HK-MR660系列：风力涡轮机的叶片加速度监测

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挑战及任务

现如今，发电领域的竞争十分激烈。如何战胜其他类型的发电装置，脱颖而出，是对风力涡轮机的一大挑战。因此，在利用风能发电时，尽可能地保持低损耗是非常重要的。

转子叶片的设计在这里起着重要的作用，它的设计必须尽可能少地产生施加制动效应的涡流。测量转子叶片的加速度可以帮助转子叶片上的涡流形成，因为这些转子叶片是振动的。

现在的任务就是开发一个测量系统，检测发生的振动并将其传输到评估系统。要特别注意的是，由于存在高电压和高电流，所有电气传感器无法提供可靠的数据，因此无法使用。

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解决方法

光纤测量系统是一个不错的选择，它能提供可靠的测量值，不受发生的干扰变量的影响。测量头（图2）安装在转子叶片上，光纤电缆沿转子叶片导向轮毂。系统装有激光源和评估电子设备的控制器（图3）。

图2：MEMS加速度传感器

图3：光纤控制器

评估单元提供与100mV/g加速度成比例的模拟信号，用以进一步处理，记录转子叶片位置和速度，测量的最大加速度为50g。获得的数据用于优化不同风力条件下的叶片形状和转子叶片位置。

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测量原理

图4: MEMS传感器截面

图.5: 反射光束的不同光强度

其核心是具有反射表面的MEMS（微机电系统）。入射光束通过棱镜引导到镜子上，使反射光束以最大强度耦合到返回的光纤中。如果镜子通过从外部作用的加速度改变其轴线，则反射光束会偏转，并且在评估单元中测量的光强度会降低。光强度的降低与从外部作用的加速度成正比。

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重要数据

 

加速度	100mV/g pk-pk(峰峰值）
温度范围	-40°C 至 200°C
防护等级	IP67
传感器电缆	PEEK/PTFE
光纤连接器	F04 PC 双工
传感器电缆长度	6m（标准电缆）
玻璃纤维	100/125/250 µm
隔离传感器-电子设备	65kV RMS（有效值）
磁抗干扰	100%

 

审核编辑 黄昊宇