Rewolucja w bezpieczeństwie turbin wiatrowych

fot. B&R

Farmy wiatrowe to w wielu regionach coraz popularniejszy element krajobrazu. I w sumie trudno się temu dziwić. Turbiny wiatrowe to jedne z najczystszych źródeł energii jakie znamy. I tak jak inne urządzenia, i one muszą bezwzględnie spełniać wymagania bezpieczeństwa. Progresywne układy bezpieczeństwa firmy B&R dają producentom turbin wiatrowych pełną paletę narzędzi pozwalających spełniać takie wymagania.

Turbiny wiatrowe należy projektować tak, by pracowały bezpiecznie bez względu na warunki, również podczas ekstremalnej aury. Produkcja energii wiatrowej obwarowana jest przepisami. Przepisy te stanowią również wytyczne dla producentów sprzętu do generowania energii z wiatru. Certyfikat zgodny z wymaganiami normy IEC 61400 dla turbin wiatrowych lub "Wytyczne Certyfikacji Turbin Wiatrowych" opracowane przez Germanischer Lloyd (GL) to gwarancja jakości tych olbrzymich, budzących respekt urządzeń.

Opracowane przez GL wytyczne skupiają się na zdefiniowaniu wszelkich, możliwych do wystąpienia w praktyce scenariuszy, jakie mogą mieć miejsce podczas okresu eksploatacji turbiny. Wszelkie warunki nieujęte w takich scenariuszach mogą doprowadzić do nieprzewidzianego zachowania turbiny. W wyjątkowo niekorzystnych sytuacjach mogą one również stanowić zagrożenie dla personelu i sprzętu. Systemy bezpieczeństwa mają za zadanie nie dopuścić do powstania takich właśnie sytuacji. Jest to bezpośredni powód wprowadzenia aktualizacji w najnowszym wydaniu wytycznych GL na rok 2010, zgodnie z którym wymagane jest zastosowanie nowoczesnego systemu bezpieczeństwa spełniającego wymagania normy ISO EN 13849 "Bezpieczeństwo Maszyn". Mówiąc bardziej szczegółowo, konieczna jest ewaluacja wszystkich krytycznych podzespołów urządzenia pod względem bezpieczeństwa. Do roku 2015 Edycja 2010 ma ostatecznie zastąpić Edycję 2003.

Zintegrowana technologia bezpieczeństwa B&R to inteligentne i eleganckie rozwiązanie pozwalające spełnić wszystkie powyższe wymagania i zagwarantować maksimum bezpieczeństwa. System został oznaczony jako Performance Level e, zgodnie z wymaganiami normy ISO EN 13849 oraz SIL 3 zgodnie z normą IEC 61508. To nie tylko niezawodna, ale i skuteczna technologia bezpieczeństwa, odpowiednia do pracy nawet w najbardziej wymagających warunkach. Potwierdza to wydany przez GL certyfikat do eksploatacji w warunkach morskich.

Najszybciej działający system bezpieczeństwa 

Technologia bezpieczeństwa B&R to praktycznie nieograniczone możliwości. To również jedno z najszybszych i najsprawniej działających rozwiązań na rynku. Czas reakcji odpowiedzi systemu wynosi 7 milisekund - od momentu otrzymania danych przez wejście modułu bezpieczeństwa do chwili przekazania danych do modułu bezpieczeństwa, wliczając w to cykl przetwarzania danych. Tak błyskawiczna reakcja umożliwia zastosowanie parametrów pozwalających na łagodniejsze wyłączenie systemu. Zastosowanie inteligentnych odpowiedzi na zagrożenia, np. z uwzględnieniem aktualnego trybu pracy, mogą jeszcze bardziej ograniczyć obciążenie, jakiemu poddawany jest system.

Technologię bezpieczeństwa B&R można bezproblemowo integrować z głównym układem sterowania. Z punktu widzenia głównego systemu sterowania, podzespoły odpowiedzialne za bezpieczeństwo działają tak, jak inne moduły we/wy. I patrząc w drugą stronę, moduły bezpieczeństwa mają dostęp do wszystkich danych w układzie sterowania. Takie rozwiązanie pozwala na stosowanie w głównym układzie sterowania sekwencji kroków, złożonych algorytmów sterowania w pętli zamkniętej, a nawet skoordynowanych sekwencji pozycjonowania, bez żadnych ograniczeń. Możliwe jest również stosowanie konwencjonalnych, sprawdzonych narzędzi oraz sterowanie wyjściami danych bezpieczeństwa bezpośrednio z poziomu głównego układu sterowania. Działający w tle system sterowania układami bezpieczeństwa monitoruje pracę całego urządzenia i reaguje jedynie w przypadku sytuacji krytycznych.

