Lastmåling i rotorblader Robust sensordesign
Rotorblader utsettes for ekstreme miljøpåvirkninger og påkjenninger. Fordi bladene blir stadig lengre, øker også kravene til overvåking. Rotor Monitoring System (RM-S) fra Phoenix Contact overvåker svingningene og lasten i rotorbladene kontinuerlig. Varsler sendes ut dersom innstilte grenseverdier overskrides: Operatørene informeres dermed fortløpende om bladenes tilstand.
Anvendelse
Rotorbladene utsettes for meget sterke dynamiske krefter som i løpet av levetiden kan føre til strukturelle skader i bladkonstruksjonen. Kontinuerlig overvåking av last og svingninger gjør at skader kan oppdages tidsnok. Med disse dataene regulerer du vindanlegget optimalisert etter last, noe som gjør at belastningen på bladene kan reduseres til et minimum. Hvis en skade oppstår, gjenkjennes den tidsnok og kan utbedres med minimale arbeidstiltak.
Rotor Monitoring System (RM-S) Løsningen for lastovervåking
Rotor Monitoring System (RM-S) måler lasten på rotorblader i vindanlegg med utgangspunkt i bøyemomenter. Disse kan brukes for å implementere "Predictive Maintenance"-applikasjoner, forlenge anleggets driftstid eller redusere lasten proaktivt gjennom en egnet regulering. I den forbindelse monteres meget nøyaktige og samtidig robuste sensorer med strekklapper nær bladroten på innsiden av rotorbladene i vindanlegget.
Løsningens kjerneelement er for det første disse spesialutviklede strekklappene, for det andre en kontroller fra Phoenix Contact med PLCnext-arkitektur. Kontrolleren kobles til sensorer i rotorbladene via høyoppløselige Axioline F-moduler som er direkte anordnet i rekke. For å beskytte anlegget mot overspenning og lynnedslag installeres beskyttelsesutstyr for sensorledningene og for effektforsyningen. Som alternativ kan du også ettermontere et modem i systemet og oppnå direkte, kabelløs kommunikasjon. Systemet har et PROFINET-, Modbus/TCP, OPC-UA- eller CANOpen-grensesnitt for dette.
Målestørrelsene tas opp av kontrolleren og forbehandles, slik at signaler med fysiske enheter er tilgjengelige. Verdier som avledes av strekksignalet, som bøyemoment eller spenningen i materialet, beregnes i tillegg. I tillegg samles det inn statistiske variabler som minimums- og maksimumsverdier samt signalvariansen og gjennomsnittsverdiene.
Det kan også defineres grenseverdier, slik at automatisk signalisering aktiveres via et av bussgrensesnittene ved overskridelse av grenseverdier.
Klargjorte data stilles slik synkront til disposisjon for den overordnede kontrolleren i forbindelse med skanning. Samtlige rådata kan mellomlagres i CSV- eller binærformat på SD-kort på en sFTP-server, og herfra hentes av et uavhengig system for videre analyse.
RM-S klargjør et idriftsettingsgrensesnitt med utgangspunkt i netteknologi i form av et mann-maskin-grensesnitt (HMI), slik at ingen annen programvare enn en nettleser er nødvendig. Ved hjelp av dette mann-maskin-grensesnittet kan du sette opp systemet, visualisere måleverdiene og overvåke systemets tilstand.
RM-S: Robust sensordesign
Sensorer:
Phoenix Contact har utviklet spesielle sensorer som er egnet for de spesifikke forutsetningene som gjelder inne i et rotorblad i vindanlegg. Disse sensorene er bygget så robust at de lar seg montere også ved vanskelige forhold, samtidig som de er godt beskyttet mot ytre påvirkninger.
Signalene til de tilkoblede sensorene samles inn av kontrolleren. Ved den raske signalbehandlingen filtreres målestørrelsene, og kontrolleres med hensyn til plausibilitet. Med utgangspunkt i måleverdiene fastsettes i tillegg minimum, middels og maksimum bøyemoment samt rotorens turtall. Hvis innstilte grenseverdier overskrides, kan en alarm sendes ut via programmerbare digitalutganger. Klargjorte data stilles synkront til disposisjon for den overordnede kontrolleren i forbindelse med skanning. Via nettverket kan samtlige rådata lagres i en Microsoft SQL-database eller i CSV-format på SD-kortet eller en FTP-server, og evalueres av et uavhengig system. I tillegg registrerer RM-S lastspekteret som oppstår. Dannelse av lastspekteret brukes til å samle inn informasjon om svingningsamplituder gjennom hele driftstiden, da disse forårsaker strukturelle skader på rotorbladene. Med disse verdiene kan man evaluere resterende levetid.
Som ettermontering eller for nybygg
RM-S kan planlegges direkte sammen med anleggets elektriske design eller ettermonteres i eksisterende anlegg. Retrofit-varianten består av et ferdigtilpasset automasjonskap som monteres i navet og som integreres i kontrolleren via de eksisterende grensesnittene.
Som opsjon kan dataene overføres direkte til operatøren via GSM-modemet. Ved nybygg implementeres nødvendig maskinvare som kontroller og I/O-moduler direkte i vindanleggets pitch-automasjonskap. I slike tilfeller overføres programvaren til kontrolleren via et SD-kort.
Dine fordeler:
- Tilstandsbasert vedlikehold av rotorblader takket være tidsnok gjenkjennelse av skader
- Redusert belastning av bladene grunnet lastoptimalisert regulering av vindanlegget
- Pålitelig drift grunnet robuste komponenter, egnet for betingelsene som hersker på vindanlegg
- Åpent system for optimal integrering i eksisterende systemer
Dine fordeler
- Tilstandsbasert vedlikehold av rotorblader takket være tidsnok gjenkjennelse av skader
- Redusert belastning av bladene grunnet lastoptimalisert regulering av vindanlegget
- Pålitelig drift grunnet robuste komponenter, egnet for betingelsene som hersker på vindanlegg
- Åpent system for optimal integrering i eksisterende systemer