Tecnologia de Sensoriamento FBG para SHM de Turbinas Hidráulicas

Hydropower is one of the major renewable energy sources that has been widely adopted in many countries. Water turbines are critical components of hydropower plants that convert water flow energy into mechanical energy to drive the generators. However, the operation of water turbines is subjected to various structural health issues that may affect their efficiency and safety. Therefore, Monitoramento da Saúde Estrutural (SHM) of water turbines has become increasingly important in the hydropower industry. 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 water turbines in the hydropower industry.

Princípio de Sensoriamento por Rede de Bragg em Fibra:

As redes de Bragg em fibra (FBGs) são estruturas periódicas inscritas no núcleo de uma fibra óptica. Essas estruturas refletem um comprimento de onda específico de luz, determinado pela periodicidade da rede. Quando a rede é submetida a deformação mecânica ou térmica, o comprimento de onda refletido muda de forma previsível. Monitorando o comprimento de onda refletido, podem ser detectadas mudanças na deformação, temperatura e outros parâmetros. 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 em Turbinas Hidráulicas:

As turbinas hidráulicas estão sujeitas a vários problemas de saúde estrutural, como trincas por fadiga, degradação de materiais, erosão por cavitação e danos induzidos por vibração. Esses problemas podem causar redução na eficiência e na produção das turbinas, e até levar a falhas catastróficas.

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 Hidráulicas é Necessário:

O SHM de turbinas hidráulicas é essencial para garantir sua operação segura e eficiente. Monitorando a saúde estrutural das turbinas hidráulicas, os operadores podem detectar os primeiros sinais de danos, avaliar a gravidade dos danos e planejar as atividades de manutenção e reparo adequadamente. Além disso, o SHM também pode ajudar a melhorar o projeto e a operação das turbinas hidráulicas, fornecendo feedback valioso sobre seu desempenho e confiabilidade.

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 Hidráulicas:

O SHM de turbinas hidráulicas é desafiador devido a vários fatores. Primeiramente, o ambiente operacional severo das turbinas hidráulicas, incluindo altas pressões, altas temperaturas e altos níveis de vibração, dificulta a instalação e manutenção dos sistemas de sensoriamento. Em segundo lugar, as geometrias e materiais complexos das turbinas hidráulicas exigem soluções de sensoriamento personalizadas que possam se adaptar a diferentes locais e condições de medição. Por último, a natureza em grande escala e distribuída das usinas hidrelétricas torna desafiador coletar e analisar a enorme quantidade de dados gerados pelos sistemas de sensoriamento.

Quais Problemas Podem ser Resolvidos pela Tecnologia de Sensoriamento FBG:

A tecnologia de sensoriamento FBG pode resolver alguns dos desafios enfrentados pelo SHM de turbinas hidráulicas. Primeiramente, os sensores FBG são de tamanho pequeno e podem ser facilmente embutidos na estrutura das turbinas hidráulicas, minimizando o impacto em seu desempenho. Em segundo lugar, os sensores FBG são altamente sensíveis e podem medir múltiplos parâmetros físicos simultaneamente, fornecendo informações abrangentes sobre a saúde estrutural das turbinas hidráulicas. Em terceiro lugar, os sensores FBG podem ser interconectados para formar um sistema de sensoriamento distribuído que pode cobrir uma grande área e detectar a propagação de danos em tempo real. Por último, os sensores FBG são imunes a interferências eletromagnéticas, tornando-os adequados para uso no ambiente severo das turbinas hidráulicas.

Recommended fiber grating  strain demodulator:

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 à 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 de superfície com acessórios correspondentes, aparafusado com furos perfurados para fixação, montagem adesiva na superfície, 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 selado. 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 acessório 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, leveza, 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 Rede 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 desmodulador FBG de alta velocidade/alta frequência fabricado pela 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, 20, 50 e 100 Hz).

DCYS Helps to do SHM of WaterTurbines:

With our expertise and experience, DCYS can help Indústria Hidrelétrica to solve some of the challenges in the SHM of water turbines.

大成永盛光纤光栅传感监测系统框图

Outros pontos precisam ser esclarecidos:

Concluindo, a tecnologia de detecção de grades de fibra mostrou grande potencial no monitoramento da saúde estrutural de turbinas hidráulicas na indústria hidrelétrica. Com sua alta precisão, sensibilidade e confiabilidade, ele pode detectar e diagnosticar vários tipos de problemas de saúde estrutural, como fadiga, trincas, deformação e desalinhamento, em tempo real e remotamente. Em comparação com as tecnologias de detecção tradicionais, a tecnologia de detecção de grades de fibra tem muitas vantagens, incluindo tamanho pequeno, peso leve, fácil instalação e baixo custo de manutenção, o que a torna mais adequada para o ambiente hostil e dinâmico da indústria hidrelétrica.