Anillos rozantes de fibra de vidrio para la transmisión de datos en las modernas turbinas eólicas
Ángulo de ataque de las palas del rotor, posición acimutal y velocidades o parada del rotor y del generador deben ser registrados y transmitidos con precisión. Sin embargo, no sólo dentro del aerogenerador a los sistemas de control superiores, sino también a través de la Internet, con el fin de permitir el control y la supervisión a distancia de la turbina eólica sin problemas y a todas horas. Por lo tanto, los datos generados principalmente por los anemómetros, los codificadores incrementales en el tren de transmisión o el cubo del rotor y los codificadores absolutos de los motores de paso deberían transmitirse mejor a través de Anillos deslizantes de fibra de vidrio ser transferido. Permiten una transmisión sin contacto, de bajo desgaste y fiable de toda esta información en tiempo real (Velocidades de datos de hasta 10 gigabytes).
A saber: Independiente de la alimentación de medios y de la transmisión de potencia a través de juntas rotativas híbridas. Estos están sujetos a desgaste, por ejemplo, debido a la fricción de la escobilla en el anillo de deslizamiento. Así, la fiabilidad de la transmisión de datos también puede disminuir con el tiempo. Del mismo modo, la transmisión de corriente puede interferir con la transmisión combinada de datos. En anillos deslizantes de fibra óptica con fibras ópticas este riesgo es mucho menor.
Datos técnicos
Clase de protección
IP51 (superior a petición)
Corriente nominal
5-10A por anillo
Material de la carcasa
Aluminio
Número de anillos
2-80
Velocidad de rotación
0-1000 rpm
Servicios adicionales
FC-, ST-, SC-, LC-Connector
Especificaciones eléctricas
- Número de anillos: 2-80
- Corriente nominal: 5-10A por anillo
- Max. Tensión de trabajo: 440VAC/DC
- Resistencia dieléctrica: ≥500V @50Hz
- ruido eléctrico: max 10mΩ
- Resistencia del aislamiento:
≥1000 MΩ @ 500 VDC
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Control de carga avanzado para mejorar la eficiencia y reducir el desgaste
La transmisión -literalmente- fluida de datos de posición, ángulos de ataque y velocidades a través de Internet es especialmente importante para el Advanced Load Control, Control del paso y YAW-Control crucial, es decir, el control dinámico y el posicionamiento de la posición de las palas del rotor. El objetivo del control avanzado de la carga no es sólo distribuir la carga en el tren motriz de la forma más uniforme posible, sino también detectar cualquier condición de fallo en una fase temprana para reducir el desgaste, mejorar la eficiencia y evitar daños. Esto sólo funciona si los sensores (especialmente los anemómetros y los codificadores), como base del sistema de control inteligente, proporcionan valores correctos y los actuadores realizan su función con la misma fiabilidad sobre la base de estos valores. Esta es la única manera de aumentar de forma permanente la eficiencia y la seguridad de las turbinas eólicas modernas. El Safety Integrity Level Por lo tanto, también regula los requisitos para los componentes individuales, especialmente el Protección contra la corrosión, el desgaste y las averías. Por lo tanto, los sensores también deben ser capaces de realizar un autodiagnóstico independiente, detectar posibles fallos con antelación y transmitirlos a los centros de control y supervisión sin demora. Y como la transmisión de energía, así como de señales y datos en los aerogeneradores es casi siempre entre la rotación (rotor) y componentes estáticos (estator) debe tener lugar (entre el anemómetro, el generador, el eje de transmisión, la corona de giro de la torre, el cubo del rotor y el motor de paso), son Los anillos rozantes son indispensables para la transmisión de energía, datos y señales.
Especialmente (pero no sólo) con Instalaciones en alta mar es un sistema fiable y Control basado en datos de funcionamiento a distancia es crucial, ya que los trabajos de mantenimiento son aún más complejos y deben planificarse durante más tiempo. Así que si se produce un fallo o una avería en el agua, eficiencia o la generación completa de energía de la planta a veces tarda bastante más. que para los aerogeneradores terrestres.
Y no sólo la discusión sobre el 10H-Reglamento en Baviera deja claro lo importante que es Producción de energía en alta mar seguirá siendo en el futuro para dominar la transición energética con la ayuda de la energía eólica. Mientras tanto, una sola turbina en alta mar produce tanta energía como lo hacían parques eólicos enteros. Pero incluso en tierra, los aerogeneradores son hoy en día auténticos hondas de datos, que pueden transmitirlos -a veces a kilómetros de distancia- a la red. Centros de vigilancia y control tienen que ser evaluados. Por eso, hoy en día ya no son sólo anillos rozantes para la transmisión de potencia o sistemas híbridos hidráulicos-neumáticos-eléctricos requieren juntas rotativas, pero los anillos rozantes en los aerogeneradores también tienen que ser Más y más datos y que cada vez más rápido. Anillos deslizantes de fibra de vidrio modernos (Fibre optic rotary joints) con fibras ópticas es de especial importancia en este caso.
