1
挑戰(zhàn)及任務(wù)
現(xiàn)如今,發(fā)電領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。如何戰(zhàn)勝其他類型的發(fā)電裝置,脫穎而出,是對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的一大挑戰(zhàn)。因此,在利用風(fēng)能發(fā)電時(shí),盡可能地保持低損耗是非常重要的。
轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計(jì)在這里起著重要的作用,它的設(shè)計(jì)必須盡可能少地產(chǎn)生施加制動(dòng)效應(yīng)的渦流。測(cè)量轉(zhuǎn)子葉片的加速度可以幫助轉(zhuǎn)子葉片上的渦流形成,因?yàn)檫@些轉(zhuǎn)子葉片是振動(dòng)的。
現(xiàn)在的任務(wù)就是開發(fā)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng),檢測(cè)發(fā)生的振動(dòng)并將其傳輸?shù)皆u(píng)估系統(tǒng)。要特別注意的是,由于存在高電壓和高電流,所有電氣傳感器無法提供可靠的數(shù)據(jù),因此無法使用。
2
解決方法
光纖測(cè)量系統(tǒng)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇,它能提供可靠的測(cè)量值,不受發(fā)生的干擾變量的影響。測(cè)量頭(圖2)安裝在轉(zhuǎn)子葉片上,光纖電纜沿轉(zhuǎn)子葉片導(dǎo)向輪轂。系統(tǒng)裝有激光源和評(píng)估電子設(shè)備的控制器(圖3)。
圖2:MEMS加速度傳感器
圖3:光纖控制器
評(píng)估單元提供與100mV/g加速度成比例的模擬信號(hào),用以進(jìn)一步處理,記錄轉(zhuǎn)子葉片位置和速度,測(cè)量的最大加速度為50g。獲得的數(shù)據(jù)用于優(yōu)化不同風(fēng)力條件下的葉片形狀和轉(zhuǎn)子葉片位置。
3
測(cè)量原理
圖4: MEMS傳感器截面
圖.5: 反射光束的不同光強(qiáng)度
其核心是具有反射表面的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))。入射光束通過棱鏡引導(dǎo)到鏡子上,使反射光束以最大強(qiáng)度耦合到返回的光纖中。如果鏡子通過從外部作用的加速度改變其軸線,則反射光束會(huì)偏轉(zhuǎn),并且在評(píng)估單元中測(cè)量的光強(qiáng)度會(huì)降低。光強(qiáng)度的降低與從外部作用的加速度成正比。
4
重要數(shù)據(jù)
加速度 |
100mV/g pk-pk(峰峰值) |
溫度范圍 |
-40°C 至 200°C |
防護(hù)等級(jí) |
IP67 |
傳感器電纜 |
PEEK/PTFE |
光纖連接器 |
F04 PC 雙工 |
傳感器電纜長(zhǎng)度 |
6m(標(biāo)準(zhǔn)電纜) |
玻璃纖維 |
100/125/250 μm |
隔離傳感器-電子設(shè)備 |
65kV RMS(有效值) |
磁抗干擾 |
100% |
審核編輯 黃昊宇
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