皮爾磁模塊化安全繼電器在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)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(jī)構(gòu)Wind to Energy Inc. W2E致力于研發(fā)兆瓦級的風(fēng)力發(fā)電機(jī),業(yè)務(wù)范圍涉及設(shè)計、機(jī)械部件的制造、動態(tài)仿真、負(fù)荷計算、FEM計算、發(fā)電機(jī)控制與管理系統(tǒng)的設(shè)計以及電氣系統(tǒng)的規(guī)范說明等等等。
W2E的團(tuán)隊包括銷售人員,研發(fā)工程師以及助理。該團(tuán)隊運(yùn)用其多年來在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域積累的經(jīng)驗,擁有生產(chǎn)制造、使用和維修風(fēng)力發(fā)電機(jī)的許可證,他們所提供的材料包括計算的文檔,證書,規(guī)范說明,部件列表,圖紙和教程。
在機(jī)械指令中,風(fēng)力發(fā)電機(jī)被定義為功能性的機(jī)器必須符合附錄IIA的要求。CE認(rèn)證的標(biāo)志保證了該機(jī)器或設(shè)備符合相關(guān)的指令和標(biāo)準(zhǔn)的要求。EU的指令可分為產(chǎn)品規(guī)范和行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)。在歐盟境內(nèi)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(fēng)力發(fā)機(jī)的基本標(biāo)準(zhǔn)是EN61400,它包含以下幾個部分:
第一部分是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全要求。在2.5MW風(fēng)機(jī)機(jī)型W90的研發(fā)中,該風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑達(dá)到90m,機(jī)艙高達(dá)160m,除了遵循EN61400之外,同時也遵循德勞認(rèn)證的要求。因此,該安全系統(tǒng)在邏輯上是優(yōu)先于標(biāo)準(zhǔn)部分的控制和監(jiān)控系統(tǒng),并且兩者是完全獨立的系統(tǒng)。
GL根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn),通過評估,判定W90可達(dá)到B級:
· 風(fēng)力發(fā)電機(jī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。(根據(jù)GL)
· EN 61400-1, 風(fēng)力發(fā)電機(jī):第一部分 安全要求
· DIBT, 風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)范,風(fēng)機(jī)塔身和基座的安全認(rèn)證
安全理念首次是基于風(fēng)險評估而產(chǎn)生的,根據(jù)EN954-1,通過計算得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)達(dá)到安全等級Cat.3。在危險區(qū)域內(nèi),維修和服務(wù)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(tǒng)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(tǒng)。由于PNOZmutli內(nèi)部的冗余結(jié)構(gòu)和自檢功能,根據(jù)EN954-1可以達(dá)到安全等級4級,根據(jù)IEC61508能夠達(dá)到SIL3。并且PNOZmulti的軟件有密碼保護(hù),防止誤用和修改。
PNOZmulti 應(yīng)用于:
1.將風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持在對人和機(jī)器都安全的狀態(tài)下
2. 轉(zhuǎn)子過速時,降低轉(zhuǎn)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(tǒng)PNOZmulti進(jìn)行控制:
· E-STOP急停 (低電壓單元,機(jī)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(tài)
· 震動臨界狀態(tài)
· 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動的臨界狀態(tài)
· 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的臨界狀態(tài)
· 看門狗控制與監(jiān)測系統(tǒng)
· 3部分變槳系統(tǒng)的變槳邏輯單元
· 偏航控制系統(tǒng)逆時針旋轉(zhuǎn)臨界狀態(tài)
· 變壓器密封保護(hù),變壓器油壓臨界狀態(tài)
· 火警信號
PNOZmulti 根據(jù)存儲在芯片卡上的程序,對這些事件進(jìn)行動作。 根據(jù)預(yù)先的定義,對于安全系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況時,可以選擇安全系統(tǒng)的動作,能夠減少在極限狀態(tài)下,系統(tǒng)處于過大的力或者扭矩的時間。這樣能夠有效地減少系統(tǒng)的機(jī)械損耗,如剎車系統(tǒng)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(dá)到安全等級3級的要求,采取了以下措施:
· 使用強(qiáng)制斷開觸點的繼電器
· 根據(jù)安全等級3級或4級的要求,使用相應(yīng)的安全輸出
· 急停按鈕控制兩個帶有反饋回路的強(qiáng)制斷開型觸點,最高達(dá)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(xiàn)場的在線診斷,或者通過方便使用的服務(wù)器端進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。這使得現(xiàn)場服務(wù)人員通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)來獲得相關(guān)部分的信息。這個特性使得服務(wù)人員能夠做計劃性的檢查。
PNOZmulti軟件同樣也有用于服務(wù)的版本。該版本的軟件對于控制系統(tǒng)只能提供有限的權(quán)限(根據(jù)預(yù)設(shè))。這能夠防止對于機(jī)器的誤操作,以及更好的保護(hù)人為對于控制系統(tǒng)造成的損害。
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