Technologie de détection FBG pour la surveillance de l'état des turbines hydrauliques

L’hydroélectricité est l’une des principales sources d’énergie renouvelables largement adoptées dans de nombreux pays. Les turbines hydrauliques sont des composants essentiels des centrales hydroélectriques qui convertissent l’énergie du flux d’eau en énergie mécanique pour entraîner les générateurs. Cependant, le fonctionnement des turbines hydrauliques est soumis à divers problèmes de santé structurelle pouvant affecter leur efficacité et leur sécurité. Par conséquent, la surveillance de l’état structurel (SHM) des turbines hydrauliques est devenue de plus en plus importante dans l’industrie hydroélectrique. Dans cet article, nous discuterons des problèmes que la technologie de détection des réseaux de fibres peut résoudre et de la manière dont Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (abréviation de DCYS) peut prendre en charge le SHM des turbines hydrauliques dans l'industrie hydroélectrique.

Principe de détection du réseau de Bragg en fibre :

Les réseaux de Bragg à fibre (FBG) sont des structures périodiques inscrites au cœur d'une fibre optique. Ces structures réfléchissent une longueur d’onde de lumière spécifique déterminée par la périodicité du réseau. Lorsque le réseau est soumis à des contraintes mécaniques ou thermiques, la longueur d'onde réfléchie change de manière prévisible. En surveillant la longueur d'onde réfléchie, des changements de déformation, de température et d'autres paramètres peuvent être détectés. Les capteurs FBG peuvent être utilisés pour surveiller un large éventail de paramètres, notamment la déformation, la contrainte, la température et les vibrations.

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Principe de détection du réseau de Bragg à fibre - Principe FBG - Principe du capteur FBG - Principe de détection de forme de vibration de contrainte de contrainte de température FBG

Problèmes de santé structurelle courants liés aux turbines à eau :

Les turbines hydrauliques sont soumises à divers problèmes de santé structurelle tels que la fissuration par fatigue, la dégradation des matériaux, l'érosion par cavitation et les dommages induits par les vibrations. Ces problèmes peuvent entraîner une réduction de l’efficacité et du rendement des turbines, voire conduire à une panne catastrophique.

Schéma physique du capteur de contrainte (jauge de contrainte) à réseau de Bragg à fibre haute gamme OFSCN® (FBG) - asymétrique, longueur 1 m­­

Pourquoi le SHM des turbines à eau est nécessaire :

Le SHM des turbines hydrauliques est essentiel pour garantir leur fonctionnement sûr et efficace. En surveillant l'état structurel des turbines hydrauliques, les opérateurs peuvent détecter les premiers signes de dommages, évaluer la gravité des dommages et planifier les activités de maintenance et de réparation en conséquence. De plus, SHM peut également contribuer à améliorer la conception et le fonctionnement des turbines hydrauliques en fournissant de précieux commentaires sur leurs performances et leur fiabilité.

Schéma physique du capteur de contrainte à réseau de Bragg à fibre OFSCN® 6000με (jauge de contrainte FBG de 2,0 mm de diamètre)­­

Difficultés du SHM des turbines à eau :

Le SHM des turbines hydrauliques est un défi en raison de plusieurs facteurs. Premièrement, l’environnement de fonctionnement difficile des turbines hydrauliques, notamment les pressions élevées, les températures élevées et les niveaux de vibrations élevés, rend difficile l’installation et la maintenance des systèmes de détection. Deuxièmement, les géométries et matériaux complexes des turbines hydrauliques nécessitent des solutions de détection personnalisées capables de s'adapter à différents emplacements et conditions de mesure. Enfin, la nature distribuée et à grande échelle des centrales hydroélectriques rend difficile la collecte et l’analyse de la quantité massive de données générées par les systèmes de détection.

Quels problèmes peuvent être résolus par la technologie de détection FBG :

La technologie de détection FBG peut relever certains des défis rencontrés par le SHM des turbines hydrauliques. Premièrement, les capteurs FBG sont de petite taille et peuvent être facilement intégrés dans la structure des turbines hydrauliques, minimisant ainsi l’impact sur leurs performances. Deuxièmement, les capteurs FBG sont très sensibles et peuvent mesurer simultanément plusieurs paramètres physiques, fournissant ainsi des informations complètes sur la santé structurelle des turbines hydrauliques. Troisièmement, les capteurs FBG peuvent être mis en réseau pour former un système de détection distribué capable de couvrir une vaste zone et de détecter la propagation des dommages en temps réel. Enfin, les capteurs FBG sont insensibles aux interférences électromagnétiques, ce qui les rend adaptés à une utilisation dans l'environnement difficile des turbines hydrauliques.

Recommended fiber grating  strain demodulator:

6000με capteur de contrainte à réseau de Bragg en fibre  - FBG Strain Gauge - polymer material packaging - metal protection strain sensor - range 6000με/8000με

Ce produit est un capteur de contrainte à réseau de Bragg en fibre haut de gamme (jauge de contrainte FBG) utilisé pour la mesure de contrainte. Il peut être utilisé dans une structure asymétrique, où il est inséré dans l'objet à mesurer pour la mesure de la déformation. Il peut également être utilisé dans une structure à double extrémité, où il est fixé avec un dispositif de fixation ou collé directement à la surface pour la mesure de déformation, permettant ainsi une mesure de déformation multipoint lorsqu'il est connecté en série. La structure de ce produit est la même que celle des capteurs de contrainte à réseau de Bragg à fibre.

