Zusätzlich meldet die SIL2-/PLd-konforme, integrierte Grenzwertüberwachung dem Sicherheitssystem jede Überschreitung mittels redundant ausgelegtem Relaisausgang. Dies sorgt für zusätzliche Sicherheit und erleichtert dank EG-Baumusterprüfbescheinigung die Umsetzung der Maschinenrichtlinie. Seine ´2in1-Funktionalität reduziert die üblicherweise eingesetzte Sensorik und den Gesamtaufwand.
Anlagenstillstand vermeiden
Das Schwingungsverhalten von Windkraftanlagen variiert laufend. Ohne sichere Überwachung und Gegensteuerung besteht die Gefahr des Aufschwingens bis hin zu kritischen Amplituden. Die laufende Kontrolle des Schwingungs- und Schockaufkommens ist daher zwingend erforderlich, um eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Anlage unter allen Umständen zu verhindern. Der SIL2-/PLd-zertifizierte Beschleunigungssensor GAM900S ist die passende Logikeinheit zur Realisierung der in Windkraftanlagen geforderten Sicherheitsfunktion \“Schutz vor überhöhten Erschütterungen und Turmschwingungen\“. Der Sensor vereint die Funktionen Messung und Überwachung von Schocks und Vibrationen in einem einzigen Gerät. Damit ersetzt er dedizierte Beschleunigungssensoren zur Erfassung der Turmschwingung sowie mechanische Grenzwertschalter mit Relaiskontakt. Der ´2in1-Sensor vereinfacht Installation und Konfiguration, und senkt zudem die Komponentenkosten sowie den Aufwand für Verkabelung und Logistik. Die Messwerte der Schwingungs- und Schockbelastungen werden über CANopen oder den analogen Ausgang an die Anlagensteuerung übermittelt. Damit können Maßnahmen zur effektiven Reduzierung von Schwingungen ergriffen werden, bevor sie kritische Amplituden erreichen. Das Aufschwingen der Anlage wird so frühzeitig verhindert. Der sichere Relaisausgang ist in praktisch jedes Safety-System integrierbar und löst bei Überschreitung eines vordefinierten, werkseitig eingestellten Grenzwerts aus. Vier ebenfalls werkseitig konfigurierbare Frequenzbänder mit unterschiedlicher Filterung erlauben eine exakte Abstimmung auf die individuellen Anforderungen des jeweiligen Anlagentyps. Die EG-Baumusterprüfung des Beschleunigungssensors durch die benannte Stelle TÜV Rheinland bestätigt die Erfüllung der erhöhten Anforderungen an das Konformitätsbewertungsverfahren gemäß Maschinenrichtlinie. Die Messung erfolgt mit kapazitiven MEMS-Sensorelementen. Diese erreichen eine hohe Genauigkeit, insbesondere bei kleinen Auslenkungen. Hier sind die Messfehler durch das sogenannte Übersprechen der Achsen vernachlässigbar. Damit eignen sie sich zur präzisen Erfassung von Schwingungen, wie sie bei Windkraftanlagen auftreten. Die implementierten Tief- und Bandpassfilter bis zur achten Ordnung unterdrücken effektiv unerwünschte Störfrequenzen, wie sie z.B. durch Yaw-Bremsen verursacht werden. Offsetfehler, wie durch Montagefehler oder Temperaturdrift, werden ebenfalls wirksam unterdrückt.
Zertifizierte Sicherheit
Der Beschleunigungssensor verfügt über zwei MEMS-Sensorelemente. Diese sind diversitär redundant ausgeführt, um die systematische Eignung und die erforderliche Aufdeckung von Common-Cause-Fehlern, also Fehlern mit einer gemeinsamen Ursache, zu sichern. Die Bauteile unterschiedlicher Herkunft sind verschieden aufgebaut und unterscheiden sich auch in der Signalverarbeitung. Die in ebenfalls redundant ausgeführten Microcontrollern implementierte Safety-Rated-Embedded-Software erfüllt die Anforderungen zur Erreichung der Sicherheitsintegrität gemäß SIL2 bzw. PLd. Sie ist konform zum ISO-Standard 13849 und zur Sicherheitsgrundnorm IEC61508, insbesondere des umfangreichen Teils 3 \’Software\‘. Für ein sicheres Schalten im Fehlerfall nutzt der Sensor zwei Relais mit Rücklesekontakt. Die einzelnen Relais werden zweikanalig angesprochen und ihr Zustand von der Embedded-Software kreuzweise verglichen. Die Aktivierung des nach außen geführten Test-Eingangs deckt unentdeckte Fehler mit Auswirkungen auf beide Relais auf, wie sie z.B. durch verschweißte Kontakte entstehen könnten. Je nach Kundenwunsch sind die beiden Relais intern in Reihe geschaltet oder auf zwei separate Anschlussstecker geführt.
Breites Einsatzgebiet
Der Beschleunigungssensor arbeitet verschleiß- und wartungsfrei. Mit Schutzart IP67 und einem Temperaturbereich von -40 bis +85°C ist er robust und unempfindlich gegen Temperaturschwankungen, Verschmutzung und Betauung. Dank des kompakten Gehäuses ist die Montage an jeder zugänglichen Stelle des Maschinenträgers möglich. Für den Einsatz in Umgebungen der Korrosivitätskategorie C5M ist die Ausführung mit glasfaserverstärktem Kunststoffgehäuse geeignet und garantiert einen betriebssicheren Langzeit-Einsatz in Offshore-Anlagen.
