Bagues collectrices en fibre de verre pour la transmission de données des éoliennes modernes

Les éoliennes modernes produisent pas seulement de l’électricité, mais aussi des quantités énormes de données. Vitesse du vent, direction du vent, orientation des pales, vitesse de rotation, niveau de la batterie, températures de fonctionnement des générateurs, messages d’erreur des possibilités d’autodiagnostic de certains composants, quantité d’énergie produite – toutes ces informations sont importantes pour l’efficacité énergétique et le rendement sur améliorer et Dommages sur la chaîne cinématique sur éviter. Mais jour après jour les éoliennes cessent de tourner et la production d’électricité s’arrête.. L’entretien s’avère difficile et coûteux. Surtout pour les installations offshore. Les composants utilisés dans l’énergie éolienne – et notamment les composants de l’éolienne – sont soumis à de fortes contraintes. Bagues collectrices– doivent donc être particulièrement durables et fiables. Des termes tels que Safety Integrity Level (SIL – surtout SIL 3 et SIL 4) ou Performance Level (PL) sont de plus en plus au centre de l’attention.

Angle d’attaque des pales du rotor, position azimutale et vitesses de rotation ou d’arrêt du rotor et du générateur doivent être saisies et transmises avec précision. Mais pas seulement à l’intérieur de l’éolienne vers les systèmes de contrôle supérieurs, mais aussi via le Internet, pour permettre la commande et la surveillance à distance de l’éolienne sans faille et 24 heures sur 24. Les données générées en premier lieu par les anémomètres, les codeurs incrémentaux de la chaîne cinématique ou du moyeu du rotor et les codeurs absolus des moteurs de pas devraient donc être transmises de préférence par le biais de Bagues collectrices en fibre de verre peuvent être transmises. Ils permettent une transmission sans contact, inusable et fiable de toutes ces informations en temps réel (Débits de données allant jusqu’à 10 gigaoctets).

A savoir indépendant du passage des fluides et de la transmission de puissance grâce aux joints tournants hybrides. Ceux-ci sont soumis à l’usure, par exemple à cause du frottement de la brosse sur la bague collectrice. La fiabilité de la transmission des données peut donc également diminuer au fil du temps. De même, la transmission de courant peut perturber la transmission combinée de données. Sur bagues collectrices à fibres optiques avec fibre optique ce risque est beaucoup plus faible.

Données techniques

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Indice de protection

IP51 (plus élevé sur demande)

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Courant nominal

5-10A par anneau

Matériau du boîtier

Aluminium

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Nombre d'anneaux

2-80

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Vitesse de rotation

0-1000 tr/min

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Prestations supplémentaires

FC-, ST-, SC-, LC-Connector

Spécifications électriques

  • Nombre d’anneaux : 2-80
  • courant nominal : 5-10A par anneau
  • Max. Tension de travail : 440VAC/DC
  • Rigidité diélectrique: ≥500V @50Hz
  • bruit électrique : max 10mΩ
  • Résistance d’isolement:
    ≥1000 MΩ @ 500 VDC

Spécifications mécaniques

  • 1-8 Fibre optique
  • Vitesse de rotation :
    0-1000 tr/min
  • Matériau de contact :
    Or-or
  • Longueur du câble : à définir librement,
    standard : 300mm (Rotor/Stator)
  • Matériau du boîtier : Aluminium
  • Degré de protection : IP51 (plus élevé sur demande)
  • Température de travail: -30°C … +80°C
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Advanced Load Control pour un meilleur rendement et moins d'usure