El mar ofrece más potencia, pero también más desafíos
El primer parque eólico marino del mundo, el 1991 antes Vindeby se conectó a la red en Dinamarca, produjo aprox. 0,45 megavatios de potencia. El primer parque eólico marino de Alemania (Alpha Ventus) sólo fue 2009 a la red y fue en ese momento Turbinas de 5 megavatios equipado. 2022 el primer prototipo de la turbina eólica más potente del mundo. – MySE 16.0-242 de China – que se construya, que ya está 16 megavatios se genera energía. Así, una turbina genera aproximadamente. 35 veces más energía, que todo el primer parque eólico del mundo. Este aerogenerador de la empresa china MingYang Smart Energy también está especialmente diseñado para su uso en alta mar.
Porque en el agua no sólo hay mucho más espacio disponible, sino que también el La velocidad del viento es mayor y el viento llega de forma más constante que en tierra. Además de la Protección contra la corrosión del agua salada Sin embargo, las turbinas en alta mar también tienen que superar retos especiales debido precisamente a estas ventajas. Sobre todo, el control y la supervisión de las velocidades, el seguimiento del viento y los ángulos de inclinación deben funcionar de forma fiable a distancia para poder reaccionar a las condiciones de viento más dinámicas. Porque Tiempo y costes de los trabajos de mantenimiento – que ya no son precisamente fáciles en tierra firme- aumentan drásticamente de nuevo para las plantas en alta mar.
Un sistema fiable y de bajo desgaste Transmisión de datos por fibra óptica es crucial. Y muchos de estos importantes datos se transmiten entre las partes fijas y las giratorias, por ejemplo, desde el Anemómetro a los motores de paso a Limitación de potencia, o al Corona giratoria de la torre (YAW-Control) a Seguimiento del viento de la góndola. La supervisión del tren de transmisión y de los generadores también es importante, especialmente a velocidades de viento muy altas y bajas, Para evitar que se dañe la planta y que la generación de energía se reduzca a cero.. Y siempre que haya que transmitir señales, energía y datos entre el rotor y el estator, hay Se necesitan anillos de deslizamiento.
Fuente de error frecuente: transmisión incorrecta de datos para el control del paso
Los aerogeneradores modernos tienen que cumplir requisitos cada vez más exigentes en cuanto a seguridad, eficiencia y fiabilidad. Esto también requiere la transmisión de cantidades cada vez mayores de datos en tiempos cada vez más cortos. A la datos más importantes para el control suave y al mismo tiempo eficiente de la generación de energía de una turbina eólica incluyen las del anemómetro, en las que se basa el control del paso de las palas individuales del rotor (velocidad del flujo, dirección del viento, humedad, temperatura, punto de rocío, etc.). Los motores de paso controlado ajustan de forma independiente las llamadas “palas” individuales para que el viento pueda girar mejor el cubo del rotor.
El control de paso se utiliza para los bordes de ataque de las palas del rotor en el flujo de entrada gedreht. Dies wird auch als Fahnenstellung bezeichnet. Esto reduce las fuerzas de elevación y la velocidad o la potencia, lo que protege contra los daños en el tren de transmisión a altas velocidades del viento y alivia el rotor. Asimismo, el Ángulo de inclinación de 90 sino también para su uso cuando Viento muy ligero sopla y la turbina no está en funcionamiento porque el eje del rotor no puede ser accionado. A la velocidad óptima del viento (se habla aquí de una velocidad entre 2,5 metros y 12 metros por segundo) es el Ángulo de inclinación 0°. DEsto corresponde a la mejor posición de trabajo para la extracción óptima de la energía eólica por parte de las palas del rotor. Si se aumenta el ángulo de inclinación, se reduce la potencia, lo que puede ser necesario a altas velocidades de viento. Desde Vientos fuertes de 25 metros por segundo el control del tono ya no es útil. Aquí, el sistema debe desconectarse de forma fiable para que el eje del rotor no gire demasiado rápido.
También el llamado YAW-Control (Control de guiñada / control de guiñada) de la rotación de la torre se basa en los datos del anemómetro. Permite el seguimiento del viento en toda la góndola de un aerogenerador para seguir generando energía aunque cambie la dirección del viento.
