Neigungssensoren

Sichere Drehzahlüberwachung mit Rotornabensensoren

Sichere Drehzahlüberwachung mit Rotornabensensoren

Sichere Drehzahlüberwachung mit Rotornabensensoren

Als Erweiterung ihres Portfolios für funktional sichere Sensoren hat die TWK einen speziellen Neigungssensor mit integriertem Gyroskop entwickelt, mit dem es möglich ist, in geeigneten Applikationen die Position (Drehwinkel) und die zugehörige Drehgeschwindigkeit zu messen, und zwar bei einfachster Montage, da keine Wellenanbindung erforderlich ist - genannt: Rotornabensensor. Denn: Drehzahlen zu messen, ist eine zunehmend wichtige Anforderung in Maschinen und Anlagen. Die Position ist wichtig, aber häufig nicht ausreichend, um einen effizienten und sicheren Betrieb einer Anlage zu gewährleisten. Das setzt voraus, dass das Sensorsystem nicht nur Messwerte hoher Genauigkeit ausgibt, sondern auch funktional sicher arbeitet.

Seit über 30 Jahren ist die TWK Zulieferer der Windenergiebranche. Seien es Drehgeber, elektronische Nockenschaltwerke oder Vibrationssensoren - jeweils mit unterschiedlichen Schnittstellen: z. B. Profinet, CANopen, EtherCat und IO-Link oder mit zusätzlichen Relais als Schalter in einer Sicherheitskette – häufig auch als funktional sichere Safety-Versionen, zertifiziert nach ISO 13849 und IEC 61508.

Der Rotornabensensor NBT-D/S3 ist eine neue Spezialität von der TWK. Basierend auf dem funktional sicheren Neigungssensor NBT/S3 wurde dieses Gerät zusätzlich mit einem Gyroskop ausgestattet, das direkt die Winkelgeschwindigkeit misst. Haupteinsatzgebiet für diesen neuen Sensor mit PROFIsafe über Profinet-Schnittstelle sind Rotoren von Windkraftanlagen mit entsprechenden Drehzahlen und ähnliche Applikationen. Die Verknüpfung des eingesetzten Accelerometers und des Gyroskops findet über einen Kalman-Filter statt, der ein effektives Zusammenspiel der MEMS-Sensoren ermöglicht - insbesondere im Hinblick auf die Funktionale Sicherheit mit Level SIL2 / PLd, bei einem wettbewerbsfähigen Preis-Leistungs-Verhältnis.

Innovative Filtermodule sorgen für ein präzises und vor allem störresistentes Drehzahlsignal. Da der NBT-D/S3 fast beliebig in einer sich drehenden Applikation montiert werden darf, muss er entsprechend stabil arbeiten, auch bei leichten Verkippungen und wenn moderate Längs- und Querbeschleunigungen auftreten. Die speziellen und völlig neu entwickelten Algorithmen gewährleisten genau dieses: Die typischen Schwingbewegungen und die auftretenden Vibrationen einer Windkraftanlage in unterschiedlichen Achs-Richtungen können dem Ausgangssignal so gut wie nichts anhaben. Dies hat sich nicht nur bei zahlreichen Labortests, sondern bereits auch auf unterschiedlichen Windkraftanlagen bestätigt.

Mithilfe dieses robusten und witterungsresistenten Sensors kann nun die Drehzahl zu Regelungszwecken sicher überwacht werden, auch um beispielsweise zu vermeiden, dass sich der Rotor zu schnell dreht und damit die Rotorblätter Schaden nehmen oder gar reißen. Durch die deutlich einfachere Montage des NBT-D können aufwändig einzuplanende Magnetbandgeber bzw. wellengebundene Dreh- oder Impulsgeber entfallen, und das bei einer Gebrauchsdauer von 25 Jahren. Dies senkt die Systemkosten des Kunden und schont Ressourcen.

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