巴鲁夫：用智能传感器提高风电机组的可靠性

文 | 王思铱

巴鲁夫：用智能传感器提高风电机组的可靠性

文 | 王思铱

经过十多年的发展，中国风电行业已经步入稳定增长的阶段，市场对于机组的性能和质量也提出了更高的要求。更先进的技术及更高的零部件可靠性是保证风电机组长期稳定运行、推动行业健康有序发展的基础，同时也为持续降低度电成本提供了更大的空间。随着技术的不断发展，通过智能化技术提升机组可靠性的概念被不断提出。国内许多厂家都提出了自己的解决方案，如智能控制、智能运维等。

这些智能技术的核心是通过更复杂的数据分析算法，在当前已有的数据基础上，分析并预测机组和部件的运行情况。事实上，从数据智能化角度本身而言，尤其是我们常提到的大数据，如果能够获得更多、更精确、更可靠的机组实时数据，无疑对于提高机组可靠性而言有着更实际的意义。无论是从提升功率、降低载荷方面，还是故障诊断方面来说，传感器作为数据采集的核心来源，在这其中起到了举足轻重的作用。

在风力发电领域有着近30年行业经验的巴鲁夫，针对提升机组可靠性给出的答案是智能传感器解决方案。拥有近100年历史的巴鲁夫，是国际领先的自动化解决方案厂商，该公司以智能传感器为依托，使得客户可以直接打通从上层PLC到下层传感器的整个网络连接，从而实现对整个风电系统的掌控。巴鲁夫中国区总经理托马斯·萨拓思告诉《风能》杂志记者：“作为自动化技术厂商，我们应该意识到，提供系统的协调和整合性能，才能保证客户一直处于市场前沿。对于巴鲁夫而言，我们不只强调技术，更看重解决方案，更高的附加值是我们对客户的承诺。”

那么巴鲁夫究竟如何通过智能传感器提高风电机组的可靠性，给客户提供更多的附加值呢？

提供更丰富的传感器信息

普通的传感器只能提供标准的I/O信号。相信很多风电从业人员都有过这样的经历：风电机组在正常运行过程中，控制系统忽然提示一些故障信息并立刻停机，当工程师来到现场之后，经过检查却并没有发现明显的故障源。这种情况有可能就是因为传感器信号丢失或者给出了错误的信号所引起的。

巴鲁夫基于IO－Link的智能传感器能够有效地防止类似情况的发生。除了标准的I/O信号，传感器还能够将更多的实时状态数据，例如短路、断路、供电等诊断信息传输给控制系统，实现对于传感器自身状态的连续诊断。除此之外，对于一些功能更复杂，需要进行参数配置的传感器，也可以通过控制系统进行自动配置。

IO－Link是第一个开放的国际智能传感器标准，采用统一并且通用的控制技术接口，独立于现场总线，通过串行的双向点对点连接方式，接收或者发送I/O信号、配置数据、诊断数据或其他过程数据。

由于IO－Link采用了串行通信方式，比起常规的模拟量信号有着更强的抗干扰能力。而且只需要采用非屏蔽的三芯/四芯电缆就能够实现与控制器的通信，最长通信距离可以达到20米，也没有特殊的接地要求，不但能够有效解决风电机组内部的电磁干扰问题，而且大幅降低了接线的成本。

一个标准的IO－Link通信网络（如图1所示），主要包括3个层面，智能传感器、IO－Link主站模块以及控制器PLC，IO－Link主站模块支持各类主要的总线协议，例如Beckhoff系统的EtherCAT协议，应用起来非常简便快捷。

开发更全面的定制化产品

经过近30年在风电行业的摸索，巴鲁夫为风电机组定制了大量的感器应用方案，几乎覆盖了风电机组系统的各个方面（如图2所示）。

其中最有代表性的就是用于测量液压变桨系统桨距角的微脉冲位移传感器，如图3所示。对于风电机组而言，要提到可靠性，就不得不提到液压变桨系统。目前国内变桨系统主要采用电变桨方式，一个主要原因就是业内认为液压变桨系统容易出故障。事实上在欧洲，维斯塔斯、西门子以及歌美飒等主要整机厂商均采用液压变桨的方式。从技术角度分析，液压变桨在系统性能、可靠性以及综合成本方面比起电变桨系统都更有竞争力，尤其对于未来的海上风电机组更是如此。

巴鲁夫通过和这些知名的整机厂合作，开发了专门针对液压变桨系统的微脉冲位移传感器BTL。微脉冲传感器BTL采用了磁致伸缩的原理，安装在液压变桨系统的液压油缸中，通过精确检测磁环的运动位置来测量活塞杆的位移，从而监测叶片桨距角。相比起其他位移检测方式，微脉冲传感器精度更高，而且也是采用非接触式的测量方式，使得系统更加可靠。

推荐更可靠的应用方案

从工作原理角度分析，传感器本身并没有什么特殊之处，真正能够体现出传感器价值的地方在于具体的应用方案。而且应用所选择的传感器原理越简单，其稳定性也自然越高，随之也必然能够使得整个系统的可靠性更高。

巴鲁夫电感式传感器就是一个非常具有代表性的案例，如图4所示。电感式传感器又俗称电感式接近开关，采用了很常见的电磁感应原理，当传感器靠近或者离开金属物体时，会输出高/低电平信号。虽然工作原理很简单，但是将电感式传感安装在风轮锁定盘或者高速轴联轴器上，就能精确地测量风轮或者高速轴的转速，而且如果同时将2个电感式传感器以一定的位置和角度配合安装，还能够测量风轮的转速。由于电感式传感器原理简单，成本低，而且可靠性又高，目前基本上是主要风电机组制造厂家的首选方案。

从成本组成来看，也许传感器对于风电机组而言，只是很小的一部分。但是作为控制系统数据采集的源头，却有着不可忽视的重要性。业内专家认为，巴鲁夫提供的可靠的智能传感器解决方案，将有助于用户实现向智能化的成功转型。