Pilz公司利用自动化技术和机械设备安全保障技术为风力发电设备制造商提供安全运行的可持续保障

风力发电设备属于欧盟机械制造指令中的例外，它既不在工厂中运行，也不会出现在居民区，而是在户外的旷野中运行。但这样的设备更需要合适的、可以保障人员、机械设备和环境安全的安全保护解决方案。

在过去几年里，风力发电机组的安全问题变得越来越重要，也越来越复杂。其中不仅仅是技术规范出现了变化，例如要满足新的机械设计指南以及德国劳氏船级社（GL）的风力发电机组安全和认证；同时这百米甚至更高的风力发电机组提出的公共安全要求也越来越多。例如复杂性的提高带来了风险性评估分析的更高要求，安全保护元器件可靠性更加准确的测定等。引起严重伤害、停机的概率和持续时间以及避免出现可能风险等都是衡量可靠性的几个方面。

Pilz有限责任公司风能产品的负责人Sandor Kaufmann先生指出：“利用标准的自动化装备很难达到风险评估的性能水平要求。而利用我们的安全评估模板和成本核算工具PAScal却可以简单快捷地拿出准确的性能水平数据。”

多年来，自动化技术专家Pilz公司对世界各地许多著名的风力发电机组生产厂家和运营商都给予了大力的支持和帮助。它们的产品系列中包括了对各个功能进行监控的安全继电器以及对机组所有安全功能进行全面监控的控制系统。所监控的项目非常多，大到偏航驱动系统，小到电缆扭曲、紧急制动按钮和转子转速的监控等。

图1  安全技术服务包含了从风能领域国际标准、行业技术标准的技术咨询到风险评估、安全功能的验证以及风力发电设备的CE安全认证

可靠的转速监控器

Pilz公司还提供电缆、长距离导线的安全监控解决方案。例如：风机机舱到塔筒塔底紧急制动按钮的电缆安全监控。可靠的转速监控器可以作为标准的单机解决方案使用，能够完成所有与转速有关的监控直至电子安全监控（PLe）。除了安全保护功能以外，也可以利用Pilz公司的解决方案完成风力发电机组的运行保护，例如对震动、电气参数、温度和压力进行监控。

但仅有这些产品还不能保证风力发电机组的安全运行。因为在真正设计一台风力发电机组之前，生产厂家要考虑一些非常重要的问题，例如如何简单地使现有的功能或者新功能通过安全认证并制定出安全认证所需的文件资料等。

“许多设备制造商都在新版机械设计指令方面遇到了问题，或者他们现有的知识和技能无法达到机械设计指令的要求。”Kaufmann先生说。在当前诸多重要的要求中，尤以由风力发电机组国际标准和行业标准作为主导的这些标准和技术规范中定义的安全要求，以及贯彻落实这些安全要求最为重要。其他的难题或许只是机械设计指令中强制性要求的风力发电机组的风险评估，安全功能的认证以及CE安全认证等。

图2  风力发电设备属于欧盟机械制造指令中的例外，但在贯彻执行有关设备安全的法律法规时，依然要遵守一系列的规定、满足很多要求

选择所需要的服务

Pilz公司基于长期在机械设备安全领域中积累的丰富经验为各大风能用户提供特殊的技术服务。

Kaufmann先生说：“有些用户对安全问题知道得非常清楚，最终得到了我们的产品；另一些用户则需要详细具体的帮助，例如在风力发电机组的技术改造时；还有一些用户在寻找更加紧密的、从风力发电机组设计的技术咨询到所需的安全一致性说明、再到他们对职工进行培训等一系列的服务。”对于用户的不同需求，Pilz公司都有相应的技术服务包，并可根据公司的国际化目标不断地扩展完善。在用户提出需求时，Pilz公司首先确定用户所需的水平等级，选出相应的服务包，帮助用户得到所需的认证证明。当用户熟悉了风力发电机组的安全问题时，Pilz公司还可以为用户提供他们开发的计算工具：PAScal软件程序。利用这一软件工具，用户可以自己独立完成针对第三方企业的有关计算，最后得到自己所需的安全认证相关文件。

密切的合作关系

“在风力发电机组领域中，用户与合作伙伴关系的密切程度非常重要。我们在这方面有能力把现有的风险降低到最低，更是要贯彻落实有关的安全规定，及早发现潜在的错误源和故障源，把代价昂贵的停机损失降到最低并延长风力发电机组的使用寿命。”Kaufmann先生总结性地说道。

为什么风力发电设备需要特殊的安全知识？

从定义上来讲，风力发电设备是欧盟机械设计指令中所没有、但需要按照欧盟设计指令附件IIA提供安全一致性说明的设备。传统的生产设备多数是在封闭的、可靠的环境中生产运行的，而风力发电设备则是在自然的力量推动下、在变化的周围环境中运行的。因此，选择它所使用的材料和机械零部件需要特别注意。除此之外，DIN EN 61400标准也针对风力发电设备的安全提出了设计上要注意的技术事项。除了这些规定之外还有一些行业标准也是很有约束力的，例如德国劳氏船级社的安全认证等。其他国家也有一些必须要注意和遵守的标准以及技术规范。

图3 Pilz公司风能用户技术支持专家Mattias Wimmer先生

这在实践中有什么意义呢？

根据欧盟的机械设计指令，利用控制技术实现的安全保护功能也要进行认证并进行与此有关的风力发电设备性能水平评估。经验告诉我们：这个问题的透明度一直不高，有时很难掌握。

与这一问题有关的人身安全问题，尤其是维护保养人员的人身安全问题也是一个关键。EN-IEC 61400标准着重强调的是设备设计方面的安全，欧盟机械设计指令则着重强调了人身安全，例如维护保养人员的安全保护。

您认为风力发电领域中有什么发展趋势？

利用控制技术保证安全是一个较新的课题，风力发电设备领域将会继续就这一课题进行研究。按照德国劳氏船级社的GL技术规范，业内人士期望即将重新修订的DIN EN 50308标准会对停机概率的计算方法做出规定。

像其他领域一样，风力发电设备也有很高的成本压力。风力发电设备的生产厂家也在寻找新的途径，以便集中精力搞好自己的核心产品。这也恰恰增加了用户对机械设备安全性支持的需求，他们需要的是提供用户个性化的技术服务。

风力发电设备生产厂应如何解决设备安全问题？

原则上是进行风险评估。风险评估的目的是对存在的风险进行测定，评估，制定降低风险的措施。风险评估是风力发电设备研发设计中安全保证方案的第一步。它所得到的是一个技术方案，一个保证风力发电设备安全的、贯彻落实了现行标准的机械措施、电气措施和组织措施。

这可以通过安全性设计，通过机械的、电气的、电子的安全保证措施克服各种认识到的风险。下一步就是根据要求的安全水平选出合适的设备部件。安全一致性说明系统集成了从项目计划到设备调试，以及认证和CE安全认证，构成了一个完整的过程。