Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Větrné elektrárny se v mnoha oblastech a stále častěji stávají součástí krajiny. Jsou pro to dobré důvody. Generátory poháněné větrnými turbínami jsou konec konců jedním z nejčistších dostupných zdrojů elektrické energie. Stejně jako jiná zařízení však i tato soustrojí musí dodržovat přísné bezpečnostní požadavky. Progresivní bezpečnostní systém od společnost B&R nabízí výrobcům větrných turbín veškeré nástroje, které jsou k jejich splnění třeba.
Větrné turbíny musí být schopny bezpečně fungovat za všech myslitelných podmínek, včetně extrémního počasí. Všechny aspekty přeměny energie větru se řídí příslušnými předpisy, které jsou současně pevnými pravidly pro výrobce. Potvrzením kvality obřích větrných turbín je certifikace podle normy IEC 61400 pro větrné turbíny nebo direktivy Richtlinie für die Zertifizierung von Windenergieanlagen organizace Germanischer Lloyd (GL).
Direktiva GL se primárně zaměřuje na určení všech myslitelných případů zatížení turbíny, které mohou nastat během plánované doby jejího života. Jakékoliv události mimo ty určené mohou vést k nepředpokládanému chování turbíny a v nejhorším případě až k ohrožení obsluhy i zařízení. Úkolem bezpečnostního systému je zajistit, aby se tak nikdy nestalo. Proto byla nejnovější verze direktivy GL, vydaná v roce 2010, doplněna o důležitou část – požadavek na vybavení větrné turbíny moderním bezpečnostním systémem podle normy ISO EN 13849 Safety of machinery, vyžadující detailní posouzení všech kritických součástí zařízení z hlediska bezpečnosti. Verze direktivy z roku 2010 nahrazuje verzi z roku 2003 a přechodné období trvá do roku 2015.
Integrovaný bezpečnostní systém od společnosti B&R je elegantní řešení, které splňuje všechny stanovené požadavky a poskytuje maximální bezpečnost. Systém splňuje požadavky na bezpečnost na úrovních PL e podle normy ISO EN 13849 a SIL 3 podle normy IEC 61508. Bezpečnostní systém B&R je odolný i výkonný a zvládne i ta nejnáročnější provozní prostředí. To potvrzuje i jeho certifikace GL pro námořní využití.
Nejrychlejší bezpečnostní systém – nejmenší namáhání
Bezpečnostní systém B&R nabízí téměř neomezené možnosti použití. Je také jedním z nejrychlejších systémů dostupných na trhu. Jeho reakční doba – počítáno od okamžiku příchodu dat na vstup bezpečnostní řídicí jednotky do jejich výstupu, včetně doby zpracování – je 7 ms. Tak rychlé reakce umožňují nastavit šetrnější postup odstavení hlídaného zařízení. Namáhání zařízení mohou dále zmenšit i inteligentní reakce na bezpečnostní rizika – např. reakce beroucí v potaz také aktuální provozní režim turbíny.
Bezpečnostní systém B&R lze bez problémů začlenit do hlavního řídicího systému soustrojí turbína-generátor. Z hlediska hlavního řídicího systému se bezpečnostní komponenty chovají stejně jako všechny ostatní moduly I/O. Stejně tak bezpečnostní moduly poté mají přístup ke všem údajů v hlavním řídicím systému. V hlavním řídicím systému lze proto bez omezení používat sekvence kroků, složité regulační algoritmy, a dokonce i koordinované nastavování polohy. Lze využívat i osvědčené konvenční nástroje a ovládat bezpečnostní výstupy přímo z hlavního řídicího systému. Bezpečnostní systém prostě sleduje situaci na pozadí – a vstupuje do hry ve chvíli, kdy detekuje kritický stav.
