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技術頻道

皮爾磁模塊化安全繼電器在風電行業的應用

W2E (Wind to Energy GmbH)總部位于波羅的海附近的Rerik,在美國的Ann Arbor有一個分支機構Wind to Energy Inc. W2E致力于研發兆瓦級的風力發電機,業務范圍涉及設計、機械部件的制造、動態仿真、負荷計算、FEM計算、發電機控制與管理系統的設計以及電氣系統的規范說明等等。
W2E的團隊包括銷售人員,研發工程師以及助理。該團隊運用其多年來在風力發電機組領域積累的經驗,擁有生產制造、使用和維修風力發電機的許可證,他們所提供的材料包括計算的文檔,證書,規范說明,部件列表,圖紙和教程。
在機械指令中,風力發電機被定義為功能性的機器必須符合附錄IIA的要求。CE認證的標志保證了該機器或設備符合相關的指令和標準的要求。EU的指令可分為產品規范和行業安全標準。在歐盟境內的各個國家都已將其列入國家法律中。
因此, EMV-RL 89/336/EWG, 低電壓指令73/23/EWG以及MRL 98/37/EG, EMVG/1998-09-18都被分別列入地方法律中。針對風力發機的基本標準是EN61400,它包含以下幾個部分:
第一部分是風力發電機的安全要求。在2.5MW風機機型W90的研發中,該風機的轉子直徑達到90m,機艙高達160m,安全部分除了遵循EN61400之外,同時也遵循德勞認證的要求。因此,該安全系統在邏輯上是優先于標準部分的控制和監控系統,并且兩者是完全獨立的系統。
GL根據以下標準,通過評估,判定W90可達到B級:
· 風力發電機認證標準。(根據GL)
· EN 61400-1, 風力發電機:第一部分 安全要求
· DIBT, 風力發電機規范,風機塔身和基座的安全認證
安全理念首次是基于風險評估而產生的,根據EN954-1,通過計算得到風力發電機達到安全等級Cat.3。在危險區域內,維修和服務人員所暴露的危險情況的不同,危險程度也不盡相同,需要安全可靠的安全系統對其實施控制。
Pilz的模塊化安全繼電器PNOZmulti被用于W90中的安全控制系統。由于PNOZmutli內部的冗余結構和自檢功能,根據EN954-1可以達到安全等級4級,根據IEC61508能夠達到SIL3。并且PNOZmulti的軟件有密碼保護,防止誤用和修改。
PNOZmulti 應用于:
1.將風力發電機保持在對人和機器都安全的狀態下
2. 轉子過速時,降低轉速
3. 消除所有不正常的移動
4. 切除危險電壓——在不需要安全功能的情況下
下列信號與事件將由安全控制系統PNOZmulti進行控制:
· E-STOP急停 (低電壓單元,機艙,中電壓單元,逆變器)
· 低電壓的主切換器
· 功率輸出臨界狀態
· 震動臨界狀態
· 發動機轉動的臨界狀態
· 轉子轉動的臨界狀態
· 看門狗控制與監測系統
· 3部分變槳系統的變槳邏輯單元
· 偏航控制系統逆時針旋轉臨界狀態
· 變壓器密封保護,變壓器油壓臨界狀態
· 火警信號
PNOZmulti 根據存儲在芯片卡上的程序,對這些事件進行動作。 根據預先的定義,對于安全系統出現故障情況時,可以選擇安全系統的動作,能夠減少在極限狀態下,系統處于過大的力或者扭矩的時間。這樣能夠有效地減少系統的機械損耗,如剎車系統或者變速箱。我們能夠保證投資更長的生命周期(大于20年),并且減少使用材料的費用。
為了達到安全等級3級的要求,采取了以下措施:
· 使用強制斷開觸點的繼電器
· 根據安全等級3級或4級的要求,使用相應的安全輸出
· 急停按鈕控制兩個帶有反饋回路的強制斷開型觸點,最高達到安全等級4級。
· 對于單觸點的動作裝置使用測試脈沖
PNOZmulti有一個診斷接口,可用于現場的在線診斷,或者通過方便使用的服務器端進行遠程診斷。這使得現場服務人員通過TCP/IP網絡來獲得相關部分的信息。這個特性使得服務人員能夠做計劃性的檢查。
PNOZmulti軟件同樣也有用于服務的版本。該版本的軟件對于控制系統只能提供有限的權限(根據預設)。這能夠防止對于機器的誤操作,以及更好的保護人為對于控制系統造成的損害。

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