皮尔磁模块化安全继电器在风电行业的应用

W2E (Wind to Energy GmbH)总部位于波罗的海附近的Rerik，在美国的Ann Arbor有一个分支机构Wind to Energy Inc. W2E致力于研发兆瓦级的风力发电机，业务范围涉及设计、机械部件的制造、动态仿真、负荷计算、FEM计算、发电机控制与管理系统的设计以及电气系统的规范说明等等。

W2E的团队包括销售人员，研发工程师以及助理。该团队运用其多年来在风力发电机组领域积累的经验，拥有生产制造、使用和维修风力发电机的许可证，他们所提供的材料包括计算的文档，证书，规范说明，部件列表，图纸和教程。

在机械指令中，风力发电机被定义为功能性的机器必须符合附录IIA的要求。CE认证的标志保证了该机器或设备符合相关的指令和标准的要求。EU的指令可分为产品规范和行业安全标准。在欧盟境内的各个国家都已将其列入国家法律中。

因此， EMV-RL 89/336/EWG, 低电压指令73/23/EWG以及MRL 98/37/EG, EMVG/1998-09-18都被分别列入地方法律中。针对风力发机的基本标准是EN61400，它包含以下几个部分：

第一部分是风力发电机的安全要求。在2.5MW风机机型W90的研发中，该风机的转子直径达到90m，机舱高达160m，安全部分除了遵循EN61400之外，同时也遵循德劳认证的要求。因此，该安全系统在逻辑上是优先于标准部分的控制和监控系统，并且两者是完全独立的系统。

GL根据以下标准，通过评估，判定W90可达到B级：

· 风力发电机认证标准。（根据GL）

· EN 61400-1, 风力发电机：第一部分 安全要求

· DIBT, 风力发电机规范，风机塔身和基座的安全认证

安全理念首次是基于风险评估而产生的，根据EN954-1，通过计算得到风力发电机达到安全等级Cat.3。在危险区域内，维修和服务人员所暴露的危险情况的不同，危险程度也不尽相同，需要安全可靠的安全系统对其实施控制。

Pilz的模块化安全继电器PNOZmulti被用于W90中的安全控制系统。由于PNOZmutli内部的冗余结构和自检功能，根据EN954-1可以达到安全等级4级，根据IEC61508能够达到SIL3。并且PNOZmulti的软件有密码保护，防止误用和修改。

1.将风力发电机保持在对人和机器都安全的状态下

2. 转子过速时，降低转速

3. 消除所有不正常的移动

4. 切除危险电压——在不需要安全功能的情况下

下列信号与事件将由安全控制系统PNOZmulti进行控制：

· E-STOP急停 (低电压单元，机舱，中电压单元，逆变器)

· 低电压的主切换器

· 功率输出临界状态

· 震动临界状态

· 发动机转动的临界状态

· 转子转动的临界状态

· 看门狗控制与监测系统

· 3部分变桨系统的变桨逻辑单元

· 偏航控制系统顺时针旋转临界状态

· 偏航控制系统逆时针旋转临界状态

· 变压器密封保护，变压器油压临界状态

· 火警信号

PNOZmulti 根据存储在芯片卡上的程序，对这些事件进行动作。 根据预先的定义，对于安全系统出现故障情况时，可以选择安全系统的动作，能够减少在极限状态下，系统处于过大的力或者扭矩的时间。这样能够有效地减少系统的机械损耗，如刹车系统或者变速箱。我们能够保证投资更长的生命周期（大于20年），并且减少使用材料的费用。

为了达到安全等级3级的要求，采取了以下措施：

· 使用强制断开触点的继电器

· 根据安全等级3级或4级的要求，使用相应的安全输出

· 急停按钮控制两个带有反馈回路的强制断开型触点，最高达到安全等级4级。

· 对于单触点的动作装置使用测试脉冲

PNOZmulti有一个诊断接口，可用于现场的在线诊断，或者通过方便使用的服务器端进行远程诊断。这使得现场服务人员通过TCP/IP网络来获得相关部分的信息。这个特性使得服务人员能够做计划性的检查。

PNOZmulti软件同样也有用于服务的版本。该版本的软件对于控制系统只能提供有限的权限（根据预设）。这能够防止对于机器的误操作，以及更好的保护人为对于控制系统造成的损害。