei sensori, per l'ingresso delle antenne del router e per l'alimentazione di potenza. Opzionalmente è possibile equipaggiare il sistema a posteriori con un modem per la comunicazione diretta. Inoltre, è possibile integrare le interfacce del controllore con un'interfaccia PROFIBUS o CAN per il collegamento bus interno.

Sensore RMS

RMS: design sensore robusto

Sensori:
Phoenix Contact ha sviluppato dei sensori speciali adatti alle condizioni particolari presenti all'interno della pala del rotore di un impianto a energia eolica. Questi sensori sono costruiti in modo così robusto che possono essere installati senza problemi anche in presenza di condizioni avverse e allo stesso tempo sono ben protetti dalle influenze esterne.
I segnali dei sensori collegati vengono rilevati dal controllore. Durante l'elaborazione rapida di segnali, le grandezze di misura vengono filtrate e ne viene verificata la plausibilità. Inoltre, dai valori di misurazione vengono determinati il momento flettente minimo, medio e massimo e il numero di giri del rotore. In caso di superamento dei valori limite impostati, tramite uscite digitali programmabili a piacere è possibile emettere un allarme. I dati acquisiti vengono messi a disposizione del controllore sovraordinato in modo parallelo al rilevamento del segnale. Tramite la rete, tutti i dati grezzi possono essere salvati in una banca dati SQL di Microsoft o in formato CSV su una scheda SD o in un server FTP, per essere successivamente analizzati da un sistema indipendente. Inoltre, il sistema RMS rileva eventuali spettri dei carichi. La formazione dello spettro di carico serve al rilevamento durante l'intero tempo di esercizio di quelle ampiezze di vibrazione che causano danni strutturali alle pale del rotore. Questi valori consentono di effettuare una stima della durata rimanente.

Tecnico su un impianto a energia eolica

Adatto a un semplice potenziamento di impianti esistenti

Per impianti esistenti o nuove costruzioni:
Il RMS può essere integrato direttamente in fase di progettazione dell'impianto elettrico o aggiunto agli impianti già esistenti. La variante di retrofit è composta da un quadro elettrico preconfigurato montato nel mozzo e integrato nel controllore tramite le interfacce presenti.

Come opzione è possibile trasmettere i dati direttamente al gestore con il modem. In caso di nuove costruzioni, l'hardware necessario, come il controllore e i moduli I/O, può essere integrato direttamente nei quadri elettrici Pitch dell'impianto a energia eolica. In tal caso il software viene caricato sul controllore con una scheda SD.

I vantaggi

  • Manutenzione in base allo stato delle pale del rotore grazie al tempestivo rilevamento dei danni
  • Riduzione della sollecitazione delle pale grazie alla regolazione dell'impianto a energia eolica ottimizzata in termini di carico
  • Funzionamento affidabile grazie a componenti robusti, adatti alle condizioni tipiche degli impianti a energia eolica
  • Sistema aperto per un'integrazione ottimale nei sistemi esistenti
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Team eolico nel paesaggio invernale davanti alle turbine eoliche