Mfumo Mjanja wa Mtazamaji kwa Viwanda vya Pumzi: Uundishaji & Utatuzi

Dyson

Champu: Vitambulisho vya Umeme

China

1. Mazingira

Uchumi wa nishati ya upepo huweka nishati ya kinetiki ya upepo kwa nishati ya mzunguko, na kisha hupanua nishati hiyo ya mzunguko kwa nishati ya umeme—hii ndiyo uchumi wa nishati ya upepo.
Usimamizi wa uchumi wa nishati ya upepo unahitaji kutumia upepo kudondoka viwango vya upepo, ambavyo kisha huchanganya gearbox ili kuongeza mzunguko, kwa hivyo kuchanganya generator kuchemsha umeme.

Katika maombi yake za nishati yenye uzito wa China, uchumi wa nishati ya upepo unajaribu kuongezeka, na ujengaji wa majanga ya upepo unajaa. Mkoa moja wa umeme anaweza kusimamia majanga mengi ya upepo, ambayo mara nyingi zinakubalika katika eneo tofauti la kimataifa. Zaidi ya hayo, ingawa upana wao, majanga mfululizo yanaweza kuwa na viwango vidogo hadi viwango vilivyovunjika. Kwa sababu za masharti haya, majanga yoyote ya upepo linajengwa na mfumo wake mwenyewe wa usimamizi wa nishati. Lakini, usimamizi wa pamoja wa majanga mengi ya upepo unatumaini changamoto kubwa. Ili kupata suluhisho la matatizo haya, ukurasa wa usimamizi wa pamoja (Central Control Centers) unatoa suluhisho la muhimu.

Kama matokeo, ingawa utambuzi na ufafanuli katika majanga ya upepo huongeza ufanisi wa uchumi na usimamizi, pia huunda njia mpya za uhalifu kwa watu wenye niyeti mbaya. Katika miaka ya hivi karibuni, vitukio vya usalama wa kompyuta katika sekta ya nishati yamekuwa vinavyotokea sana, kushuhudia uhalifu unaongezeka kwa sekta ya umeme.

2. Mfumo wa Usimamizi wa Viwango vya Upepo

Inahitajika mfumo wa usimamizi wa awali kwa uchumi na usalama wa viwango vya upepo. Mfumo huyu lazima awe na uwezo wa kuanza kujenga viwango kwa awali, kukabiliana na mekanizmo ya kubadilisha viwango vya upepo, na kuchoma kwa salama viwango kwa muda wa awali na muda wa si ufanisi. Pamoja na ajili za usimamizi, mfumo huyu pia hutendelea na kazi za usimamizi—kutoa taarifa kama vile hali ya kazi, mwendo wa upepo, na mwelekeo wa upepo.

Mfumo wa usimamizi wa viwango vya upepo unajumuisha tatu kifano muhimu:

Sanduku la Usimamizi la Mwamba Msingi
Sanduku la Usimamizi la Nacelle
Sanduku la Usimamizi la Hub

Kitengo cha Usimamizi cha Nishati ya Upepo (WPCU) kilichotumika kama msimamizi mkuu wa kila viwango na limetokana katika mwamba na nacelle ya viwango.

2.1 Kitengo cha Usimamizi cha Mwamba Msingi

Kitengo cha usimamizi cha mwamba msingi—kilichoanzishwa kama sanduku la usimamizi msingi—ni msingi wa usimamizi wa viwango vya upepo, linalojumuisha controller na moduli za I/O. Controller huyu unatumia mikroprosesa ya 32-bit, na mfumo unategemea kwa operating system yenye nguvu. Anafanya kazi ya usimamizi mkuu na huchanganya na sanduku la usimamizi la nacelle, mfumo wa pitch, na mfumo wa converter kwa fieldbus, kusaidia viwango vikae katika hali nzuri zaidi.

Sanduku la mwamba msingi lina:

PLC master station
RTU (Remote Terminal Unit)
Industrial Ethernet switch
UPS power supply
Touchscreen (for local monitoring and operation)
Push buttons, indicator lights, miniature circuit breakers, relays
Heating elements, fans
Terminal blocks

2.2 Kitengo cha Usimamizi cha Nacelle

Kitengo cha usimamizi cha nacelle huchunguza ishara za sensor kutoka kwa viwango, ikiwa ni joto, uwiano, mzunguko, na parameta za mazingira. Huchanganya na kitengo cha usimamizi msingi kwa fieldbus. Controller mkuu huchanganya rack ya usimamizi wa nacelle kwa ajili ya yawing na cable untwisting. Pia huchanganya moto ya usaidizi, pompa ya mafuta, na mafua ya mazingira kwa nacelle ili kuimarisha ufanisi wa viwango.

