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控制系统

案例集 | 笑看风云——基于PLCnext平台的风机叶片智慧综合监控系统

  2019年07月19日  

  随着风力发电机单台功率的不断提高,风机叶片的外观尺寸也越来越大。已运行的风电叶片易出现表面撕裂、扭转、螺丝松动等现象,加之叶片的加工制造工艺、风场所处的自然环境,震动量及应变力会对叶片造成重大影响。叶片表面出现的裂纹、扭转、螺丝松动将大大影响风力发电机组的运行效率,造成风机停转,严重地甚至造成叶片折断。并且,由于吊装地点的差异,风力发电机将承受完全不同的载荷。变化莫测的风速和天气条件也会影响机组的运行安全和使用寿命。因此,对叶片损伤的早期预警显得十分重要。

  为避免对附近的人员和机组自身造成危害,必须可靠地监测叶片上的结冰情况。

  雷暴闪电代表一种能对风机结构造成致命损害的高能现象。

  叶片上的风力载荷会影响机组的使用寿命。

  因此,精准地确定载荷可帮助优化机组的操作和维护。此外,在预期的使用寿命到期后,运营商可根据长期的载荷监测数据来决定机组能否获得继续运行的许可。

  菲尼克斯电气智慧叶片综合监控系统包含各种传感器,能够采集各种可能影响风力发电机运行的不利环境因素数据。

  叶片根部的应力传感器提供关于拉伸和扭转的载荷数据,可长期记录叶轮承受的风力载荷,并可通过变桨控制器实时调整桨叶角度,优化效率,最小化轴承与材料的载荷。

  叶片上的结冰传感器可测量冰层厚度,使机组及时切换到安全运行状态,并在除冰后重新启动。内置的太阳能电池和备用电池以及无线数据传输意味着传感器可自给自足,不需要布线。

  安装在叶片防雷引出线上的雷电监测传感器,可测量雷电的频率和能量,有助于评估损失,优化维修周期。外形紧凑的共享评估单元能够提供系统控制数据,记录负荷情况,优化系统运行。

  由于所有的有线传感器都安装在轮毂附近,分布在叶片各处的结冰传感器以无线方式工作,因此该系统既适合新装机组,也适用于系统改造。

  随着运营成本的日益提升,用户也在寻求新的技术,提升运营的经济效益。为了提高投资回报率,减少能源成本,可从两个方向着手:

  首先通过技术手段,提升年发电量,延长机组寿命;其次通过管理或者技术手段,减少运营与资本投入。

  为了达到此效果,可开展多种工作,从技术角度来说,首先要获取相关数据并进行计算。菲尼克斯电气PLCnext自动化控制平台非常适用于此类应用,该平台采用实时Linux系统架构,具有ESM(同步执行管理器)和GDS(全局数据空间)两大核心技术。

  用户可不受专属Runtime的限制开发自动化项目,选择擅长的编程语言进行开发,还可以使用开源软件和App,同时支持MATLAB Simulink建模。该平台兼具了PLC的稳定性、可靠性与智能设备的开放性、灵活性,是一款非常开放的自动化平台。

  基于PLCnext 2152控制平台,菲尼克斯电气开发了硬件模块化、软件平台化的智慧风机叶片综合监控系统。利用PLCnext软硬件架构的优势,一方面确保数据一致性,另一方面确保数据安全性。系统使用测量信息并将它们组合以向用户提供传感器融合的附加信息。用户获得的信息远不仅仅是测量的数据,还包括在初始值基础上根据风机原理进行数学推导计算的值。

  此外,系统可支持根据客户的需求展开二次开发,客户可以轻松使用他们自己的融合算法,菲尼克斯电气将配合进行更深入的开发。

  系统收集的所有信息都可用于监控转动部件的状况,还可用于控制优化的风机载荷,甚至可以防止风机大部件的结构损坏。数据可以存储在本地sFTP服务器上,也可以通过SCADA系统显示。另外也可使用工业以太网协议接口,如Profinet,Modbus TCP或OPC-UA等与上级系统通讯。同时,菲尼克斯电气开发了友好的本地Web界面,供用户进行本地测试与监控,所有过程不需要进行编程。用户仅需要在界面上进行简单操作即可完成既定的目标,方便进行参数设置、设备配置、监控、传感器校正、系统诊断、事件记录、录波等工作。

Web界面

  得益于PLCnext平台的云技术特点,用户可把数据上传至云端,对所有风场机组数据进行监控与计算,更高效地开展工作。

  2019年,菲尼克斯电气推出PLCnext Store,其提供的软件应用程序可轻松扩展PLCnext控制器的功能。软件解决方案的开发人员还可以创建自己的应用程序并提供到平台上。菲尼克斯电气也欢迎开发者基于PLCnext平台,开发适用于叶片监测领域的APP,在技术将被业界所用的同时也会获得经济上的收益,带来了一种新的商业模式。

  菲尼克斯电气智慧叶片综合监控系统,将为您的风力发电机组创造更安全的运行条件,帮助您延长机组使用寿命,获得更好的经济收益,笑看风云变化。

标签:菲尼克斯电气我要反馈
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