IMC w pomiarach turbin wiatrowych - rejestracja wielu parametrów jednocześnie.

Firma Directtech na nowo wynalazła koło, wprowadzając swój nowy system Windtracker. A mówiąc ściślej: „koło wiatrowe”. Duże, obracające się łopaty wiatrowe zostały zastąpione nową technologią. W przeciwieństwie do dużych turbin, z ich często gigantycznymi łopatami wirnika poruszającymi się jak śmigło, Windtracker firmy Directtech posiada małe pionowe łopaty, które obracają się na wietrze jak żyroskop, generując w ten sposób energię elektryczną.

Windtracker ma 20 metrów wysokości i moc nominalną 10 kilowatów. Pionowa turbina wiatrowa nie tylko eliminuje efekt zacieniania, ale jest również niemal całkowicie bezgłośna i bardzo kompaktowa. Dzięki temu nowy, małoskalowy Windtracker może być instalowany w obszarach, w których nie można postawić większych turbin: np. na osiedlach mieszkaniowych, w parkach komercyjnych, przy stacjach ładowania samochodów elektrycznych czy na wąskich pasach rozdziału dróg. Zapewnia to również czystą formę wytwarzania energii dla klientów prywatnych - w zależności od lokalizacji, Windtracker może wygenerować wystarczającą ilość energii elektrycznej dla dwóch do sześciu gospodarstw domowych.

Testowane zgodnie z normą IEC 61400

Pierwszy na świecie certyfikat IEC 61400 dla pionowej turbiny wiatrowej został niedawno przyznany firmie Directtech GmbH przez TÜV Rheinland.

W ramach certyfikacji turbiny Windtracker przetestowano wszystkie istotne wymagania bezpieczeństwa oraz obciążenia działające na urządzenie. Weryfikacja i analiza danych z pomiarów terenowych zostały przeprowadzone przez akredytowaną firmę Windtest Grevenbroich. Do wykonania zadań pomiarowych w ramach certyfikacji małych turbin wiatrowych, Windtest wykorzystał systemy pomiarowe firmy imc.

Dane meteorologiczne (temperatury, ciśnienie atmosferyczne itp.), obciążenia mechaniczne (tensometry), a także jakość prądu i emisja hałasu były mierzone w testach długoterminowych. Wyniki te są kluczowe dla certyfikacji - stanowią dowód na to, że turbina wiatrowa spełnia wymagania jakościowe stawiane przez rynek.

Wytrzymały i rozproszony: imc CRONOSflex

Sercem systemu testów certyfikacyjnych jest modułowo rozszerzalne urządzenie pomiarowe imc CRONOSflex. Składa się ono z jednostki bazowej CRFX-2000 i może być łatwo rozbudowywane o dodatkowe moduły wzmacniaczy pomiarowych. Jednostka bazowa pozwala na uzyskanie łącznej częstotliwości próbkowania do 2000 kS/s.

Ponadto jednostka bazowa oferuje:

• Zintegrowaną analizę w czasie rzeczywistym i funkcje sterowania za pomocą imc Online FAMOS
• Interfejs Ethernet TCP/IP do podłączenia komputera PC
• Wbudowaną pamięć flash i opcjonalny dysk twardy
• Możliwość podłączenia modułu GPS (informacje o czasie i pozycji)
• Funkcję samoczynnego uruchamiania i tworzenia kopii zapasowych danych w przypadku awarii zasilania

Moduły pomiarowe

Seria imc CRONOSflex oferuje szeroką gamę typów modułów pomiarowych z częstotliwością próbkowania do 100 kS/s na kanał, zintegrowanym kondycjonowaniem sygnału i zasilaniem czujników. System obsługuje niemal każdy rodzaj czujnika. Niezależnie od tego, czy są to sygnały analogowe, enkodery inkrementalne, cyfrowe zmienne procesowe czy dane z systemów magistrali (fieldbus), takich jak CAN, CAN FD, PROFIBUS, PROFINET - wszystkie są rejestrowane synchronicznie przez imc CRONOSflex.

Dzięki wytrzymałej konstrukcji, system pomiarowy zapewnia precyzyjne wyniki nawet w trudnych warunkach otoczenia o dużych wahaniach temperatury.