La transmission sans faille – au sens propre du terme – des données de position, des angles d’attaque et des vitesses de rotation via Internet est spécialement Advanced Load Control, contrôle du pitch et YAW-Control décisif, c’est-à-dire la commande et le positionnement dynamiques de la position des pales du rotor. L’Advanced Load Control a pour objectif non seulement de répartir la charge de la chaîne cinématique de la manière la plus homogène possible, mais aussi de détecter très tôt d’éventuels états de dysfonctionnement afin de réduire l’usure, d’améliorer le rendement et de prévenir les dommages. Cela ne fonctionne que si les capteurs (surtout les anémomètres et les capteurs de rotation), qui constituent la base de la commande intelligente, fournissent des valeurs correctes et si les actionneurs exécutent leur fonction de manière tout aussi fiable sur la base de ces valeurs. C’est la seule façon d’augmenter durablement l’efficacité et la sécurité des éoliennes modernes. Le site Safety Integrity Level réglemente donc également les exigences relatives à certains composants, notamment Protection contre la corrosion, l’usure et les défauts. Les capteurs devraient donc également pouvoir effectuer un autodiagnostic indépendant, détecter les erreurs potentielles en amont et les transmettre sans délai au système de commande et aux centrales de surveillance. Et comme la transmission de l’électricité, des signaux et des données dans les éoliennes se fait presque toujours par l’intermédiaire d’un réseau de câbles, les capteurs doivent être en mesure de transmettre des données de manière fiable. entre des objets rotatifs (Rotor) et éléments de construction statiques (Stator) (entre l’anémomètre, la génératrice, l’arbre d’entraînement, la couronne de rotation, le moyeu du rotor et le moteur de pas), des Les bagues collectrices sont indispensables pour la transmission de puissance, de données et de signaux..

En particulier (mais pas seulement) pour Installations offshore est un moyen fiable et surveillance basée sur les données de l’exploitation à distance est décisif, car les travaux de maintenance sont encore plus coûteux et doivent être planifiés plus longtemps. Ainsi, si une panne ou un dysfonctionnement survient à l’eau, l’efficacité ou la production complète d’électricité de l’installation est parfois nettement plus longue. que pour les éoliennes terrestres.

Et pas seulement la discussion sur les 10H-Régulation en Bavière met en évidence l’importance Production d’énergie offshore pour réussir la transition énergétique grâce à l’énergie éolienne. Aujourd’hui, une seule turbine offshore produit autant d’énergie que des parcs éoliens entiers par le passé. Mais même à terre, les éoliennes sont aujourd’hui de véritables catalyseurs de données, qui peuvent être transmises à des sites distants de plusieurs kilomètres. – Centrales de surveillance et de commutation doivent être évalués. C’est pourquoi, de nos jours, les plus seulement des bagues collectrices pour la transmission de puissance ou hybride hydraulique-pneumatique-électrique, mais les bagues collectrices des éoliennes doivent également être de plus en plus de données et ce de plus en plus rapidement. Bagues collectrices modernes en fibre de verre (Fibre optic rotary joints) avec des fibres optiques revêt ici une importance particulière.

L'offshore offre plus de puissance, mais aussi plus de défis

Le site premier parc éolien offshore au monde, qui a été créé en 1991 Vindeby au Danemark, a produit environ 0,45 Puissance en mégawatts. Le premier parc éolien offshore d’Allemagne (Alpha Ventus) n’a été mis en service qu’en septembre 2010. 2009 et était à l’époque avec Turbine de 5 mégawatts équipé. 2022 un premier prototype de l’éolienne la plus puissante du monde. – MySE 16.0-242 de Chine – qui a déjà été construit 16 mégawatts de puissance est produite. Une turbine produit donc environ 35 fois plus d’énergie, que l’ensemble du premier parc éolien du monde. Cette éolienne de l’entreprise chinoise MingYang Smart Energy est également spécialement conçue pour une utilisation en mer.

Car sur l’eau, non seulement il y a beaucoup plus d’espace disponible, mais en plus les Les vitesses de vent sont plus élevées et le vent est plus régulier qu’à terre.. Outre le Protection anticorrosion contre l’eau salée les installations offshore doivent cependant relever des défis spécifiques en raison de ces avantages. Avant tout, la commande et la surveillance à distance des vitesses de rotation, du suivi du vent et de l’angle de tangage doivent fonctionner de manière fiable afin de pouvoir réagir aux conditions de vent plus dynamiques. Car Temps et coûts de maintenance – qui ne sont déjà pas faciles sur terre – augmentent encore de manière drastique pour les installations offshore.