Další zjevnou předností bezproblémové integrace bezpečnostního a standardního řídícího systému, je minimalizace potřebné kabeláže. Bezpečnostní řídicí jednotka je umístěna poblíž bezpečnostního snímače, např. nouzového vypínače. Standardní řídicí systém má přístup k bezpečnostní řídicí jednotce, takže není nutné oba systémy všude propojovat. Údaje související s bezpečností jsou přenášeny po sběrnici řídicího systému, což umožňuje oba systémy decentralizovat při použití různých přenosových prostředí (měděné či optické kabely různých typů). Mezi turbogenerátorem a patou stožáru nemusí být navíc žádná další bezpečnostní kabeláž (obr. 1).
Prostředí pro vypracování návrhu dané úrovně bezpečnostního systému je integrovanou součástí univerzálního vývojového nástroje B&R Automation Studio. Programování bezpečnostních úloh je díky grafickému editoru a certifikovaným funkčním blokům jednoduché a intuitivní. Uživatelé také mohou při tvorbě složitých aplikačních programů nebo přenášení existujícího kódu volně vyvíjet vlastní bezpečnostní funkční bloky ve vyšších programovacích jazycích, např. ANSI C nebo C++.
Potvrzování chyb a aktualizace softwaru ze vzdálené stanice
Společnost B&R nabízí certifikované rozhraní umožňující přístup k bezpečnostnímu systému na dálku, a to i z těch nejvzdálenějších míst. Toto rozhraní lze použít např. k aktualizaci bezpečnostního programu. Jestliže se obsluha prostřednictvím odpovídajících nástrojů – např. dohledové kamery nebo speciálních snímačů – ujistí, že zařízení je v bezpečném stavu, lze vzít informace o závadě v zařízení na vědomí (tzv. kvitovat) ze vzdálené stanice. Direktiva GL toto výslovně povoluje. Kvitování závad na dálku zmenšuje počet nákladných drahých a časově náročných servisních zásahů a významně zlepšuje dostupnost zařízení.
K přenosu údajů souvisejících s bezpečností používá společnost B&R protokol OpenSafety, fungující na principu open source. Výrobcům bezpečnostních snímačů a komponent stačí certifikovat funkční schopnosti samotného jejich produktu jako takového. Protokol OpenSafety není, na rozdíl od ostatních bezpečnostních protokolů, svázán s konkrétním typem komunikační sběrnice. Datové pakety jsou zabezpečené a lze je přenášet libovolným kanálem pro přenos dat. Koncoví zákazníci mohou i nadále využívat své preferované sběrnice a podle potřeby používat různorodé výrobky od různých výrobců.
Řešení systému bezpečnosti
Úplná transparentnost bezpečnostního systému B&R a využití protokolu OpenSafety umožňují bezpečnostním řídicím jednotkám B&R SafeLogic navzájem libovolně komunikovat. Díky tomu lze jednak zajistit redundanci v systému a jednak vytvořit bezpečnostní síť, ve které celkový bezpečnostní systém obsluhuje celou větrnou elektrárnu, v níž každé jednotlivé soustrojí představuje dílčí podsystém. U každého turbogenerátoru tudíž nemusí být vlastní snímače směru a rychlosti větru nebo tvorby námrazy, a přitom je stále možné zajistit bezpečnost každé jednotlivé turbíny. Je-li např. pro nadměrnou rychlost větru třeba odstavit jednu turbínu, lze pro ostatní vydat varování. Mohou se tedy na odstavení připravit a proces jejich odstavování může být šetrnější.
Pouze čas ukáže, kterým směrem se bude vyvíjet bezpečnostní technika pro větrné turbíny. Bezpečnostní systém B&R je nástrojem, se kterým budete vždy na špičce – nyní i v budoucnu.
(B+R automatizace, spol. s r. o.)
Obr. 1. Důsledná integrace standardních a bezpečnostních systémů zmenšuje objem kabeláže na minimum: bezpečnostní modul je umístěn v blízkosti bezpečnostního čidla, např. nouzového vypínače