Do pomiarów certyfikacyjnych wybrano moduły ISO2-8 oraz HV-4U.

ISO2-8 to izolowany, różnicowy wzmacniacz pomiarowy z 8 separowanymi galwanicznie kanałami do wysoce precyzyjnych pomiarów:

• Napięcia i prądu (20 mA)
• Temperatury (termopary i PT100)
• Czujników IEPE/ICP (przy użyciu opcjonalnej wtyczki rozszerzającej DSUB)

Cechy szczególne wzmacniacza ISO2-8:

• Izolowane kanałowo, separowane galwanicznie wejścia
• Precyzyjnie regulowany zakres napięcia wejściowego (od ±5 mV do ±50 V)
• Szerokie pasmo sygnału do 11 kHz
• Każdy kanał z własnym, regulowanym filtrem (np. antyaliasingowym) i jednoczesnym przetwornikiem A/C
• Obsługa standardu imc Plug & Measure (elektroniczne arkusze danych przetworników - TEDS, IEEE 1451)

Za pomocą czterokanałowego wzmacniacza HV-4U można mierzyć wysokie napięcia do 1000 V.

Cechy szczególne wzmacniacza HV-4U:

• Pomiar napięć do 600 VRMS (CAT III) / 1000 VRMS (CAT II)
• Pasmo analogowe 48 kHz (-3 dB)
• Dokładność fazowa lepsza niż 1° dla pomiarów do 50. harmonicznej napięcia sieciowego 50/60 Hz
• Zakresy wejściowe od ±1000 V do ±2.5 V, wybierane niezależnie dla każdego kanału

Moduły imc CANSAS w działaniu

Do pomiarów na wieży wykorzystywane są moduły imc CANSAS. System przesyła zarejestrowane dane za pośrednictwem magistrali CAN do jednostki bazowej w budynku stacji. Cały test jest monitorowany przez komputer w budynku głównym.

Moduł imc CANSAS-CI8 to izolowany, różnicowy wzmacniacz pomiarowy z 8 kanałami, idealnie nadający się do pomiaru:

• Napięcia
• Prądu (czujniki 20 mA)
• Termopar
• Czujników temperatury PT100 (opcjonalnie PT1000)
• Rezystancji

Cechy szczególne:

• Izolowane kanały pozwalają na pomiary w środowiskach, w których warunki potencjałowe nie są precyzyjnie zdefiniowane
• Pomiar sygnałów na wysokim elektrycznym potencjale współbieżnym (common-mode potential)
• Pasmo 440 Hz przy maksymalnej częstotliwości próbkowania 1 kS/s na kanał
• Zakresy pomiarowe i częstotliwości próbkowania można wybierać indywidualnie (w krokach 1, 2, 5)
• 16-bitowa rozdzielczość (z wewnętrznym 24-bitowym przetwarzaniem)
• Obsługa standardu imc Plug & Measure TEDS (elektroniczne arkusze danych przetworników, IEEE 1451.4)

Analiza i ewaluacja danych za pomocą oprogramowania imc FAMOS

Do wizualizacji, oceny i dokumentacji danych pomiarowych firma Windtest używa sprawdzonego oprogramowania do analizy danych imc FAMOS.

W tym przypadku badane są zarówno dane meteorologiczne, takie jak prędkość wiatru, kierunek wiatru i ciśnienie powietrza, jak i dane dotyczące wydajności turbiny oraz towarzyszących jej obciążeń.

Na zakończenie firma Windtest sporządziła dla klienta (Directtech) kompleksowy raport z testów, w którym udokumentowano wyniki prób obciążeniowych i wytrzymałościowych turbiny wiatrowej.

Połączenie prostoty obsługi z potężnymi funkcjami zapewniło wysoką produktywność w całym procesie oceny. Przykładowo:

• Szybkie obliczanie dużych ilości danych: technologia 64-bitowa
• Wizualizacja za naciśnięciem jednego przycisku
• Kompleksowe funkcje analityczne
• Generowanie wielostronicowych raportów
• Tworzenie wielowarstwowych makr
• Zarządzanie projektami