Présentation du produit :

The OFSCN® high-range capteur de contrainte à réseau de Bragg en fibre  (jauge de contrainte FBG) se compose de connecteurs de fibre (FC, SC, LC, ST, etc.), de matériaux hautement élastiques et d'une encapsulation FBG en un seul point. Selon les matériaux utilisés, il peut fonctionner à température ambiante ou à une température maximale de 120 degrés Celsius (personnalisable sur demande).

Ce produit se caractérise par sa petite taille, son poids léger, sa résistance élevée à la traction et à la compression, ses propriétés imperméables et résistantes à l'humidité et son étanchéité totale. En utilisant les caractéristiques de déformation du FBG, ce capteur peut être inséré, soudé, collé ou collé à l'intérieur ou à la surface de la structure de test pour la détection et la surveillance des déformations.

6000με capteur de contrainte à réseau de Bragg en fibre  - FBG Strain Gauge - Metal Encapsulation - High Temperature FBG Strain Sensor

Le produit est un capteur de contrainte à réseau de Bragg en fibre (jauge de contrainte FBG) encapsulé dans un tube en alliage à haute élasticité, utilisé pour la mesure de contrainte. Dans la plupart des cas, il s'agit d'une structure mono-segment à une extrémité, ou elle peut être produite sous la forme d'une structure multi-segments à une extrémité. Dans quelques cas, il peut également s’agir d’une structure à double extrémité. Le capteur peut être personnalisé en tant que capteur de contrainte à réseau de Bragg à fibre résistant aux radiations ou capteur de contrainte à réseau de Bragg à fibre résistant aux hautes températures. La méthode de déploiement du produit dépend des fixations de support, qui peuvent être directement insérées dans l'objet à tester, ou installées par soudage de surface avec les fixations correspondantes, boulonnées avec des trous percés pour la fixation, montage en surface adhésif, attachées avec des sangles pour la fixation ou fixées avec des pinces, parmi diverses méthodes d'installation. Ce produit est un produit structurel de base, qui peut être calibré comme capteur de déplacement FBG ou utilisé comme capteur de contrainte FBG.

OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor Product Summary:

The OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor (Jauge de contrainte FBG) est composée de connecteurs à fibre optique (FC, SC, LC, ST, etc.), de tubes en alliage hautement élastique et d'une encapsulation FBG monopoint/multipoint.

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

Ce produit présente des caractéristiques de petite taille, légères, à haute résistance à la traction et à la compression, imperméables, résistantes à l'humidité et entièrement scellées. En utilisant les caractéristiques de déformation du FBG, ce capteur peut être inséré, serré, monté en surface, collé ou intégré dans la structure mesurée pour effectuer la détection et la surveillance des déformations.

Pékin Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. :

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (abréviation de DCYS) est un fabricant professionnel de capteurs à réseaux de fibres, de démodulateurs de réseaux à fibres et de logiciels système. Spécialisé dans la production de divers capteurs à réseaux de fibres, notamment des capteurs de température, de déformation, de contrainte, de déplacement, de vibration, de forme, etc. DCYS produit également des démodulateurs de réseaux à fibres et peut personnaliser et développer des logiciels d'application associés.

Démodulateur de réseau de fibres recommandé :

Interrogateur de réseau de Bragg à fibre - Démodulateur de réseau à fibre optique - Analyseur FBG haute vitesse/fréquence

Alias ​​du produit : 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.

Ce produit est un démodulateur FBG haute vitesse/haute fréquence fabriqué par Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®). Cet interrogateur est compatible avec toutes les spécifications et modèles de OFSCN® Capteurs FBG (y compris les capteurs de température, de contrainte et de contrainte FBG). Il présente une densité de ports réglable (4, 8, 16 et 32 ​​canaux), taux de rafraîchissement élevés (10, 20, 50 et 100 Hz).

DCYS aide à faire SHM des WaterTurbines :

Grâce à notre expertise et notre expérience, DCYS peut aider l’industrie hydroélectrique à résoudre certains des défis liés au SHM des turbines hydrauliques.

大成永盛光纤光栅传感监测系统框图

D'autres points doivent être clarifiés :

En conclusion, la technologie de détection des réseaux de fibres a montré un grand potentiel dans la surveillance de l’état structurel des turbines hydrauliques dans l’industrie hydroélectrique. Grâce à sa grande précision, sa sensibilité et sa fiabilité, il peut détecter et diagnostiquer divers types de problèmes de santé structurelle, tels que la fatigue, les fissures, la déformation et le désalignement, en temps réel et à distance. Par rapport aux technologies de détection traditionnelles, la technologie de détection par réseau de fibres présente de nombreux avantages, notamment une petite taille, un poids léger, une installation facile et un faible coût de maintenance, ce qui la rend plus adaptée à l'environnement difficile et dynamique de l'industrie hydroélectrique.