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(guó)的Ann Arbor有一個(gè)分支機(jī)構(gòu)Wind to Energy Inc. W2E致力于研發(fā)兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，業(yè)務(wù)范圍涉及設(shè)計(jì)、機(jī)械部件的制造、動(dòng)態(tài)仿真、負(fù)荷計(jì)算、FEM計(jì)算、發(fā)電機(jī)控制與管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及電氣系統(tǒng)的規(guī)范說(shuō)明等等。

W2E的團(tuán)隊(duì)包括銷(xiāo)售人員，研發(fā)工程師以及助理。該團(tuán)隊(duì)運(yùn)用其多年來(lái)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)，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(jì)算的文檔，證書(shū)，規(guī)范說(shuō)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(gè)國(guó)家都已將其列入國(guó)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(duì)風(fēng)力發(fā)機(jī)的基本標(biāo)準(zhǔn)是EN61400，它包含以下幾個(gè)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，安全部分除了遵循EN61400之外，同時(shí)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(dú)立的系統(tǒng)。

GL根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)評(píng)估，判定W90可達(dá)到B級(jí)：

· 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(xiǎn)評(píng)估而產(chǎn)生的，根據(jù)EN954-1，通過(guò)計(jì)算得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)達(dá)到安全等級(jí)Cat.3。在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，維修和服務(wù)人員所暴露的危險(xiǎn)情況的不同，危險(xiǎn)程度也不盡相同，需要安全可靠的安全系統(tǒng)對(duì)其實(shí)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(jí)4級(jí)，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。

1.將風(fēng)力發(fā)電機(jī)保持在對(duì)人和機(jī)器都安全的狀態(tài)下

2. 轉(zhuǎn)子過(guò)速時(shí)，降低轉(zhuǎn)速

3. 消除所有不正常的移動(dòng)

4. 切除危險(xiǎn)電壓——在不需要安全功能的情況下

· E-STOP急停 (低電壓?jiǎn)卧?，機(jī)艙，中電壓?jiǎn)卧孀兤?

· 低電壓的主切換器

· 功率輸出臨界狀態(tài)

· 震動(dòng)臨界狀態(tài)

· 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的臨界狀態(tài)

· 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的臨界狀態(tài)

· 看門(mén)狗控制與監(jiān)測(cè)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)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)臨界狀態(tài)

· 偏航控制系統(tǒng)逆時(shí)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(hào)

PNOZmulti 根據(jù)存儲(chǔ)在芯片卡上的程序，對(duì)這些事件進(jìn)行動(dòng)作。 根據(jù)預(yù)先的定義，對(duì)于安全系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況時(shí)，可以選擇安全系統(tǒng)的動(dòng)作，能夠減少在極限狀態(tài)下，系統(tǒng)處于過(guò)大的力或者扭矩的時(shí)間。這樣能夠有效地減少系統(tǒng)的機(jī)械損耗，如剎車(chē)系統(tǒng)或者變速箱。我們能夠保證投資更長(zhǎng)的生命周期（大于20年），并且減少使用材料的費(fèi)用。

· 使用強(qiáng)制斷開(kāi)觸點(diǎn)的繼電器

· 根據(jù)安全等級(jí)3級(jí)或4級(jí)的要求，使用相應(yīng)的安全輸出

· 急停按鈕控制兩個(gè)帶有反饋回路的強(qiáng)制斷開(kāi)型觸點(diǎn)，最高達(dá)到安全等級(jí)4級(jí)。

· 對(duì)于單觸點(diǎn)的動(dòng)作裝置使用測(cè)試脈沖

PNOZmulti有一個(gè)診斷接口，可用于現(xiàn)場(chǎng)的在線診斷，或者通過(guò)方便使用的服務(wù)器端進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。這使得現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得相關(guān)部分的信息。這個(gè)特性使得服務(wù)人員能夠做計(jì)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(duì)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(duì)于機(jī)器的誤操作，以及更好的保護(hù)人為對(duì)于控制系統(tǒng)造成的損害。