Sanduku la usimamizi la nacelle lina:

Nacelle PLC station
Power supply module
FASTBUS slave module
CANBUS master module
Ethernet module (for local PC maintenance access)
Digital and analog I/O (DIO, AIO) modules
Circuit breakers, relays, switches

2.3 Mfumo wa Usimamizi wa Pitch

Viwango vya upepo vikubwa (zaidi ya 1 MW) mara nyingi huchanganya hydraulic au electric pitch systems. Mfumo wa pitch huchanganya controller wa mstari wa mbele kwa ajili ya kubadilisha pitch actuators ya viwango vya upepo. Kama kitengo cha kutekeleza kwa controller mkuu, huchanganya kwa CANopen ili kubadilisha pitch angles ya viwango kwa ufanisi mzuri.

Mfumo wa pitch unajumuisha chanzo cha nishati cha backup na safety chain ili kuhakikisha shutdown ya dharura kwa hali ngumu.

Sanduku la usimamizi la hub lina:

Hub PLC station
Servo drive units
Emergency pitch battery and monitoring unit
Emergency pitch module
Overspeed protection relay
Miniature circuit breakers, relays, terminal blocks
Push buttons, indicator lights, and maintenance switches

2.4 Mfumo wa Backup Emergency Safety Chain

Backup emergency safety chain ni mfumo wa usalama wa hardware ambaye ni independent ya mfumo wa usimamizi wa kompyuta. Hata kama mfumo wa usimamizi ukosa, safety chain bado itakuwa imesafiri. Huunganisha majanga makubwa—ambayo yanaweza kuleta upungufu mkubwa kwa viwango vya upepo—katika series circuit moja. Wakati unapofanyika, safety chain inaanza shutdown ya dharura, kunitengeneza viwango kutoka grid, kwa hivyo kuboresha usalama wa mfumo mzima.

3. Mfumo wa Ukimbo na Mfano wa Funguo

Mfumo wa usimamizi wa nishati ya majanga ya upepo unajumuisha kifano muhimu ifuatavyo:

Local Wind Turbine Control Units (WPCUs)
High-speed redundant ring fiber-optic Ethernet network
Remote upper-level operator stations

Kitengo cha usimamizi cha viwango vya upepo ni msimamizi mkuu wa kila viwango, anayehusika kwa usimamizi wa parameta, usimamizi wa awali wa uchumi wa nishati, na usalama wa vifaa. Kila viwango kimejengwa na HMI (Human-Machine Interface) ya mahali pamoja kwa ajili ya kazi, commissioning, na huduma.

Msimamizi wa high-speed redundant ring fiber-optic Ethernet unatumika kama barabara ya data ya mfumo, kutuma data ya muda wa viwango kwa mfumo wa usimamizi wa juu.

Kitengo cha usimamizi cha juu ni msimamizi wa usimamizi wa majanga ya upepo. Inatoa usimamizi wa hali ya viwango kamili, alama za parameta, na rekodi na onyesha data ya muda wa awali/safi. Wafanyakazi wanaweza kusimamia na kuchanganya viwango vyote kutoka kwa chumba cha usimamizi cha kati.

3.1 Laini ya Usimamizi wa Nyanda

Laini ya usimamizi wa nyanda inajumuisha kifano muhimu ifuatavyo:

Tower base main control cabinet
Nacelle control cabinet
Pitch control system
Converter system
Local HMI (Human-Machine Interface) station
Industrial Ethernet switch
Fieldbus communication network
UPS power supply
Emergency shutdown backup system

Kitengo cha Usimamizi cha Viwango vya Upepo (WPCU) katika laini ya nyanda ni msimamizi mkuu wa kila viwango. Inahusika kwa usimamizi wa parameta ya muda, usimamizi wa awali wa uchumi wa nishati, na usalama wa vifaa. Kila viwango kimejengwa na interfeesi ya HMI ya mahali pamoja ambayo inawezesha kazi, commissioning, debugging, na huduma.

3.2 Laini ya Usimamizi wa Kati

Laini ya usimamizi wa kati ni msimamizi wa usimamizi wa majanga, inatoa usimamizi wa hali ya viwango kamili, alama za parameta, na rekodi na onyesha data ya muda wa awali/safi. Wafanyakazi wanaweza kusimamia na kuchanganya viwango vyote kutoka kwa chumba cha usimamizi cha kati.

Laini hii pia inawezesha usimamizi wa subsystems muhimu, ikiwa ni: