Активно развивающиеся в Германии отрасль ветроэнергетики и производство ветряных турбин являются движущей силой энергетической революции, которая началась в 1980-х годах с поощрения использования возобновляемых источников энергии и ухода от строительства новых атомных электростанций. Энергетическая революция получила ещё больший импульс в 2011 году, когда был принят закон об отказе от ядерной энергетики. В настоящий момент Германия занимает лидирующее место в мире по использованию альтернативной энергии благодаря строительству и внедрению ветряных турбин. К концу 2016 года были введены в эксплуатацию 27 000 турбин, в сумме обеспечивая около 46 000 МВт мощности.
Большинство существующих турбин эксплуатируются на суше. Тем не менее требования ко всем компонентам и системам ветряных турбин чрезвычайно высоки. Можно сказать, что это полноценные электростанции, включающие силовой шкаф с элементами управления, коммуникационные развязки, электрические генераторы, системы слежения за параметрами ветра, устройства контроля лопастей, средства пожаротушения и другие компоненты. Мощные разъёмы играют очень важную роль в этом комплексе, например, для контроля состояния гондолы, лопастей ротора, лопаток, маяков и других элементов. Благодаря своим продуктам, решениям и инновациям HARTING Technology Group уже более 30 лет является технологическим партнёром крупнейших мировых производителей ветряных турбин, предлагая им свой опыт в ветроэнергетике (см. рис. 1).
Большие колебания температуры, изменение ветра и других внешних условий в регионах с переменным ландшафтом формируют разнообразные требования к материалам, надёжности оборудования и обслуживанию. Очевидно, что самыми востребованными являются герметичные решения с защитой от воды, пыли, солёных брызг, солёного тумана и с высокой стойкостью к коррозии. Причём это актуально как для небольших ветряных турбин с диаметром ротора всего в несколько метров для установки в холмистых районах со слабым ветром, так и для больших турбин с высотой мачты 140 м и номинальной мощностью 4 000 кВт.
Решения HARTING защищены от любых климатических воздействий, кроме этого они удовлетворяют таким требованиям, как высокая прочность, долговечность, возможность изготовления по индивидуальному заказу.
Так, например, HARTING предлагает серию Han-Eco® – разъём с высоким классом защиты IP65, рассчитанный на диапазон температур от -40 до +125°C и с широким выбором корпусов для разных вариантов установки. Разъём выполнен из высокопрочного и лёгкого пластика (полиамид, армированный стекловолокном), обеспечивающего высокий уровень стойкости к агрессивным факторам окружающей среды. Фирма HARTING представила сразу несколько новинок в серии Han-Eco: новые кабельные кожухи с размерами 6B и 10B и кабельным вводом М40, а также соединители Han-Eco Outdoor типоразмера A. Два новых кабельных кожуха Han-Eco типоразмера 6B и 10B (см. рис. 2а) позволяют применять кабели с большим поперечным сечением при сохранении компактного размера разъёма. В небольшом пространстве кабельного корпуса могут компактно разместиться до четырёх модулей серии Han-Modular®, а удлинённая верхняя часть служит для эффективной разделки и расположения проводов. Благодаря этому пользователи получают возможность повышения передаваемой мощности на той же единице площади монтажа.
Особенностью разъёмов Han-Eco Outdoor (см. рис. 2б) является возможность их эксплуатации вне помещений и при любых погодных условиях. Герметичные уплотнители в серии Han-Eco Outdoor изготовлены из другого материала, нежели в стандартных промышленных корпусах HARTING. Высококачественные профильные и фланцевые прокладки выполнены из фторкаучука (FPM) и обладают очень высокой устойчивостью к резким перепадам температур, к воздействию агрессивных химических веществ и физическому износу. Han-Eco – это современный лёгкий, но мощный разъём для удобной установки и эксплуатации в области ветроэнергетики. Он позволяет уменьшить общий вес турбины и повысить её производительность благодаря увеличению высоты турбины и размера лопастей ротора.
