Misurazioni strutturali con gli estensimetri ottici

I Sistemi di Monitoraggio della Condizione (CMS) sono progettati per garantire l'efficienza a lungo termine degli impianti di energia eolica. In futuro essi monitoreranno anche componenti importanti quali le pale dei rotori, le torri e le fondamenta. Quale alternativa alla tecnologia elettrica, l'obiettivo si sta spostando verso la tecnologia dei sensori ottici.

Il monitoraggio della struttura e della condizione sui manufatti quali i ponti e gli edifici è già stato da lungo tempo l'oggetto di ricerche e sviluppi. Da oltre 6 decenni la HBM è specializzata nell'analisi sperimentale delle sollecitazioni, fornendo soluzioni perfettamente centrate per tali compiti lungo l'intera catena di misura. In questo settore sono già stati pubblicati numerosi risultati delle indagini effettuate. [1], [2], [3]

Il CMS consente una manutenzione a prova di guasti

Lo scopo dei Sistemi di Monitoraggio della Condizione (CMS) negli Impianti di Energia Eolica (WPP) è quello di garantire la loro efficienza a lungo termine. Tali sistemi offrono agli operatori la possibilità di praticare anche la "manutenzione a prova di guasti", basata principalmente sulla storia dei carichi realmente accaduti. Fin dal 2005, questo tipo di CMS è diventato obbligatorio per i sistemi di energia eolica offshore (in mare aperto) secondo la Linea guida GL Offshore [4], ma inizialmente richiesto solo per il gruppo di trasmissione. I vari Enti di Certificazione (ad esempio il DNV GL Renewables Certification) ed altri importanti gruppi di esperti, stanno cercando di espandere in futuro il CMS per monitorare altri importanti componenti dei sistemi di energia eolica. Per esempio, includendo le pale del rotore, le torri  le fondamenta. [5]; [6]

Quale alternativa alla tecnologia elettrica, la tecnologia dei sensori ottici è caratterizzata da numerosi vantaggi, che hanno  contribuito a renderla già largamente diffusa:

  • L'elevata stabilità dei sensori a fibra ottica ai carichi alternati comporta una lunga vita operativa (argomento rilevante: alte deformazioni). [7]
  • Non esistono problemi causati dalla caduta fulmini e perciò non vi è alcun pericolo che vengano distrutte la tecnologia e l'elettronica di misura.
  • Non si verificano disturbi EMC (interferenze elettromagnetiche, loop di massa. ecc.).
  • cavi a fibra ottica, rispetto a quelli di collegamento di rame, comportano la riduzione dei costi, il minor impegno di cablaggio e a riduzione del loro peso.

Bibliografia:

[1] Henke, V. "Monitoring the Reichenbach and Albrechtsgraben viaducts"; RAM; Reports in applied measurement, No. 1/2007; pages 10-20, Darmstadt, 2007 ("Monitoraggio dei viadotti Reichenbach ed Albrechtsgraben";  RAM; Reports in applied measurement, No. 1/2007; pagine 10-20, Darmstadt, 2007)  

[2] Liebig, J. P.; Menze, O.: "Keeping an eye on the effects of heavy goods traffic: long-term monitoring of a prestressed concrete bridge," HBM application report 10/2009, Darmstadt, 2009 ("Tenendo conto degli effetti del traffico pesante di merci: monitoraggio a lungo termine di un ponte di cemento precompresso", rapporto applicazioni HBM 10/2009, Darmstadt, 2009)    

[3] Gommola, G.; "Are our bridges safe? bridge monitoring with measurement technology from HBM," pp. 22-23; HBM customer magazine "hotline" issue 1/2012 ("Sono sicuri i nostri ponti? Monitoraggio con la tecnologia di misura UBM", pagine 22-23; edizione 1/2012 dello HBM customer magazine "hotline")    

[4] Germanischer Lloyd: Guideline for the Certification of Offshore Wind Turbines, 2005 (Lloyd Tedesco: Linea guida per la Certificazione delle Turbine Eoliche Offshore, 2005) 

[5] Steingröver, K.; et al. "Condition Monitoring Systems for Wind Turbines: Current status and outlook on future developments from the perspective of certification"; VDI report on "Vibrations in wind turbines," Bremen, 2010 (Sistemi di Monitoraggio Condizione per le Turbine Eoliche: Stato corrente e sguardo sugli sviluppi futuri dalla prospettiva della certificazione"; rapporto VDI su "Vibrations in wind turbines," Brema, 2010)    

[6] Steingröver, K.; et al. "CMS für Windenergieanlagen aus Sicht der Zertifizierer" [CMS for wind energy systems from the point of view of the certifier] "ECONOMIC ENGINEERING" Journal, issue 5/2012, Göller Publishing house, Baden-Baden ("CMS per gli Impianti di Energia Eolica dal Punto di Vista della Certificazione"; "ECONOMIC ENGINEERING" Journal, edizione 5/2012, Göller Publishing house, Baden-Baden)  

[7] Frieling, G.; Walther, F.: Tensile and fatigue properties of Fiber-Bragg-Grating (FBG) Sensors. In: Sensors & Transducers Journal 154 (2013), No. 7, p. 143-148 (Proprietà alla trazione ed alla fatica dei Sensori a Reticolo di Fibra di Bragg. Nel: Sensors & Transducers Journal 154 (2013), No. 7, pagine 143-148)  

[8] Zerbst, S.; Knops, M.; Haase, K.-H.; Rolfes, R.: "Schadensfrüherkennung an Rotorblättern von Windkraftanlagen" [Early detection of damage on rotor blades of wind power plants], Lightweight Design issue 2010-04, Vieweg +Teubner, Wiesbaden ("Riconoscimento Precoce dei Danni sulle Pale del Rotore degli Impianti di Energia Eolica"; Lightweight Design edizione 2010-04, Vieweg +Teubner, Wiesbaden)  

[9] Haase, K.-H.: Underwater application of strain gauges, UK Environmental, 2004. (Applicazione subacquea degli estensimetri; UK Environmental, 2004.)

[10] HBM [online]. www.hbm.com, 2014. OptiMet by HBM (jv)

* Dr. Karl-Heinz Haase, Product and Application Manager Optical Technology & Asset Monitoring; Dr. André Schäfer, Product and Application Manager Calibration / Wind Energy; Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH

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