Une méthode fiable et à faible usure Transmission de données par fibre optique est cruciale. Et une grande partie de ces données importantes est transmise entre des pièces fixes et des pièces en rotation, par exemple du Anémomètre sur les moteurs Pitch vers Limitation de la puissance, ou à la Couronne d’orientation de la tour (YAW-Control) vers Suivi du vent de la nacelle. Il est également important de surveiller la chaîne cinématique et les générateurs, en particulier lorsque la vitesse du vent est très élevée ou très faible, pour éviter d’endommager l’installation et de faire chuter la production d’électricité à zéro. Et à chaque fois que des signaux, de l’énergie et des données doivent être transmis entre le rotor et le stator, des Bagues collectrices nécessaires.

Source d'erreur fréquente : mauvaise transmission des données pour le contrôle du pitch

Les éoliennes modernes doivent répondre à des exigences toujours plus élevées en matière de sécurité, d’efficacité et de fiabilité. Cela nécessite également la transmission de quantités de données de plus en plus importantes dans des délais de plus en plus courts. Parmi les les données les plus importantes pour la commande et la production d’énergie d’une éolienne, à la fois douce et efficace sont celles de l’anémomètre, sur lesquelles se base le contrôle du pas de chaque pale de rotor (vitesse du courant, direction du vent, humidité de l’air, température, point de rosée, etc.) Les moteurs de pas commandés orientent indépendamment chaque “lame” de manière à ce que le vent puisse tourner au mieux le moyeu du rotor.

Le réglage du pitch permet les bords d’attaque des pales du rotor dans le flux entrant a été tourné. Ceci est également appelé Position du drapeau est désigné par le terme de “vitesse”. Ainsi, les forces de portance sont réduites et la vitesse de rotation ou la puissance est diminuée, ce qui protège la chaîne cinématique des dommages en cas de vitesses de vent élevées et soulage le rotor. De même, la Angle de tangage de 90 mais aussi dans les cas suivants vent très faible souffle et que l’éolienne n’est pas en service, car l’arbre du rotor ne peut pas être entraîné. A la vitesse optimale du vent (on parle ici d’une vitesse comprise entre 2,5 mètres et 12 mètres par seconde) est de Angle de tangage 0. Cela correspond donc à la meilleure position de travail pour un prélèvement optimal de la puissance de l’énergie éolienne par les pales du rotor. Si l’angle de tangage est augmenté, la puissance diminue, ce qui peut être nécessaire lorsque la vitesse du vent est élevée. À partir de des vitesses de vent élevées de 25 mètres par seconde la commande de pas n’est plus d’aucune aide. Dans ce cas, l’installation doit s’arrêter de manière fiable afin que l’arbre du rotor ne tourne pas trop vite.

Les soi-disant YAW-Control (Régulation de lacet / contrôle de lacet) de la couronne de rotation de la tour se base sur les données de l’anémomètre. Elle permet de suivre le vent sur l’ensemble de la nacelle d’une éolienne afin de pouvoir continuer à produire de l’énergie même lorsque la direction du vent change.

Toutes ces données sont souvent utilisées par les joints tournants hybrides pour la puissance, les données, les signaux, l’hydraulique et/ou la pneumatique dans un seul composant de l’énergie solaire. Au sein même d’une éolienne, cela peut également être suffisant. Par exemple, un composant peut assurer la transmission de l’énergie produite, le passage de Fluide hydraulique pour les moteurs de tangage, ainsi que les Récupération des fuites d’huile et combiner la transmission de bus de terrain, de signaux vidéo et de commande ou d’Ethernet.

Transmission de données par bagues collectrices avec fibres optiques

Le problème: Les composants sont soumis à l’usure et donc, avec le temps, la Transmission des données peu fiable ce qui entraîne un contrôle de pas ou un contrôle YAW défectueux peut entraîner une usure. En effet, avec les bagues collectrices normales, la brosse frotte sur la bague, ce qui entraîne une usure. De plus, les données doivent être transmises en temps réel et non seulement à l’intérieur de l’éolienne, mais aussi de l’éolienne au centre de contrôle. De manière constante, en quantité toujours plus grande, avec précision et sans retard. La transmission de données par le cuivre ne peut pas le faire. C’est pourquoi il est judicieux de de réaliser la transmission de données des éoliennes modernes indépendamment du passage des médias et des autres transmissions de puissance et de signaux. De même, le fait que la demande concernant les SIL 4 catégorie par rapport à la catégorie SIL 3 (IEC 61508 ou PL e selon EN ISO 13849-1 / Directive sur les machines 2006/42/EG) augmente pour les éoliennes, augmente la pertinence des bagues collectrices en fibre de verren dans le domaine de l’énergie éolienne.

Bagues collectrices à fibres optiques avec fibres optiques (donc fibre optique) ont leur force dans le passage de signaux importants dans des domaines où les conducteurs parcourus par du courant représentent un danger potentiel. C’est pourquoi les bagues collectrices à fibres optiques sont particulièrement appréciées dans les domaines de l’avionique et de la navigation. Mais elles sont également utilisées là où une transmission fiable et à faible usure est importante. En effet, les la transmission des données se fait sans contact, sans brosse. Les bagues collectrices en fibre de verre sont donc beaucoup moins sujettes à l’usure que les joints tournants électriques ou hybrides.  De plus, elles sont nettement plus légères et plus petites que les bagues collectrices en cuivre. Et tous les ingénieurs et exploitants de parcs éoliens savent à quel point un gain de poids et d’espace décisif pour les éoliennes ist.

Elles transmettent des signaux de données de manière fiable, sans absorber d’éléments perturbateurs ou devenir elles-mêmes dangereuses en raison de leur obsolescence. Cependant, chaque bague collectrice à fibre optique de rotarX est encapsulée de manière durable. Le boîtier satisfait à la classe de protection IP51. Classe de protection plus élevéen (jusqu’à IP69) sont sur demande est disponible. Le robuste Boîtier en aluminium rend les transmetteurs à fibre optique suffisamment insensibles aux chocs légers, à la corrosion ou aux environnements agressifs. La bague collectrice peut donc être utilisée sans problème pendant de nombreuses années dans des conditions extrêmes..

Spécialement conçu pour l’utilisation Offshore-Domaine nous proposons également des bagues collectrices de Classe de protection contre la corrosion C4H, afin que les bagues collectrices soient également insensibles à l’eau salée. Les composants de la catégorie C4H sont testés au brouillard salin. 720 heures de pulvérisation saline en continu à l’aluminium. Au lieu de l’aluminium, on utilise également Plastique ou métal précieux pour le boîtier des bagues collectrices sont utilisées. Elles peuvent donc être spécialement adaptées à des environnements rudes et humides, ce qui est particulièrement important pour les FORJs (Fibre optic rotary joints) dans le cadre de la Régulation du pitch important.

Ils sont conçus pour une durée de vie d’au moins 200.000.000 millions de tours et jusqu’au zu 5 milliards orienté (jusqu’à 1.000 tr/min) et pour des plages de température de -30°C jusqu’à +80°C est approprié. Les fibres optiques sont protégées et tant leur longueur que les connecteurs peuvent être modifiés de manière flexible selon les souhaits du client. Vous avez également le choix entre des fibres monomodes ou multimodes pour la transmission à un ou plusieurs canaux. Spécifiques au client et combinées versions de puissance et de signal analogiques et numériques sont bien entendu possibles.

Catalogue de produits pour toutes les bagues collectrices

Découvrez les différentes bagues collectrices dans notre aperçu actuel. Les techniques de transmission pour les applications industrielles complexes et les applications liées à la sécurité constituent le cœur de notre gamme de produits. Tous les produits peuvent être adaptés individuellement aux applications afin de vous offrir une valeur ajoutée. Ingénierie de premier ordre - c'est ce que nous revendiquons pour chacun des produits fabriqués. Nous aimerions vous en convaincre.

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