FBG Sensing Technology for the SHM of Underwater Pipelines in Marine Industry

The marine industry plays a vital role in global trade and economic development. Subsea pipelines are critical components in offshore oil and gas production, delivering hydrocarbons from offshore wells to onshore processing facilities. Strukturelle Gesundheitsüberwachung of underwater pipelines is essential to ensure the safe and reliable operation of these pipelines. Fiber grating sensing technology is a promising solution for Strukturelle Gesundheitsüberwachung in the marine industry due to its high accuracy, reliability, and robustness. In this article, we will discuss the problems that fiber grating sensing technology can solve, and how Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(short for DCYS ) can support the Strukturelle Gesundheitsüberwachung of underwater pipelines in the marine industry.

Faser-Bragg-Gitter-Sensorprinzip:

Faser-Bragg-Gitter (FBGs) sind periodische Strukturen, die in den Kern einer optischen Faser eingeschrieben werden. Diese Strukturen reflektieren eine bestimmte Lichtwellenlänge, die durch die Periodizität des Gitters bestimmt wird. Wenn das Gitter mechanischer oder thermischer Dehnung ausgesetzt wird, ändert sich die reflektierte Wellenlänge auf vorhersagbare Weise. Durch Überwachung der reflektierten Wellenlänge können Änderungen von Dehnung, Temperatur und anderen Parametern erkannt werden. FBG-Sensoren können zur Überwachung einer Vielzahl von Parametern wie Dehnung, Spannung, Temperatur und Vibration eingesetzt werden.

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Faser-Bragg-Gitter-Sensorprinzip - FBG-Prinzip - FBG-Sensorprinzip - FBG-Temperatur-Dehnungs-Spannungs-Vibrations-Form-Sensorprinzip

Bedarfsanalyse für die strukturelle Gesundheitsüberwachung von Unterwasserpipelines in der Meeresindustrie:

Unterwasserpipelines sind verschiedenen Umwelt- und Betriebsbedingungen ausgesetzt, die im Laufe der Zeit zu mechanischer und struktureller Verschlechterung führen können. Korrosion, Ermüdung und äußere Schäden sind häufige Probleme, die die Integrität von Unterwasserpipelines beeinträchtigen können. Die Folgen eines Pipelineversagens können katastrophal sein, einschließlich Umweltschäden, wirtschaftlicher Verluste und sogar des Verlusts von Menschenleben. Daher ist die strukturelle Gesundheitsüberwachung von Unterwasserpipelines entscheidend, um potenzielle Ausfälle zu erkennen und zu verhindern und den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Unterwasserpipelines zu gewährleisten.

Physical diagram of OFSCN® 6000με Fiber Bragg Grating Strain Sensor (2.0mm diameter FBG strain gauge)

Why SHM of Underwater Pipelines is Needed?

Unterwasserpipelines sind kritische Komponenten in der Offshore-Öl- und Gasproduktion. Das Versagen einer Pipeline kann erhebliche Umweltschäden und wirtschaftliche Verluste verursachen. Die strukturelle Gesundheitsüberwachung von Unterwasserpipelines kann Frühwarnungen vor potenziellen Problemen liefern und proaktive Wartung und Reparatur ermöglichen. Durch die Überwachung des strukturellen Zustands von Unterwasserpipelines können Betreiber die Sicherheit und Zuverlässigkeit ihres Betriebs gewährleisten, Ausfallzeiten minimieren und Kosten senken.

Schwierigkeiten bei der strukturellen Gesundheitsüberwachung von Unterwasserpipelines in der Meeresindustrie:

Die strukturelle Gesundheitsüberwachung von Unterwasserpipelines stellt aufgrund der rauen und komplexen Unterwasserumgebung erhebliche Herausforderungen dar. Der eingeschränkte Zugang zu Unterwasserpipelines erschwert die Installation und Wartung von Überwachungssystemen. Der hohe hydrostatische Druck und extreme Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen können ebenfalls die Leistung und Zuverlässigkeit von Überwachungssystemen beeinträchtigen. Darüber hinaus ist die Unterwasserumgebung verschiedenen externen Faktoren wie Wellen, Strömungen und Meereslebewesen ausgesetzt, die Störungen und Schäden an Überwachungssystemen verursachen können.

Physical Diagram of OFSCN® High-Range Fiber Bragg Grating (FBG) Strain Sensor (Strain Gauge) - Single-ended, Length 1m

Welche Probleme können durch FBG-Sensorik gelöst werden:

Die Faser-Gitter-Sensorik bietet mehrere Vorteile für die strukturelle Gesundheitsüberwachung von Unterwasserpipelines. FBG-Sensoren sind unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen und können in rauen Umgebungen betrieben werden. Sie sind außerdem klein, leicht und können leicht in die Struktur der Pipeline eingebettet werden. FBG-Sensoren können mehrere physikalische Parameter gleichzeitig erfassen, darunter Dehnung, Temperatur und Druck. Durch die Verwendung eines Netzwerks von FBG-Sensoren können Betreiber ein detailliertes Bild des strukturellen Zustands der Pipeline erhalten und potenzielle Probleme frühzeitig erkennen.

Empfohlene Faser-Gitter-Dehnungssensoren:

6000με Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensor  - FBG Strain Gauge - Metal Encapsulation - High Temperature FBG Strain Sensor

Das Produkt ist ein in einer hochelastischen Legierungsröhre gekapselter Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensor (FBG-Dehnungsmessstreifen), der zur Dehnungsmessung verwendet wird. In den meisten Fällen handelt es sich um ein einsegmentiges, einendiges Design, oder es kann als mehrsegmentige, einendige Struktur hergestellt werden. In wenigen Fällen kann es auch eine doppelendige Struktur sein. Der Sensor kann als strahlungsbeständiger Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensor oder als hochtemperaturbeständiger Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensor kundenspezifisch angepasst werden. Die Installationsmethode des Produkts hängt von den zugehörigen Halterungen ab; es kann direkt in das Prüfobjekt eingeführt, durch Oberflächenschweißen mit entsprechenden Halterungen montiert, mit gebohrten Löchern zur Fixierung verschraubt, durch Klebemontage auf der Oberfläche befestigt, mit Bändern fixiert oder mit Klammern befestigt werden, unter verschiedenen Installationsmethoden. Dieses Produkt ist ein grundlegendes Strukturprodukt, das als FBG-Wegsensor kalibriert oder als FBG-Spannungssensor verwendet werden kann.

OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor Product Summary:

The OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor (FBG-Dehnungsmessstreifen) besteht aus Glasfasersteckverbindern (FC, SC, LC, ST usw.), hochelastischen Legierungsröhren und Einpunkt-/Mehrpunkt-FBG-Kapselung.

It can also be customized as radiation-resistant FBG strain sensor or high-temperature resistant FBG strain sensor.

Dieses Produkt zeichnet sich durch kleine Größe, geringes Gewicht, hohe Zug- und Druckfestigkeit, Wasserfestigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und vollständige Abdichtung aus. Durch Nutzung der Dehnungseigenschaften des FBG kann dieser Sensor in die zu messende Struktur eingeführt, geklemmt, oberflächenmontiert, geklebt oder eingebettet werden, um Dehnungserkennung und -überwachung durchzuführen.

6000με Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensor  - FBG Strain Gauge - polymer material packaging - metal protection strain sensor - range 6000με/8000με

Dieses Produkt ist ein hochbereichs-Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensor (FBG-Dehnungsmessstreifen) zur Dehnungsmessung. Es kann in einer einendigen Struktur verwendet werden, bei der es in das zu messende Objekt eingeführt wird. Es kann auch in einer doppelendigen Struktur verwendet werden, bei der es mit einer Halterung fixiert oder direkt auf die Oberfläche geklebt wird, um eine Mehrpunkt-Dehnungsmessung bei Reihenschaltung zu ermöglichen. Die Struktur dieses Produkts ist identisch mit der von Faser-Bragg-Gitter-Spannungssensoren.

Produktübersicht:

The OFSCN® high-range Faser-Bragg-Gitter-Dehnungssensor  (FBG-Dehnungsmessstreifen) besteht aus Glasfasersteckverbindern (FC, SC, LC, ST usw.), hochelastischen Materialien und Einpunkt-FBG-Kapselung. Je nach verwendeten Materialien kann es bei Raumtemperatur oder einer maximalen Hochtemperatur von 120 Grad Celsius arbeiten (auf Anfrage kundenspezifisch anpassbar).

