Tecnologia di rilevamento FBG per SHM di turbine idrauliche

L’energia idroelettrica è una delle principali fonti di energia rinnovabile ampiamente adottata in molti paesi. Le turbine idrauliche sono componenti critici delle centrali idroelettriche che convertono l'energia del flusso d'acqua in energia meccanica per azionare i generatori. Tuttavia, il funzionamento delle turbine idrauliche è soggetto a diversi problemi di salute strutturale che possono comprometterne l’efficienza e la sicurezza. Pertanto, il monitoraggio dello stato strutturale (SHM) delle turbine idrauliche è diventato sempre più importante nel settore idroelettrico. In questo articolo discuteremo dei problemi che la tecnologia di rilevamento dei reticoli in fibra può risolvere e di come Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (abbreviazione di DCYS) può supportare l'SHM delle turbine idrauliche nel settore idroelettrico.

Principio di Rilevamento del Reticolo di Bragg in Fibra:

I reticoli di Bragg in fibra (FBG) sono strutture periodiche incise nel nucleo di una fibra ottica. Queste strutture riflettono una specifica lunghezza d'onda della luce determinata dalla periodicità del reticolo. Quando il reticolo è sottoposto a deformazione meccanica o termica, la lunghezza d'onda riflessa cambia in modo prevedibile. Monitorando la lunghezza d'onda riflessa, è possibile rilevare variazioni di deformazione, temperatura e altri parametri. I sensori FBG possono essere utilizzati per monitorare un'ampia gamma di parametri, tra cui deformazione, stress, temperatura e vibrazioni.

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Principio di Rilevamento del Reticolo di Bragg in Fibra - Principio FBG - Principio del Sensore FBG - Principio di Rilevamento di Temperatura, Deformazione, Stress, Vibrazione e Forma FBG

Problemi Comuni di Salute Strutturale delle Turbine Idrauliche:

Le turbine idrauliche sono soggette a vari problemi di salute strutturale come cricche da fatica, degrado dei materiali, erosione da cavitazione e danni indotti dalle vibrazioni. Questi problemi possono causare una riduzione dell'efficienza e della potenza delle turbine e persino portare a un guasto catastrofico.

Diagramma fisico del sensore di deformazione (estensimetro) a reticolo di Bragg in fibra di alta gamma OFSCN® - Single-ended, lunghezza 1 m­­

Perché è Necessario il Monitoraggio della Salute Strutturale delle Turbine Idrauliche:

Il monitoraggio della salute strutturale delle turbine idrauliche è essenziale per garantirne un funzionamento sicuro ed efficiente. Monitorando la salute strutturale delle turbine idrauliche, gli operatori possono rilevare i primi segni di danno, valutarne la gravità e pianificare di conseguenza le attività di manutenzione e riparazione. Inoltre, il monitoraggio può anche aiutare a migliorare la progettazione e il funzionamento delle turbine idrauliche fornendo un prezioso feedback sulle loro prestazioni e affidabilità.

Diagramma fisico del sensore di deformazione a reticolo di Bragg in fibra OFSCN® 6000με (estensimetro FBG con diametro di 2,0 mm)­­

Difficoltà nel Monitoraggio della Salute Strutturale delle Turbine Idrauliche:

Il monitoraggio della salute strutturale delle turbine idrauliche è impegnativo a causa di diversi fattori. In primo luogo, l'ambiente operativo ostile delle turbine idrauliche, che include alte pressioni, alte temperature e alti livelli di vibrazione, rende difficile installare e mantenere i sistemi di rilevamento. In secondo luogo, le geometrie e i materiali complessi delle turbine idrauliche richiedono soluzioni di rilevamento personalizzate che possano adattarsi a diverse posizioni e condizioni di misura. Infine, la natura su larga scala e distribuita delle centrali idroelettriche rende difficile raccogliere e analizzare l'enorme quantità di dati generati dai sistemi di rilevamento.

Quali Problemi Possono Essere Risolti dalla Tecnologia di Rilevamento FBG:

La tecnologia di rilevamento FBG può affrontare alcune delle sfide del monitoraggio della salute strutturale delle turbine idrauliche. In primo luogo, i sensori FBG sono di piccole dimensioni e possono essere facilmente incorporati nella struttura delle turbine idrauliche, minimizzando l'impatto sulle loro prestazioni. In secondo luogo, i sensori FBG sono altamente sensibili e possono misurare più parametri fisici simultaneamente, fornendo informazioni complete sulla salute strutturale delle turbine idrauliche. In terzo luogo, i sensori FBG possono essere collegati in rete per formare un sistema di rilevamento distribuito in grado di coprire un'ampia area e rilevare la propagazione del danno in tempo reale. Infine, i sensori FBG sono immuni alle interferenze elettromagnetiche, rendendoli adatti all'uso nell'ambiente ostile delle turbine idrauliche.