Kolejną oczywistą zaletą całkowitej integracji systemu sterowania ogólnego z urządzeniami bezpieczeństwa jest ograniczenie, do absolutnego minimum, okablowania. Moduł bezpieczeństwa zostaje po prostu umieszczony w pobliżu czujnika, np. wyłącznika awaryjnego. Ponieważ system ogólny ma dostęp do modułu bezpieczeństwa, znika konieczność krzyżowego łączenia tych dwóch układów. Dane bezpieczeństwa są przekazywane przez magistralę systemową, co umożliwia ich decentralizację z wykorzystaniem różnego rodzaju przewodów (np. przewody miedziane lub światłowody). Nie ma również konieczności stosowania dodatkowych przewodów bezpieczeństwa do łączenia gondoli turbiny z podstawą wieży.

Środowisko deweloperskie dla zastosowań bezpieczeństwa jest precyzyjnie zintegrowane z Automation Studio firmy B&R. Programowanie graficzne oraz certyfikowane bloki funkcyjne usprawniają i ułatwiają tworzenie aplikacji dla potrzeb bezpieczeństwa. Użytkownicy mogą również swobodnie opracowywać swoje własne bloki funkcyjne z wykorzystaniem zaawansowanych języków programowania np. ANSI C lub C++, dla potrzeb tworzenia złożonych aplikacji lub do transferu rozwiązań już istniejących.

Zdalna aktualizacja oprogramowania 

Firma B&R wdrożyła certyfikowany interfejs zdalnego dostępu, dzięki czemu dostęp do układu bezpieczeństwa można uzyskać nawet z najbardziej odległych miejsc. Przykładowo, interfejs ten można wykorzystać do aktualizacji aplikacji bezpieczeństwa. Jeśli wprowadzono odpowiednie środki pozwalające upewnić się, że system jest bezpieczny, np. kamera telewizji przemysłowej lub specjalne czujniki, potwierdzanie błędów można wykonywać nawet zdalnie. Wytyczne Germanischer Lloyd wyraźnie umożliwiają stosowanie takiego rozwiązania. Zdalne potwierdzanie ogranicza liczbę kosztownych i czasochłonnych wezwań serwisowych oraz istotnie zwiększa poziom dostępności systemu.

Do transmisji danych bezpieczeństwa B&R wykorzystuje otwarty protokół openSAFETY. Stanowi to istotną korzyść dla producentów czujników i podzespołów bezpieczeństwa, którzy muszą jedynie certyfikować funkcjonalność samego czujnika lub podzespołu. Dodatkową zaletą jest również to, że w odróżnieniu od pozostałych protokołów bezpieczeństwa, openSAFETY nie jest ograniczony do konkretnej sieci fieldbus. Pakiety danych pozostają bezpieczne i można je przesyłać dowolnym kanałem wymiany danych. Klienci końcowi mogą bez ograniczeń korzystać z preferowanych przez siebie sieci fieldbus oraz łączyć i komponować zestawy produktów oferowanych przez różnych producentów, wedle własnych potrzeb.

Technologia bezpieczeństwa dla całego systemu 

Całkowita przejrzystość technologii bezpieczeństwa B&R oraz wykorzystanie standardu openSAFETY umożliwia sterownikom bezpieczeństwa B&R swobodną, wzajemną komunikację. To z kolei umożliwia wprowadzenie redundancji lub projektowanie własnych sieci bezpieczeństwa, w ramach których ogólny system bezpieczeństwa obejmuje całą farmę wiatrową, a każda turbina działa jako podsystem. Pozwala to wyeliminować konieczność stosowania oddzielnych czujników wiatru, jego kierunku lub czujników oblodzenia na każdej turbinie, a jednocześnie umożliwia monitorowanie ich bezpieczeństwa. Wyłączenie jednej turbiny z powodu zbyt gwałtownego wiatru pozwala na wysłanie ostrzeżenia do pozostałych turbin. W ten sposób pozostałe turbiny można przygotować do wyłączenia, dzięki czemu cały proces odbywa się w łagodniejszy dla podzespołów sposób.

Kierunek rozwoju technologii bezpieczeństwa to nieznana jeszcze przyszłość. Dzięki technologii bezpieczeństwa B&R Państwa firma będzie doskonale przygotowana do oferowania najnowocześniejszych produktów i rozwiązań, również w przyszłości, nie tylko teraz.