Своевременное обнаружение повреждения и обледенения ветряных турбин с датчиками от Weidmüller

Экономическая эффективность, высокая производительность и безопасность установки являются наиболее важными факторами в работе ветряных турбин. В результате все большее внимание уделяется контролю состояния лопастей ротора. Сенсорная техника от Weidmüller поставляет цифровые решения для ветряков.

Одной из распространенных проблем является то, что лопасти ротора подвергаются большому количеству воздействий окружающей среды. Это может привести к повреждению лопасти, которое трудно заметить с земли, например, к повреждению кончика лопасти ударом молнии, трещинам на задней кромке, отрыву полотна или повреждению подшипника.

Для этой цели компания Weidmüller разработала чувствительную сенсорную технологию управления лопастями, которая непрерывно регистрирует состояние каждой отдельной лопасти ротора и обнаруживает даже небольшие изменения. Контроль производится круглосуточно, 365 дней в году. Снижается риск дорогостоящего ремонта и повышается рентабельность всей системы. Например, Blade Control может обнаружить серьезное повреждение задней кромки на современных турбинах мощностью 3 МВт более чем за год до того, как оно проявится. Если повреждение еще более серьезное, система посылает сигнал системе управления, которая может немедленно остановить систему и предотвратить поломку лопасти.

Постоянный мониторинг обеспечивает долгосрочный срок службы

Датчики ускорения в каждой лопасти ротора обеспечивают точные измерения — высокочувствительные, многомерные и одновременно компактные. Система Blade Control собирает данные с лопастей ротора в ступице и передает их в центральную систему мониторинга. Повреждения обнаруживаются, классифицируются по серьезности, а полученная информация направляется для дальнейшего анализа. При этом все обнаруженные повреждения отправляются далее, в аналитический центр Weidmüller. Там специалисты оценивают данные и дают конкретные рекомендации для действий оператора.

В дополнение к прямому повреждению лопасти несущего винта датчики также обнаруживают аэродинамический дисбаланс, незакрепленные детали в лопасти и ступице и несоосный шаг. Таким образом, можно спланировать необходимые ремонтные мероприятия и избежать высоких последующих затрат. Постоянный контроль обеспечивает щадящую работу и создает основу для повышения производительности и продления срока службы.

Операторы и менеджеры по эксплуатации могут использовать онлайн-инструмент визуализации Webvis, чтобы в любое время узнать о состоянии лопастей ротора и системы. Интуитивно понятная логика светофора показывает состояние каждой лопасти ротора: зеленый — нормальная работа, желтый — легкое повреждение и красный — серьезное повреждение. То же самое относится и к обнаружению обледенения: зеленый цвет указывает на отсутствие льда в системе, желтый — на образование льда и красный — на обледенение и, следовательно, на остановку системы.

Blade Control сертифицирован как детектор обледенения с 2008 года и как система мониторинга лопастей винта для обнаружения повреждений лопастей винта с 2013 года.

Новые датчики для обнаружения льда

Перепады температуры, холод и темнота делают зиму самым энергозатратным сезоном для электроснабжения. Кроме того, падение температуры означает увеличение времени простоя ветряных турбин. Они автоматически отключаются, когда датчики льда на гондоле сигнализируют об опасности обледенения.

Система Blade Control использует современные датчики для обнаружения льда и, таким образом, позволяет проводить измерения непосредственно на лопасти несущего винта. Он измеряет степень обледенения, используя простой физический принцип: дополнительный вес льда изменяет поведение собственных колебаний лопасти ротора, что снижает частоту вибрации. Если наросты льда на концах лопастей отрываются на скорости до 250 км/ч, они могут пролететь до 400 м, что является серьезной угрозой для животных и людей. Поэтому муниципалитет требует, чтобы системы отключались при толщине льда от 1,5 до 2 см.

Благодаря высокочувствительной сенсорной системе и специальным методам оценки система достигает разрешения измерения толщины льда в миллиметровом диапазоне. Это означает, что нет опасности для окружающей среды и нет риска не заметить обледенение или ненужное отключение незамерзшей системы.

Blade Control не только распознает, когда лопасти ротора достигают критического обледенения, но и когда опасность миновала. Таким образом, ветряк может быть перезапущен автоматически в любое время дня и ночи. Автоматический перезапуск официально признан и сертифицирован международным сертификационным и классификационным обществом - DNV.

Безопасная работа с новой конструкцией датчика

При разработке датчиков для обнаружения льда компания Weidmüller ориентировалась на широкий круг потребностей клиентов. Датчики облегчают и делают работу сервисных техников более безопасной. Нет необходимости работать в тесных внутренних пространствах ветряка, при этом остаётся больше места для установки автоматических систем защиты от обледенения. Особенно в холодных регионах надежное обнаружение льда в сочетании с лопастными нагревателями значительно повышает рентабельность ветряных электростанций.

С новым дизайном компания из Детмольда последовательно опирается на отраслевые стандарты, чтобы быть более гибкой и эффективной. Благодаря интеграции оценочного коммуникационного блока (ECU) в блок измерения ступицы его также можно интегрировать в гондолу через токосъемное кольцо в качестве альтернативы радиосвязи. Простые системы крепления (промышленные магниты) также обеспечивают быструю и простую установку системы.

Переход на DIN-рейку позволяет легко заменять компоненты, а новый нагреватель повышает удобство использования в зонах с холодным климатом.

Стандартные продукты из ассортимента продукции Weidmüller получили широкое распространение благодаря прошедшим испытания в собственных лабораториях компании. Это делает системы легко масштабируемыми и открытыми для других систем мониторинга состояния. Таким образом, Weidmüller демонстрирует свою основную компетенцию в области «Данные для оценки» в качестве поставщика решений.

Инструмент подходит для новых береговых и морских систем, но старые системы также можно легко модернизировать для обнаружения льда и мониторинга состояния. Компания Detmold уже установила около 4300 систем по всему миру и имеет около 16 лет опыта эксплуатации.