Recommended fiber grating  strain demodulator:

6000με sensore di deformazione a reticolo di Bragg in fibra  - FBG Strain Gauge - Metal Encapsulation - High Temperature FBG Strain Sensor

Il prodotto è un sensore di deformazione a reticolo di Bragg in fibra (estensimetro FBG) incapsulato in un tubo in lega ad alta elasticità, utilizzato per la misurazione della deformazione. Nella maggior parte dei casi, è una struttura a segmento singolo e terminazione singola, oppure può essere prodotto come struttura a segmenti multipli e terminazione singola. In alcuni casi, può anche essere una struttura a doppia terminazione. Il sensore può essere personalizzato come sensore di deformazione a reticolo di Bragg in fibra resistente alle radiazioni o sensore di deformazione a reticolo di Bragg in fibra resistente alle alte temperature. Il metodo di installazione del prodotto dipende dai supporti di fissaggio: può essere inserito direttamente nell'oggetto di prova, oppure installato mediante saldatura superficiale con appositi supporti, imbullonato con fori praticati per il fissaggio, montaggio adesivo superficiale, legato con cinghie per il fissaggio o fissato con morsetti, tra vari metodi di installazione. Questo prodotto è un prodotto strutturale di base, che può essere calibrato come sensore di spostamento FBG o utilizzato come sensore di stress FBG.

OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor Product Summary:

The OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor (L'estensimetro FBG) è composto da connettori in fibra ottica (FC, SC, LC, ST, ecc.), tubi in lega ad alta elasticità e incapsulamento FBG a punto singolo/multiplo.

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

Questo prodotto presenta dimensioni ridotte, leggerezza, elevata resistenza a trazione e compressione, impermeabilità, resistenza all'umidità e caratteristiche di tenuta completa. Sfruttando le caratteristiche di deformazione del FBG, questo sensore può essere inserito, bloccato, montato in superficie, incollato o incorporato nella struttura da misurare per eseguire il rilevamento e il monitoraggio della deformazione.

6000με sensore di deformazione a reticolo di Bragg in fibra  - FBG Strain Gauge - polymer material packaging - metal protection strain sensor - range 6000με/8000με

Questo prodotto è un sensore di deformazione a reticolo di Bragg in fibra ad alta gamma (estensimetro FBG) utilizzato per la misurazione della deformazione. Può essere utilizzato in una struttura a terminazione singola, dove viene inserito nell'oggetto da misurare per la misurazione della deformazione. Può anche essere utilizzato in una struttura a doppia terminazione, dove viene fissato con un supporto o incollato direttamente alla superficie per la misurazione della deformazione, consentendo la misurazione della deformazione multipunto quando collegato in serie. La struttura di questo prodotto è la stessa dei sensori di stress a reticolo di Bragg in fibra.

Panoramica del Prodotto:

The OFSCN® high-range sensore di deformazione a reticolo di Bragg in fibra  (L'estensimetro FBG) è costituito da connettori in fibra (FC, SC, LC, ST, ecc.), materiali ad alta elasticità e incapsulamento FBG a punto singolo. A seconda dei materiali utilizzati, può funzionare a temperatura ambiente o a una temperatura massima di 120 gradi Celsius (personalizzabile su richiesta).

Questo prodotto è caratterizzato da dimensioni ridotte, leggerezza, elevata resistenza a trazione e compressione, proprietà impermeabili e resistenti all'umidità e tenuta completa. Sfruttando le caratteristiche di deformazione del FBG, questo sensore può essere inserito, saldato, incollato o aderito all'interno o alla superficie della struttura di prova per il rilevamento e il monitoraggio della deformazione.

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.:

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (abbreviazione di DCYS) è un produttore professionale di sensori a reticolo in fibra, demodulatori a reticolo in fibra e software di sistema. Specializzato nella produzione di vari sensori a reticolo in fibra, inclusi sensori di temperatura, deformazione, stress, spostamento, vibrazione, forma, ecc. DCYS produce anche demodulatori a reticolo in fibra e può personalizzare e sviluppare il relativo software applicativo.

Demodulatore a reticolo di fibra consigliato:

Interrogatore a Reticolo di Bragg in Fibra - Demodulatore a Reticolo in Fibra Ottica - Analizzatore FBG ad Alta Velocità/Frequenza

Alias del Prodotto: 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.

Questo prodotto è un demodulatore FBG ad alta velocità/alta frequenza prodotto da Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®). Questo interrogatore è compatibile con tutte le specifiche e i modelli di OFSCN® Sensori FBG (compresi i sensori FBG di temperatura, stress e deformazione). È dotato di densità delle porte regolabile (4, 8, 16 e 32 canali), frequenze di aggiornamento elevate (10, 20, 50 e 100 Hz).

DCYS aiuta a eseguire la SHM delle turbine idriche:

Con la nostra competenza ed esperienza, DCYS può aiutare l’industria idroelettrica a risolvere alcune delle sfide nell’SHM delle turbine idrauliche.

大成永盛光纤光栅传感监测系统框图

Altri punti da chiarire:

In conclusione, la tecnologia di rilevamento dei reticoli in fibra ha mostrato un grande potenziale nel monitoraggio della salute strutturale delle turbine idrauliche nel settore idroelettrico. Grazie alla sua elevata precisione, sensibilità e affidabilità, è in grado di rilevare e diagnosticare vari tipi di problemi di salute strutturale, come fatica, fessurazioni, deformazione e disallineamento, in tempo reale e da remoto. Rispetto alle tecnologie di rilevamento tradizionali, la tecnologia di rilevamento a reticolo in fibra presenta numerosi vantaggi, tra cui dimensioni ridotte, leggerezza, facilità di installazione e bassi costi di manutenzione, che la rendono più adatta all'ambiente difficile e dinamico del settore idroelettrico.