수력 터빈의 구조 건전성 모니터링을 위한 FBG 센싱 기술

수력발전은 많은 국가에서 널리 채택되고 있는 주요 재생에너지원 중 하나입니다. 수력 터빈은 물의 흐름 에너지를 기계 에너지로 변환하여 발전기를 구동하는 수력 발전소의 중요한 구성 요소입니다. 그러나 수력 터빈의 작동에는 효율성과 안전성에 영향을 미칠 수 있는 다양한 구조적 건전성 문제가 있습니다. 따라서 수력 발전 산업에서는 수력 터빈의 구조 상태 모니터링(SHM)이 점점 더 중요해지고 있습니다. 이 기사에서는 섬유 격자 감지 기술이 해결할 수 있는 문제와 Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(DCYS의 약자)가 수력 산업에서 수력 터빈의 SHM을 지원할 수 있는 방법에 대해 논의합니다.

광섬유 브래그 격자 센싱 원리:

광섬유 브래그 격자(FBG)는 광섬유 코어에 새겨진 주기적인 구조입니다. 이 구조는 격자의 주기에 의해 결정되는 특정 파장의 빛을 반사합니다. 격자에 기계적 또는 열적 변형이 가해지면 반사 파장이 예측 가능한 방식으로 변합니다. 반사 파장을 모니터링함으로써 변형률, 온도 및 기타 매개변수의 변화를 감지할 수 있습니다. FBG 센서는 변형률, 응력, 온도 및 진동을 포함한 다양한 매개변수를 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다.

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광섬유 브래그 격자 센싱 원리 - FBG 원리 - FBG 센서 원리 - FBG 온도 변형률 응력 진동 형상 센싱 원리

수력 터빈의 일반적인 구조 건전성 문제:

수력 터빈은 피로 균열, 재료 열화, 캐비테이션 침식 및 진동으로 인한 손상과 같은 다양한 구조 건전성 문제에 직면합니다. 이러한 문제는 터빈의 효율과 출력을 감소시키고 심각한 고장으로 이어질 수 있습니다.

OFSCN® 고범위 광섬유 브래그 격자(FBG) 스트레인 센서(스트레인 게이지)의 물리적 다이어그램 - 단일 종단, 길이 1m­­

수력 터빈의 구조 건전성 모니터링이 필요한 이유:

수력 터빈의 구조 건전성 모니터링은 안전하고 효율적인 운영을 보장하는 데 필수적입니다. 수력 터빈의 구조 건전성을 모니터링함으로써 운영자는 손상의 초기 징후를 감지하고, 손상의 심각성을 평가하며, 이에 따라 유지보수 및 수리 활동을 계획할 수 있습니다. 또한 구조 건전성 모니터링은 성능과 신뢰성에 대한 귀중한 피드백을 제공하여 수력 터빈의 설계와 운영을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

OFSCN® 6000με 광섬유 브래그 격자 스트레인 센서(직경 2.0mm FBG 스트레인 게이지)의 물리적 다이어그램­­

수력 터빈의 구조 건전성 모니터링의 어려움:

수력 터빈의 구조 건전성 모니터링은 여러 요인으로 인해 어렵습니다. 첫째, 높은 압력, 높은 온도 및 높은 진동 수준을 포함한 수력 터빈의 가혹한 작동 환경은 센싱 시스템의 설치 및 유지보수를 어렵게 만듭니다. 둘째, 수력 터빈의 복잡한 형상과 재료는 다양한 측정 위치와 조건에 적응할 수 있는 맞춤형 센싱 솔루션이 필요합니다. 마지막으로, 수력 발전소의 대규모 및 분산된 특성으로 인해 센싱 시스템에서 생성된 방대한 양의 데이터를 수집하고 분석하는 것이 어렵습니다.

FBG 센싱 기술로 해결할 수 있는 문제:

FBG 센싱 기술은 수력 터빈의 구조 건전성 모니터링이 직면한 몇 가지 문제를 해결할 수 있습니다. 첫째, FBG 센서는 크기가 작아 수력 터빈 구조에 쉽게 내장될 수 있어 성능에 미치는 영향을 최소화합니다. 둘째, FBG 센서는 매우 민감하며 여러 물리적 매개변수를 동시에 측정하여 수력 터빈의 구조 건전성에 대한 포괄적인 정보를 제공합니다. 셋째, FBG 센서는 함께 네트워킹되어 넓은 영역을 커버하고 손상 전파를 실시간으로 감지할 수 있는 분산 센싱 시스템을 형성할 수 있습니다. 마지막으로, FBG 센서는 전자기 간섭에 영향을 받지 않아 수력 터빈의 가혹한 환경에서 사용하기 적합합니다.

Recommended fiber grating  strain demodulator:

6000με 광섬유 브래그 격자 변형률 센서  - FBG Strain Gauge - polymer material packaging - metal protection strain sensor - range 6000με/8000με

이 제품은 변형률 측정에 사용되는 고범위 광섬유 브래그 격자 변형률 센서(FBG 변형률 게이지)입니다. 단일 종단 구조로 사용되어 측정 대상물에 삽입되어 변형률을 측정할 수 있습니다. 또한 양단 구조로 사용되어 고정구로 고정하거나 표면에 직접 접착하여 변형률을 측정할 수 있으며, 직렬로 연결하면 다중 지점 변형률 측정이 가능합니다. 이 제품의 구조는 광섬유 브래그 격자 응력 센서와 동일합니다.

