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上海圓馨能源科技有限公司
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巴魯夫BALLUFF傳感器里玩出的風電大智慧
2021-12-15 閱讀(738)
“中國制造 2025”“工業(yè) 4.0”概念的提出，都意味著今后風電等行業(yè)的生產環(huán)節(jié)會變得越來越智能、靈活。所謂的“智能”，簡單來說就是讓設備能夠自我優(yōu)化、自動化操作。要實現這一過程，獲取更多、更準確、更可靠的實時數據無疑是至關重要的。在這種情況下，核心部
件——傳感器的作用將會日益凸顯。如何提升傳感器的性能才能使其適應工業(yè)的未來發(fā)展趨勢呢？作為的
自動化解決方案提供商，擁有近 100 年歷史的巴魯夫給出的答案是智能化。巴魯夫中國市場部總監(jiān)吳濤告訴本刊記者 ：“我們進入風力發(fā)電領域已經近 30 年，雖然提供的產品在風電機組的復雜零部件系統(tǒng)中看似微不足道，但卻是提高整個產業(yè)智能化程度和生產效率的核心一環(huán)。”他舉例說，巴魯夫研發(fā)的一種智能化節(jié)能電源，可以廣泛應用于風電設
備。該電源具有 93％的有效能率，是一個半獨立罐裝裝置，專為高振動和振動載荷而設計，具有 80 萬小時平均故障間隔時間以及長達 20 年的極長使用壽命。與其他產品相比，這款電源的優(yōu)勢也是顯而易見的 ：它是第一個不需要中間變壓器就能直接連接到電壓發(fā)電機的電源，顯示裝置狀態(tài)以及使用情況的光學指示器也是的。由于其軌道的動態(tài)負載，即使在高負荷狀態(tài)下也能連續(xù)運行，這使得 30% 至 50％的儲備將不再需要。電源中結合了微控制持續(xù)監(jiān)測器的新型專用傳感器，可用于呈現電源的狀態(tài)，如溫度、過載、故障等。對這些參數的智能評估，將讓使用者在實施維護測量時能夠很輕松地掌握裝置的狀況，從而大大減少整個系統(tǒng)失效的概率。交通信號燈中彩色發(fā)光二極管的顏色則為用戶提供了關于當前負荷水平、“應力水平”以及使用期限的持續(xù)信息、剩余平均壽命的預測。這些指標顯示得足夠明亮，從幾米以外就能夠看到。據吳濤介紹，該電源可以直接連接到風電機組的發(fā)電機上。這樣做，不僅使得安裝更加省力，還能夠減少易損壞部件的數量，熱損失也較小，相應地提高了系統(tǒng)的效率。為了讓風電機組更加可靠，巴魯夫還提出了其他一系列智能傳感器解決案。IO-Link 就是其中的一個關鍵解決方案，也是個用于傳感器與執(zhí)行器通信的標準化 IO 技術。IO-Link 的工作方式是獨立于任何現場總線
的，它是對傳感器和控制器之間現有連接技術的進一步發(fā)展。通過巴魯夫的擴展 I/O 集線器，每個網絡節(jié)點有高達496 個 I/O 點。普通傳感器只能提供標準的 I/O 信號，這難以確保信號傳輸的可靠性和準確性。吳濤介紹，在風電運維中時常會碰到這樣的一幕 ：風電機組處于正常運行中，控制系統(tǒng)忽然報出一些故障信息并立刻停機。但是等工程師到達現場之后，經過檢查卻并未能找到明顯的故障源。這種情況，很有可能就是因為傳感器信號丟失或者給出了錯誤的信號所引起的。巴魯夫基于 IO-Link 研制的智能傳感器能夠有效地
避免上述情況的出現。記者了解到，除了標準的 I/O 信號，該傳感器還能夠將更多的實時狀態(tài)數據，例如短路、斷路、供電等診斷信息傳輸給控制系統(tǒng)，實現對于傳感器自身狀態(tài)的連續(xù)診斷。除此之外，對于一些功能更復雜，需要進
行參數配置的傳感器，也可以通過控制系統(tǒng)進行自動配置。IO-Link 是第一個開放的國際智能傳感器標準，采
用統(tǒng)一并且通用的控制技術接口，獨立于現場總線，通過串行的雙向點對點連接方式，接收或者發(fā)送 I/O 信號、配置數據、診斷數據或其他過程數據。由于 IO-Link 采用了串行通信方式，比起常規(guī)的模
擬量信號有著更強的抗干擾能力。而且只需要采用非屏蔽的三芯 / 四芯電纜就能夠實現與控制器的通信，最長通信
距離可以達到 20 米，也沒有特殊的接地要求，不但能夠有效解決風電機組內部的電磁干擾問題，也大幅降低了接線的成本。一個標準的 IO-Link 通信網絡主要包括 3 個層面，包括智能傳感器、IO-Link 主站模塊以及控制器 PLC。IO-Link 主站模塊支持各類主要的總線協議，例如 Beckhoff系統(tǒng)的 EtherCAT 協議，應用起來非常簡便快捷。對于所有參與“工業(yè) 4.0”的相關方來說，他們所面臨的另一個挑戰(zhàn)是如何處理所有數據。這些數據，通常都是大數據，需要轉換成智能數據供系統(tǒng)或人員進行決策。
在這種情況下，客戶需要更大容量的 RFID 編碼塊以存儲更多數據，并對系統(tǒng)讀寫速度提出了更高的要求。為此，巴魯夫推出了容量達到 128kB 的高速編碼塊 BIS V。此外，巴魯夫還專為風電機組開發(fā)了微脈沖位移傳
感器 BTL。BTL 安裝在液壓變槳系統(tǒng)的液壓油缸中，通過精確檢測磁環(huán)的運動位置來測量活塞桿的位移，以此檢測葉片槳距角，使機組可以根據風速來準確調節(jié)葉片角度，從而在確保運行可靠性的前提下，最大限度提升機組的發(fā)電效率。線性磁柵位移傳感器 BML 則被安裝在變槳軸承上，能夠精準地測量槳距角，實現*化控制策略。它還可以借助參考點判斷葉片的零度位置。BML 采用非接觸無磨損的測量方式，因此能夠大幅延長設備的使用壽命。“我們希望通過應用以上智能傳感器，讓客戶直接打通從上層 PLC 到下層傳感器的整個網絡連接，從而實現對整個風電系統(tǒng)的掌控。”吳濤表示。吳濤對巴魯夫在中國能源行業(yè)的發(fā)展有著更為深刻
的思考 ：作為合作伙伴，巴魯夫希望為客戶提供創(chuàng)新的解決方案，在降低成本的同時，大幅度提高效率，推動智能工廠自動化的進程。作為企業(yè)，可持續(xù)發(fā)展和質量優(yōu)先的傳統(tǒng)價值觀是極其重要的，巴魯夫始終致力于確?？蛻臬@得最佳的應用程序協助和服務。通過開放和進步的觀念，確保產品在未來的可持續(xù)性發(fā)展。“我們認為自己是‘工業(yè) 4.0 的心跳’，始終有跳動的活力，有創(chuàng)新的理念。”他指出，“實現‘工業(yè) 4.0’及‘中國制造2025’的基礎之一是相關數據的實時可用性，以及在任意時間點挖掘數據價值的能力，而巴魯夫*傳感器整體解決方案和識別系統(tǒng)確保了這種可用性。相信在自動化進程不斷加快的時代，巴魯夫一定能作為推動者助力中國企業(yè)走向智能制造。”
