옵티컬 스트레인 게이지 (Optical strain gauge)에 의한 구조 측정

상태 감지 시스템(Condition monitoring System)은 풍력 발전소의 효율 을 장기적으로 확보하도록 설계되었습니다. 향후 이 시스템은 로터 날개, 탑 및 받침대 등의 중요한 구성품도 감시하게 됩니다. 여기서 초점은 전기 기술의 대안인 옵티컬 센서 기술(optical sensor technology)로 옮겨 갑니다.

교량 및 건물 등의 구조물에 대한 구조 및 상태 감시 시스템은 오랜 기간 연구개발의 주제였습니다. HBM사는 실험 응력 분석 분야에서 60년 넘에 전문 기업으로 활동하면서, 전체 측정 사슬에서 이 분야에 정확하게 합치되는 솔루션을 제공해 왔으며, 이 분야에서 수 많은 실험 결과를 발표한 바 있습니다. [1]. [2], [3]

고장안전 정비를 가능하게 하는 CMS

풍력 발전소(WPP) 분야의 상태 감시 시스템 (Condition Monitoring System - CMS)의 목적은 발전소의 장기 효율 확보 입니다. CMS는 또한 조작자들이 실제로 발생한 부하 이력 에 주로 기초를 두는 "고장안전 정비"를 실시할 수 있게 해줍니다. 이 유형의 CMS는 GL 연안 지침[4] 에 따라 2005년 이래로 연안 풍력 시스템에 의무화되었지만, 처음에는 구동렬(drive train)에만 요구되었습니다. 다양한 인증 기관(예: DNV GL 재생가능 인증) 및 기타 유관 전문가 그룹은 향후 CMS가 풍력 시스템의 다른 중요 구성품 감시까지 확대될 것으로 기대하고 있습니다. 이는 로터(rotor), 날개, 탑 및 받침대 등을 포함합니다. [5]; [6]

여기서 주목할 만한 점은 전기기술의 대안인 옵티컬센서 기술 입니다. 옵티컬 센서 기술에는 이 접근법을 정립하는데 이미 크게 기여한 많은 장점이 있습니다.

스트레인 계측시, 옵티컬 스트레인게이지는 매우 안정적으로 오랜기간 사용가능 합니다.
낙뢰 문제가 없으며, 따라서 측정 장치 및 전자장치가 파손될 위험이 없습니다.
EMC 간섭이 발생하지 않습니다 (전자기 신호 간섭 및 접지 루프 등).
구리선(copper) 연결 케이블에 비해 중량 뿐 아니라 원가 및 자재 경상비도 줄일 수 있습니다.

참고문헌:

[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/HBK Website, 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