Todos estos datos suelen ser utilizados por Juntas rotativas híbridas para potencia, datos, señales hidráulicas y/o neumáticas en un solo componente transmitido. Dentro de una turbina eólica, esto también puede ser suficiente. Por ejemplo, un componente puede transmitir la energía generada, el paso de Fluido hidráulico para los motores de paso, y el Fugas de recirculación de aceite y combinar la transmisión de buses de campo, señales de vídeo y control o Ethernet.
Transmisión de datos a través de anillos rozantes con fibras ópticas
El problema: Los componentes están sometidos a desgaste y, por lo tanto, con el tiempo, el Transmisión de datos poco fiable se convierte, lo que lleva a Control de cabeceo o control YAW defectuoso puede llevar a. Esto se debe a que, con los anillos deslizantes normales, el cepillo roza el anillo, lo que provoca un desgaste. Además, los datos deben transmitirse en tiempo real y no sólo dentro de la propia turbina, sino también desde el aerogenerador hasta el centro de control. Constantemente, en cantidades cada vez mayores, con precisión y sin demora. La transmisión de datos a través del cobre no puede hacerlo. Por eso tiene sentido utilizar el Realizar la transmisión de datos de los modernos aerogeneradores independientemente de la transmisión de medios y de otras transmisiones de energía y señales. También el hecho de que la demanda relativa a la Categoría SIL 4 comparada con la categoría SIL 3 (IEC 61508 o PL e a EN ISO 13849-1 / Directiva sobre máquinas 2006/42/EG) para las turbinas eólicas está aumentando, Aumenta la relevancia de los anillos rozantes de fibra de vidrio en el sector de la energía eólica.
Anillos de deslizamiento con fibras ópticas (así que la fibra óptica) tienen su fuerza en el paso de señales importantes en zonas donde los conductores portadores de corriente son un peligro potencial. Por ello, el anillo deslizante de fibra óptica es especialmente popular en aplicaciones de aviónica y náutica. Pero también se utilizan cuando es importante una transmisión fiable y con poco desgaste. Porque el La transmisión de datos es sin contacto, sin escobillas. Así, los anillos rozantes de fibra de vidrio están mucho menos sujetos al desgaste que las juntas rotativas eléctricas o híbridas. También son mucho más ligeros y pequeños que los anillos deslizantes de cobre. Y todos los ingenieros y operadores de parques eólicos saben cómo Ahorro decisivo de peso y espacio en los aerogeneradores ist.
Transmiten de forma fiable las señales de datos sin absorber las variables de perturbación ni convertirse ellos mismos en un peligro por su obsolescencia. Sin embargo, todos los anillos rotarX de fibra óptica están encapsulados de forma permanente. La carcasa cumple con la clase de protección IP51. Clases de protección más altas (a IP69) son a petición disponible. El robusto Carcasa de aluminio hace que el transformador de fibra óptica sea suficientemente insensible a los impactos de la luz, la corrosión o los entornos agresivos. De este modo, el anillo deslizante puede utilizarse durante muchos años en condiciones extremas sin ninguna duda.
Especialmente para su uso en el Sector marítimo también ofrecemos anillos de deslizamiento del Clase de protección contra la corrosión C4H, para que los anillos rozantes también sean insensibles al agua salada. Los componentes de la categoría C4H se someten a la prueba de niebla salina. 720 horas de pulverización salina continua expuesta. Además, en lugar de aluminio Plástico o metal precioso para la carcasa de los anillos rozantes se utilizan. Por lo tanto, pueden adaptarse especialmente a los entornos ásperos y húmedos, lo que es especialmente importante para FORJs (Fibre optic rotary joints) en el marco de la Control del paso es importante.
Están diseñados para una vida útil de al menos 200.000.000 Un millón de revoluciones y hasta 5 Miles de millones alineado (hasta 1.000 rpm) y para rangos de temperatura de -30°C a +80°C adecuado. Las fibras ópticas están protegidas y tanto su longitud como los conectores pueden variar de forma flexible según las necesidades del cliente. También puede elegir entre fibras monomodo o multimodo para una transmisión monocanal o multicanal. Personalizado y combinado Versiones de potencia y señal analógicas y digitales son, por supuesto, posibles.
Catálogo de productos para todos los anillos rozantes
Infórmese sobre los diferentes anillos rozantes en nuestro resumen actual. La tecnología de transmisión para aplicaciones industriales complejas y relevantes para la seguridad constituye el núcleo de nuestra gama de productos. Todos los productos pueden adaptarse individualmente a las aplicaciones para ofrecerle un valor añadido. Ingeniería de primera calidad esa es nuestra pretensión para cada uno de los productos que fabricamos. Nos gustaría convencerle de ello.
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