Для ветроэнергетической отрасли HARTING предлагает разработку уникальных и специализированных решений – от отдельных компонентов и решений (кабельных сборок) до систем, которые могут быть установлены во время производственного процесса или на месте. Так, например, по заказу производителя ветротурбин ENERCON компания HARTING разработала разъём с чёрным порошковым покрытием для установки в турбинах, расположенных на морском побережье. Другие успешные совместные проекты: разъёмы для токов свыше 100 и 300 A, а также система питания для светодиодного освещения внутри конструкции ветряных турбин. HARTING производит корпус с защитой IP65 для LED-светильника, удерживающие скобы для его установки и кабельные сборки для подключения питания. Партнёры HARTING изготавливают специальные линзы и плату с установленными светодиодами, а также проводят лабораторные испытания готового продукта.
Разработанная компанией HARTING промышленная открытая компьютерная система MICA (Modular Industry Computing Architecture) также нашла широкое применение при создании новых решений в области ветро-энергетики. При помощи MICA можно быстро и экономично реализовать системы мониторинга состояния и прогнозирования обслуживания уже эксплуатируемых ветряных турбин. Также MICA отлично подходит и для новых турбин с децентрализованным хранением и обработкой данных (fog- или edge-вычисления).
MICA представляет собой миниатюрную модульную открытую систему в корпусе с защитой IP67, изготовленную по промышленным стандартам, в частности, железнодорожному стандарту EN 50155 (см. рис. 3). Данная система создана для решения многих важных задач автоматизации: сбор и анализ данных, трансляция IT-команд в машинные команды, обмен данными с верхними уровнями программного обеспечения на предприятии. Модульная структура касается как программного, так и аппаратного обеспечения. Пользователь может заказать MICA с платой RFID, c модулями EtherCAT, EtherNet/IP, USB и др. Система базируется на ОС Linux. Разработка приложений аналогична разработке для Raspberry PI и под силу большинству IT-специалистов. Один из примеров использования MICA в ветроэнергетике – бесконтактный мониторинг температуры на вращающихся элементах. Показатели температуры постоянно регистрируются и передаются через RFID-метку на микрокомпьютер MICA для дальнейшего анализа. При превышении порогового значения температуры в системе фиксируется предупреждающее сообщение.
Кроме перечисленных ранее продуктов, существуют и другие решения HARTING Technology Group, которые могут найти применение в ветроэнергетике:
- модульный разъём серии Han-Modular – пользователь может создать уникальный разъём, комбинируя контактные вставки разных типов: сигнальные, силовые, пневматические, оптические и интерфейсные;
- корпуса серии Han® HPR с защитным покрытием от коррозии и электромагнитного излучения – они также устойчивы к вибрациям согласно DIN EN 61373 и обладают влагозащитой класса IP69K. Разъёмы Han HPR идеально подходят не только для турбин, расположенных на суше, но и для морских применений;
- круглые металлические разъёмы M8/M12 с быстрой технологией монтажа HARAX без инструмента и защитой по классу IP67 – разъёмы подойдут для передачи сигналов в системах управления;
- защищённые оптические разъёмы и кабельные сборки от HARTING – поскольку высота мачты турбины может достигать 160 м, без усилителя сигнала невозможно реализовать передачу данных на такие расстояния по медным проводам – оптические кабели и разъёмы больше подходят для такой задачи.
Все решения HARTING являются защищёнными и могут использоваться для любых видов ветряных турбин.
Литература
- Jens Grunwald. Article «Han® connectors for wind energy: Reliability – even in the harshest condition. Successful partnership with ENERCON/LED lighting system inside the tower».
- Зуев В. Как оцифровать производство: сравнение ПЛК, Raspberry Pi и MICA // Современная электроника. 2017. №7.
- Пресс-релиз компании HARTING «Увеличение площади поперечного сечения кабеля в компактном исполнении Han-Eco®».
Пресс-релиз компании HARTING «Han-Eco® Outdoor».