제품 개요:

The OFSCN® high-range 광섬유 브래그 격자 변형률 센서  (FBG 변형률 게이지)는 광섬유 커넥터(FC, SC, LC, ST 등), 고탄성 재료 및 단일 지점 FBG 캡슐화로 구성됩니다. 사용되는 재료에 따라 상온 또는 최대 120도 섭씨(요청 시 맞춤 가능)에서 작동할 수 있습니다.

이 제품은 소형, 경량, 높은 인장 및 압축 강도, 방수 및 방습 특성, 완전 밀폐가 특징입니다. FBG의 변형률 특성을 활용하여 이 센서는 시험 구조물의 내부 또는 표면에 삽입, 용접, 접착 또는 부착되어 변형률 감지 및 모니터링을 수행할 수 있습니다.

6000με 광섬유 브래그 격자 변형률 센서  - FBG Strain Gauge - Metal Encapsulation - High Temperature FBG Strain Sensor

이 제품은 고탄성 합금 튜브에 캡슐화된 광섬유 브래그 격자 변형률 센서(FBG 변형률 게이지)로 변형률 측정에 사용됩니다. 대부분의 경우 단일 세그먼트 단일 종단 구조이거나 다중 세그먼트 단일 종단 구조로 제작될 수 있습니다. 드물게는 양단 구조일 수도 있습니다. 센서는 내방사선 광섬유 브래그 격자 변형률 센서 또는 내고온 광섬유 브래그 격자 변형률 센서로 맞춤 제작할 수 있습니다. 제품의 배치 방법은 지지 고정구에 따라 달라지며, 시험 대상에 직접 삽입하거나, 해당 고정구로 표면 용접 설치, 구멍을 뚫어 볼트 고정, 접착제 표면 장착, 스트랩으로 묶어 고정, 또는 클램프로 고정하는 등 다양한 설치 방법이 있습니다. 이 제품은 기본 구조 제품으로 FBG 변위 센서로 교정하거나 FBG 응력 센서로 사용할 수 있습니다.

OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor Product Summary:

The OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor (FBG 변형률 게이지)는 광섬유 커넥터(FC, SC, LC, ST 등), 고탄성 합금 튜브 및 단일 지점/다중 지점 FBG 캡슐화로 구성됩니다.

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

이 제품은 소형, 경량, 높은 인장 및 압축 강도, 방수, 방습 및 완전 밀폐 특성을 가지고 있습니다. FBG의 변형률 특성을 활용하여 이 센서는 측정 구조물에 삽입, 클램핑, 표면 장착, 접착 또는 내장되어 변형률 감지 및 모니터링을 수행할 수 있습니다.

베이징 다청 용성 테크놀로지 주식회사:

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(DCYS의 약자)는 광섬유 격자 센서, 광섬유 격자 복조기 및 시스템 소프트웨어 전문 제조업체입니다. 온도, 변형률, 응력, 변위, 진동, 형상 센서 등 다양한 섬유 격자 센서 생산을 전문으로 하는 DCYS는 섬유 격자 복조기도 생산하고 관련 응용 소프트웨어를 맞춤화하고 개발할 수 있습니다.

추천 광섬유 격자 복조기:

광섬유 브래그 격자 인터로게이터 - 광섬유 격자 복조기 - 고속/고주파 FBG 분석기

제품 별칭: 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.

본 제품은 에서 제작한 고속/고주파 FBG Demodulator 입니다. 베이징 Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®). 이 질문기는 모든 사양 및 모델과 호환됩니다. OFSCN® FBG 센서 (온도, 응력 및 변형률 FBG 센서 포함) 조정 가능한 포트 밀도(4, 8, 16, 32채널), 높은 재생률(10, 20, 50, 100Hz).

DCYS는 WaterTurbine의 SHM을 수행하는 데 도움이 됩니다.

당사의 전문 지식과 경험을 바탕으로 DCYS는 수력 발전 산업이 수력 터빈 SHM의 일부 과제를 해결하도록 도울 수 있습니다.

大成永盛光纤光栅传感监测系统框图

기타 사항을 명확히 해야 합니다.

결론적으로, 섬유 격자 감지 기술은 수력 발전 산업에서 수력 터빈의 구조 상태 모니터링에 큰 잠재력을 보여주었습니다. 높은 정확도, 감도 및 신뢰성을 통해 피로, 균열, 변형, 정렬 불량 등 다양한 유형의 구조적 상태 문제를 실시간 및 원격으로 감지하고 진단할 수 있습니다. 기존 감지 기술과 비교하여 섬유 격자 감지 기술은 작은 크기, 가벼운 무게, 쉬운 설치, 낮은 유지 관리 비용 등 많은 장점을 갖고 있어 수력 발전 산업의 가혹하고 역동적인 환경에 더 적합합니다.