Dieses Produkt zeichnet sich durch kleine Größe, geringes Gewicht, hohe Zug- und Druckfestigkeit, Wasser- und Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie vollständige Abdichtung aus. Durch Nutzung der Dehnungseigenschaften des FBG kann dieser Sensor in das Innere oder auf die Oberfläche der Prüfstruktur eingeführt, geschweißt, geklebt oder haftend montiert werden, um Dehnungserkennung und -überwachung durchzuführen.

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.:

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(short for DCYS) is a professional manufacturer of fiber grating sensors, fiber grating demodulators und system software. Specializing in the production of various fiber grating sensors, including temperature, strain, stress, displacement, vibration, shape sensors, etc. DCYS also produces fiber grating demodulators, und can customize und develop related application software.

Empfohlener Faser-Gitter-Demodulator:

Faser-Bragg-Gitter-Interrogator - Faseroptischer Gitter-Demodulator - Hochgeschwindigkeits-/Hochfrequenz-FBG-Analysator

Produktalias: Fiber Bragg Grating Interrogator, FBG Interrogator, Fiber Bragg Grating Analyzer, FBG Sensor Interrogator, Optical Sensing Interrogator, Fiber Optic Grating Interrogator, Fiber Bragg Grating Demodulator, FBG Demodulator, Fiber Optic Grating Demodulator, High-Speed FBG Interrogator, 100Hz FBG Demodulation Unit, Web-based FBG Software, Multi-channel Optical Analyzer, Modbus FBG Gateway.

Bei diesem Produkt handelt es sich um einen Hochgeschwindigkeits-/Hochfrequenz-FBG-Demodulator, hergestellt von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®). Dieses Abfragegerät ist mit allen Spezifikationen und Modellen von kompatibel OFSCN® FBG-Sensoren (einschließlich Temperatur-, Spannungs- und Dehnungs-FBG-Sensoren). Es verfügt über eine einstellbare Portdichte (4, 8, 16 und 32 Kanäle), hohe Bildwiederholraten (10, 20, 50 und 100 Hz).

DCYS Helps to do the SHM of Underwater Pipelines in Marine Industry:

With our expertise in fiber grating sensing technology, DCYS can help solve some of the challenges in Strukturelle Gesundheitsüberwachung of underwater pipelines in the marine industry. DCYS's products are reliable, accurate, and suitable for harsh environments, making them ideal for subsea pipeline monitoring.

大成永盛光纤光栅传感监测系统框图

Weitere Punkte müssen geklärt werden:

Es ist erwähnenswert, dass die Fasergitter-Sensortechnologie zwar viele Vorteile für die strukturelle Zustandsüberwachung von Unterwasserpipelines bietet, es sich jedoch nicht um eine eigenständige Lösung handelt. Eine wirksame Überwachung des strukturellen Zustands von Unterwasserpipelines erfordert einen umfassenden Ansatz, der verschiedene Technologien und Techniken kombiniert, einschließlich akustischer Überwachung, visueller Inspektion und Korrosionsüberwachung. Betreiber müssen auch Faktoren wie Datenerfassung, -analyse und -interpretation sowie die Kosten und Durchführbarkeit der Implementierung von Überwachungssystemen berücksichtigen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Überwachung des strukturellen Zustands von Unterwasserpipelines für den sicheren und zuverlässigen Betrieb der Offshore-Öl- und Gasförderung von entscheidender Bedeutung ist. Die Fasergitter-Sensortechnologie ist eine vielversprechende Lösung für die Überwachung von Unterwasserpipelines und bietet hohe Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Robustheit in rauen Umgebungen. Mit der Expertise von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. können Betreiber die Vorteile der Fasergitter-Sensortechnologie nutzen und ihre Möglichkeiten zur Überwachung des strukturellen Zustands verbessern. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Überwachung von Unterwasserpipelines einen ganzheitlichen Ansatz erfordert, der verschiedene Faktoren berücksichtigt, und die Fasergitter-Sensortechnologie nur ein Teil des Puzzles ist.