皮爾磁模塊化安全繼電器在風電行業的應用

W2E (Wind to Energy GmbH)總部位于波羅的海附近的Rerik，在美國的Ann Arbor有一個分支機構Wind to Energy Inc. W2E致力于研發兆瓦級的風力發電機，業務范圍涉及設計、機械部件的制造、動態仿真、負荷計算、FEM計算、發電機控制與管理系統的設計以及電氣系統的規范說明等等。

W2E的團隊包括銷售人員，研發工程師以及助理。該團隊運用其多年來在風力發電機組領域積累的經驗，擁有生產制造、使用和維修風力發電機的許可證，他們所提供的材料包括計算的文檔，證書，規范說明，部件列表，圖紙和教程。

在機械指令中，風力發電機被定義為功能性的機器必須符合附錄IIA的要求。CE認證的標志保證了該機器或設備符合相關的指令和標準的要求。EU的指令可分為產品規范和行業安全標準。在歐盟境內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。針對風力發機的基本標準是EN61400，它包含以下幾個部分：

第一部分是風力發電機的安全要求。在2.5MW風機機型W90的研發中，該風機的轉子直徑達到90m，機艙高達160m，安全部分除了遵循EN61400之外，同時也遵循德勞認證的要求。因此，該安全系統在邏輯上是優先于標準部分的控制和監控系統，并且兩者是完全獨立的系統。

GL根據以下標準，通過評估，判定W90可達到B級：

· 風力發電機認證標準。（根據GL）

· EN 61400-1, 風力發電機：第一部分 安全要求

· DIBT, 風力發電機規范，風機塔身和基座的安全認證

安全理念首次是基于風險評估而產生的，根據EN954-1，通過計算得到風力發電機達到安全等級Cat.3。在危險區域內，維修和服務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。由于PNOZmutli內部的冗余結構和自檢功能，根據EN954-1可以達到安全等級4級，根據IEC61508能夠達到SIL3。并且PNOZmulti的軟件有密碼保護，防止誤用和修改。

1.將風力發電機保持在對人和機器都安全的狀態下

2. 轉子過速時，降低轉速

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PNOZmulti進行控制：

· E-STOP急停 (低電壓單元，機艙，中電壓單元，逆變器)

· 低電壓的主切換器

· 功率輸出臨界狀態

· 震動臨界狀態

· 發動機轉動的臨界狀態

· 轉子轉動的臨界狀態

· 看門狗控制與監測系統

· 3部分變槳系統的變槳邏輯單元

· 偏航控制系統順時針旋轉臨界狀態

· 偏航控制系統逆時針旋轉臨界狀態

· 變壓器密封保護，變壓器油壓臨界狀態

· 火警信號

PNOZmulti 根據存儲在芯片卡上的程序，對這些事件進行動作。 根據預先的定義，對于安全系統出現故障情況時，可以選擇安全系統的動作，能夠減少在極限狀態下，系統處于過大的力或者扭矩的時間。這樣能夠有效地減少系統的機械損耗，如剎車系統或者變速箱。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。

為了達到安全等級3級的要求，采取了以下措施：

· 使用強制斷開觸點的繼電器

· 根據安全等級3級或4級的要求，使用相應的安全輸出

· 急停按鈕控制兩個帶有反饋回路的強制斷開型觸點，最高達到安全等級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，可用于現場的在線診斷，或者通過方便使用的服務器端進行遠程診斷。這使得現場服務人員通過TCP/IP網絡來獲得相關部分的信息。這個特性使得服務人員能夠做計劃性的檢查。

PNOZmulti軟件同樣也有用于服務的版本。該版本的軟件對于控制系統只能提供有限的權限（根據預設）。這能夠防止對于機器的誤操作，以及更好的保護人為對于控制系統造成的損害。