Tecnologia de Sensoriamento FBG para SHM de Turbinas Eólicas

Wind turbines are complex machines that require regular maintenance and monitoring to ensure optimal performance and prevent failures. Monitoramento da Saúde Estrutural (SHM) of wind turbines is a critical aspect of their maintenance and involves the detection and assessment of potential structural defects or damage. Fiber grating sensing technology has emerged as a promising tool for SHM due to its high sensitivity, durability, and ability to withstand harsh environmental conditions. 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 SHM of wind turbines in the new energy industry.

Princípio de Sensoriamento por Rede de Bragg em Fibra:

As redes de Bragg em fibra (FBGs) são estruturas periódicas gravadas no núcleo de uma fibra óptica. Essas estruturas refletem um comprimento de onda específico da luz, determinado pela periodicidade da grade. Quando a grade é submetida a deformação mecânica ou térmica, o comprimento de onda refletido muda de maneira previsível. Monitorando o comprimento de onda refletido, podem ser detectadas mudanças na deformação, temperatura e outros parâmetros. Os sensores FBG podem ser usados para monitorar uma ampla gama de parâmetros, incluindo deformação, tensão, temperatura e vibração.

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Princípio de Sensoriamento por Rede de Bragg em Fibra - Princípio FBG - Princípio do Sensor FBG - Princípio de Sensoriamento de Temperatura, Deformação, Tensão, Vibração e Forma por FBG

Problemas Comuns de Saúde Estrutural de Turbinas Eólicas:

As turbinas eólicas estão sujeitas a vários problemas de saúde estrutural, como erosão das pás, descargas atmosféricas e fadiga. Esses problemas podem levar a rachaduras, delaminação ou outros danos que podem afetar o desempenho e a segurança da turbina eólica. A detecção precoce e a avaliação desses problemas são críticas para evitar falhas catastróficas e otimizar o desempenho da turbina.

Diagrama físico do sensor de tensão de rede de Bragg de fibra de alto alcance (FBG) OFSCN® (medidor de tensão) - extremidade única, comprimento 1m­­

Por que o SHM de Turbinas Eólicas é Necessário na Indústria de Novas Energias:

A energia eólica é uma indústria em rápido crescimento, e as turbinas eólicas estão se tornando maiores e mais complexas. A falha de uma única turbina pode resultar em perdas financeiras significativas, paradas e impactos negativos no meio ambiente. O monitoramento da saúde estrutural das turbinas eólicas pode ajudar a prevenir essas falhas e otimizar seu desempenho, levando a maior confiabilidade e eficiência.

Diagrama físico do sensor de deformação de rede de Bragg de fibra OFSCN® 6000με (medidor de tensão FBG de 2,0 mm de diâmetro)­­

Dificuldades no SHM de Turbinas Eólicas na Indústria de Novas Energias:

As turbinas eólicas estão localizadas em ambientes adversos, tornando o monitoramento desafiador. Técnicas tradicionais de monitoramento, como extensômetros ou acelerômetros, podem não ser adequadas devido à sua suscetibilidade a danos, corrosão ou temperaturas extremas. Além disso, a complexidade da estrutura da turbina eólica e a necessidade de monitoramento em tempo real e de longo prazo apresentam desafios significativos.

Quais Problemas Podem ser Resolvidos pela Tecnologia de Sensoriamento FBG:

A tecnologia de sensoriamento por rede de fibra oferece várias vantagens para o SHM de turbinas eólicas. É altamente sensível, precisa e pode suportar condições ambientais adversas. Os sensores de rede de fibra podem ser embutidos na estrutura da turbina eólica, permitindo o monitoramento contínuo e de longo prazo da temperatura, deformação e outros parâmetros. Esta tecnologia pode detectar danos em estágio inicial, permitindo manutenção e reparo rápidos, reduzindo o risco de falha catastrófica e aumentando a vida útil da turbina.

Sensores de deformação por rede de fibra recomendados:

6000με sensor de deformação por rede de Bragg em fibra  - FBG Strain Gauge - Metal Encapsulation - High Temperature FBG Strain Sensor

O produto é um sensor de deformação por rede de Bragg em fibra (extensômetro FBG) encapsulado em tubo de liga de alta elasticidade, usado para medição de deformação. Na maioria dos casos, é uma estrutura de segmento único e extremidade única, ou pode ser produzido como uma estrutura de múltiplos segmentos e extremidade única. Em alguns casos, também pode ser uma estrutura de extremidade dupla. O sensor pode ser personalizado como sensor de deformação por rede de Bragg em fibra resistente a radiação ou sensor de deformação por rede de Bragg em fibra resistente a altas temperaturas. O método de implantação do produto depende dos acessórios de suporte, podendo ser inserido diretamente no objeto de teste, ou instalado por soldagem superficial com acessórios correspondentes, aparafusado com furos perfurados para fixação, montagem superficial adesiva, amarrado com cintas para fixação, ou fixado com grampos, entre vários métodos de instalação. Este produto é um produto estrutural básico, que pode ser calibrado como um sensor de deslocamento FBG, ou usado como um sensor de tensão FBG.

OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor Product Summary:

The OFSCN® 6000με FBG Strain Sensor (Extensômetro FBG) é composto por conectores de fibra óptica (FC, SC, LC, ST, etc.), tubos de liga de alta elasticidade e encapsulamento FBG de ponto único/múltiplos pontos.

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

Este produto apresenta tamanho pequeno, leveza, alta resistência à tração e compressão, características à prova d'água, à prova de umidade e totalmente vedado. Utilizando as características de deformação do FBG, este sensor pode ser inserido, fixado, montado na superfície, colado ou embutido na estrutura medida para realizar detecção e monitoramento de deformação.

6000με sensor de deformação por rede de Bragg em fibra  - FBG Strain Gauge - polymer material packaging - metal protection strain sensor - range 6000με/8000με

Este produto é um sensor de deformação por rede de Bragg em fibra de alta faixa (extensômetro FBG) usado para medição de deformação. Pode ser usado em uma estrutura de extremidade única, onde é inserido no objeto a ser medido para medição de deformação. Também pode ser usado em uma estrutura de extremidade dupla, onde é fixado com um suporte ou colado diretamente na superfície para medição de deformação, permitindo medição de deformação em múltiplos pontos quando conectado em série. A estrutura deste produto é a mesma dos sensores de tensão por rede de Bragg em fibra.

Visão Geral do Produto:

The OFSCN® high-range sensor de deformação por rede de Bragg em fibra  (Extensômetro FBG) consiste em conectores de fibra (FC, SC, LC, ST, etc.), materiais de alta elasticidade e encapsulamento FBG de ponto único. Dependendo dos materiais utilizados, pode funcionar à temperatura ambiente ou a uma temperatura máxima de 120 graus Celsius (personalizável mediante solicitação).

Este produto é caracterizado por seu tamanho pequeno, peso leve, alta resistência à tração e compressão, propriedades à prova d'água e umidade, e vedação total. Utilizando as características de deformação do FBG, este sensor pode ser inserido, soldado, colado ou aderido ao interior ou superfície da estrutura de teste para detecção e monitoramento de deformação.

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 e 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, e can customize e develop related application software.

Demodulador de rede de fibra recomendado:

Interrogador de Rede de Bragg em Fibra - Demodulador de Grade de Fibra Óptica - Analisador FBG de Alta Velocidade/Frequência

Alias do Produto: 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.

Este produto é um Demodulador FBG de Alta Velocidade/Alta Frequência fabricado por Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®). Este interrogador é compatível com todas as especificações e modelos de OFSCN® sensores FBG (incluindo sensores FBG de Temperatura, Tensão e Deformação). Possui densidade de porta ajustável (4, 8, 16 e 32 canais), altas taxas de atualização (10).

DCYS Helps to do SHM of Wind Turbines:

With our expertise in fiber grating sensing technology, DCYS can help Indústria de Novas Energias solve some of the challenges associated with SHM of wind turbines.

大成永盛光纤光栅传感监测系统框图

大成永盛光纤光栅传感监测系统框图

Outros pontos precisam ser esclarecidos:

Aviso 1: O Monitoramento da Integridade Estrutural (SHM) de turbinas eólicas é um campo multidisciplinar que requer colaboração entre engenheiros, físicos e cientistas da computação. Embora a tecnologia de detecção de grade de fibra óptica tenha diversas vantagens, ela não é uma solução única e pode exigir outras tecnologias de monitoramento em certos casos. Além disso, embora o SHM possa melhorar a segurança e a eficiência das turbinas eólicas, não pode substituir trabalhos regulares de manutenção e reparação.


Notice 2: Fiber optic grating sensing technology is a rapidly evolving field that is continuously being researched and developed. Therefore, we can expect to see further development of this technology in the application of wind turbine SHM in Indústria de Novas Energias. With the support of innovative companies like DCYS, we can continue to improve the safety and efficiency of wind turbines and support the development of the renewable energy industry.