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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(744)
“中國制造 2025”“工業 4.0”概念的提出，都意味著今后風電等行業的生產環節會變得越來越智能、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的未來發展趨勢呢？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吳濤告訴本刊記者 ：“我們進入風力發電領域已經近 30 年，雖然提供的產品在風電機組的復雜零部件系統中看似微不足道，但卻是提高整個產業智能化程度和生產效率的核心一環。”他舉例說，巴魯夫研發的一種智能化節能電源，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電機的電源，顯示裝置狀態以及使用情況的光學指示器也是的。由于其軌道的動態負載，即使在高負荷狀態下也能連續運行，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監測器的新型專用傳感器，可用于呈現電源的狀態，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失效的概率。交通信號燈中彩色發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展。通過巴魯夫的擴展 I/O 集線器，每個網絡節點有高達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數據，例如短路、斷路、供電等診斷信息傳輸給控制系統，實現對于傳感器自身狀態的連續診斷。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系統的 EtherCAT 協議，應用起來非常簡便快捷。對于所有參與“工業 4.0”的相關方來說，他們所面臨的另一個挑戰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了微脈沖位移傳
感器 BTL。BTL 安裝在液壓變槳系統的液壓油缸中，通過精確檢測磁環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的掌控。”吳濤表示。吳濤對巴魯夫在中國能源行業的發展有著更為深刻
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，可持續發展和質量優先的傳統價值觀是極其重要的，巴魯夫始終致力于確保客戶獲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性發展。“我們認為自己是‘工業 4.0 的心跳’，始終有跳動的活力，有創新的理念。”他指出，“實現‘工業 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走向智能制造。”
