光ファイバ式ひずみゲージ(光学式ひずみゲージ)による構造計測

状態監視システム(CMS: コンディションモニタリングシステム) は、長期間にわたり設備の損傷を早期に検出するシステムで、早期発見による損傷拡大の防止や、交換部品の先行手配などによる風力発電所の利用率の向上を目的としています。また将来は、ブレード、タワー、基礎部分などの重要部分も監視する計画です。 そこで、電気技術に代わる手段として光ファイバセンサ技術が注目されています。

長い間、橘梁やビルなどの建造物の構造や状態の監視は研究開発の対象になってきました。  HBMは60年以上にわたり、応力分析の専門家として計測チェーン対応するソリューションを提供してきました。 この分野に関しては多数の試験結果が既に発表されています。 [1], [2], [3]

CMSによるフェールセーフ・メンテナンス

風力発電所(WPP)における状態監視システム(CMS)の目的は、長期的な設備稼働率の向上です。主に実際の荷重履歴に基づいて、「フェールセーフ・メンテナンス」を実施します。 このタイプのCMSは、2005年以降GL Offshore Guideline(4) により、海上の風エネルギシステムには装備することが義務となりましたが、まだ駆動系だけが対象です。様々な公認団体(例:DNV GL Renewables Certification)や他の関連専門グループは、将来、風力エネルギシステム他の重要コンポーネントに対しても、CMSが広がることを期待しています。例えばブレード、タワー、基礎などです。[5]; [6]

そこで、電気技術に代わる手段として光センサ技術が注目されています。 光センサ技術は多くの利点を持っており、既にこの方式が大きく役立っています:

  • 動的負荷に対する高い安定性、結果としての長い製品寿命(問題点:強度なひずみ) [7]
  • 非導電性材料の為落雷の影響を受けない、よって計測機構や電子回路が破壊されない
  • EMC干渉がない(電磁信号干渉とグラウンドループなど)
  • 銅線ケーブル配線と比較して、コストや重量を低減できる

References:

[1] Henke, V. "Monitoring the Reichenbach and Albrechtsgraben viaducts"; RAM; Reports in applied measurement, No. 1/2007; pages 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

[3] Gommola, G.; "Are our bridges safe? bridge monitoring with measurement technology from HBM," pp. 22-23; HBM customer magazine "hotline" issue 1/2012

[4] Germanischer Lloyd: Guideline for the Certification of Offshore Wind Turbines, 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

[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

[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

[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

[9] Haase, K.-H.: Underwater application of strain gauges, 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

HBMへのお問合せ HBMやHBMの製品について「もっと詳しく知りたい」、「わからないことがある」、「こんな製品を探している」などございましたら、お気軽に下記お問合せフォームでご連絡ください。