עיצוב, מיכשור ופרוטוקולי שימוש עבור מופץ באתרו כתמים תרמיים מקומיים ניטור סלילים חשמליים באמצעות FBG חיישן ריבוב

ניטור נקודות חמות תרמיות בתוך סלילים חשמליים הוא קריטי באזור מוליך החשמל מכיוון שהוא מאפשר הבנה טובה בהרבה של בריאות המכשיר, אורך החיים הנותר והקרבה למגבלות התכנון. הטכניקה המוטורית מאפשרת ניטור ממונע של נקודות חמות תרמיות בתוך מבנה סליל חשמלי המבוסס על יישום של חיסון אלקטרומגנטי מרובה עוצמה על ידי חישה סיבים אופטיים. ביצועי החישה המתקדמים של FPG המתוארים בסרטון זה הם ייחודיים ואינם יכולים להיות דומות מאוד ליישום של חיישנים קונבנציונליים כגון זוגות תרמיים פעילים או יישום של טכניקות הערכה תרמית מבוססות התנגדות.

חיישני FBG מגיבים מטבעם לגירוי תרמי ומכאני והם שבירים. לפיכך, היישום שלהם עבור חישה תרמית קרובה עם מבני סליל חשמלי דורש הליך מיוחד מוסבר בפרוטוקול זה. תחילה זהה את תכנון החיישן ואת המפרטים בהתבסס על מבנה סליל היעד שלך ועל תכונות מערכת החקירה.

סליל הבדיקה המוצג כאן הוא מנוע IEEE Class H סטנדרטי האופייני לסלילים של מכונות חשמליות. בעת תכנון מסך חישה להבטיח כי סיבי חישה אופטיים נשאר פעיל בסביבות תרמיות ומכאניות אופייני של יישומי חישת סליל הפצע. שימוש בסיבים הסטנדרטיים של פוליאמיד במצב יחיד שאינם רגישים לכיפוף מבטיח שהחיישן מסוגל לפעול בטמפרטורות העולות על 200 מעלות צלזיוס וכי יש לו את המאפיינים המכניים המאפשרים לו להיות כפוף להתאים לגיאומטריית סליל הרצויה.

ביישום זה, ארבע נקודות חישה תרמית יותקנו בארבעה מיקומי מרכז חתך סליל בדיקה. מיקומי חישה בודדים מזוהים על סמך תקני הניטור התרמי הסמוי שלהם עבור מכונות חשמליות. המרחק בין ראשי החישה מבוסס על הגיאומטריה של הסליל ועל מיקומי החישה הבוחרים.

לאחר מכן, ציין ראשי FBG בודדים להיות חמישה מילימטרים אורך מדורג עם אורכי גל שונים במים במרחב ברוחב פס מ 1529 כדי 1560 ננומטר כדי להתאים את דירוג החוקר המסחרי בשימוש ולמנוע הפרעות אורכי גל שהוזזו. כאן אורך הסיב הכולל מצוין 1.5 מטר. ה-1.2 מטרים הראשונים נארזים בטפלון ומאפשרים חיבור למכשיר החוקר החיצוני.

האורך הנוסף של 3 מטרים מכיל את ארבעת ראשי חישה לא ארוזים. מוצג בסרטון זה הוא חיישן המערך שצוין, אשר יוצר מסחרית. תחילה, הסר את מכסה המגן ממחבר FC/APC פראי.

לאחר מכן נקה את פני קצה המחבר על-ידי ניגובו בעדינות באמצעות מנקה מחברים אופטי. לאחר מכן ודא כי keyway מיושר כראוי ולחבר את מחבר בדיקה FBG ניקה למחבר ערוץ החוקר. הפעל את החוקר והפעל את תוכנת התצורה.

בכרטיסיית הגדרת המכשיר, שים לב לספקטרום אורך הגל המוחזר מגשושית מערך FBG. יש לצפות בארבע פסגות בספקטרום הערוצים הקשורים. בתוכנה, הגדר את תדר הדגימה ל- 10 הרץ והגדר גבולות ספקטרום בין FBG כדי למנוע הפרעות מדידה.

לאחר מכן, בהגדרת המדידה, תן שם לראשי FBG כ- FBG-1, FBG-2, FBG-3 ו- FBG-4. בחר את אורכי הגל כסוג של כמות שתוצג באופן גרפי בשלב זה. כראוי לארוז את אזור חישה שבו ראשי FBG מוטבעים בסיבי המערך באמצעות נימי להציץ.

פעולה זו תגן על סיבי הזכוכית ותבטיח כי ראש החישה מבודד מפני העירור המכאני ותניב חיישן תגובה תרמי בלעדי. חותכים אורך נאות של צינורות הצצה מסחרית לאורך מבנה סליל היעד עם כמה סנטימטרים נוספים כדי לאפשר החדרת סיבים כדי לכסות את טפלון להציץ מפרק נימי. לאחר מכן, יש לבצע מדידות זהירות של מערך ה-FBG והצצה נימי כדי לזהות במדויק מיקומי חישה על המשטח החיצוני של נימי הציצה.

זה מאפשר מיקום של ראשי חישה FBG במקומות היעד בתוך סליל מבחן המנוע. לאחר מכן, הכינו צינור כיווץ בגודל מתאים לשימוש מאוחר יותר. הכנס את אזור חישת הסיבים לתוך נימי הצצה ושמור על חיבור הצצה וטפלון באמצעות סרט קפטון.

כייל את חיישן מערך ה- FBG הארוז על-ידי החדרתו לתא התרמי כדי לחלץ את הטמפרטורה הדיסקרטית שלו לעומת נקודות אורך גל. אזור החישה של מערך FBG נוצר בהתבסס על הגיאומטריה של הסליל. לאחר מכן, חבר את הסיב האופטי המדורג לחוקר והשיק את שגרת התוכנה החוקרת שהוגדרה מראש.

להפעיל את התנור ברצף של נקודות מצב יציב תרמי, ליצור טבלה מן אורכי הגל רפלקטיבי נמדד של כל FBG בודדים במערך. לכל טמפרטורה קבועה, לחקות אותו בתא. לאחר מכן, השתמש באורך הגל המוזז המתועד לעומת מדידות הטמפרטורה כדי לקבוע את עקומות ההזזה האופטימליות של אורך הגל בטמפרטורה ואת מקדמיהן עבור כל FBG.

הזן את המקדמים המחושבים בהגדרות הרלוונטיות של תוכנת החוקר כדי לאפשר מדידות טמפרטורה מקוונות ממערך FBG. ראשית, לבנות מכשיר סליל הפצע אקראי מוטורית. כדי להשיג זאת, הגדר את סליל חוט הנחושת הנבחר Class H enameled במכשיר הרוח וחצי מהסליל מסתובב במהירות נמוכה.

לאחר מכן, להתאים את נימי הצצה מוכן במרכז סליל באמצעות סרט קפטון. לאחר מיקום נכון, רוח שאר סליל פונה. מניחים את סליל סיים לתוך מסגרת המנוע.

לאחר מכן, לקשור את סליל המנועים ואת פיתלים. עם מערך FBG מחובר לחוקר, בזהירות להכניס את סיבי אזור חישה לתוך נימי הצצה עד פתחי הסוף של טפלון נימים להציץ נמצאים במגע. להזיז את צינור להתכווץ כדי לכסות את הקצוות נימי כראוי ראש זה עד התאמה הרצויה מושגת.

כדי להתחיל בבדיקה הסטטית, חבר את המנוע לספק כוח DC וחבר את ספק הכוח DC כדי להזריק את המנוע עם זרם DC. שיא מדידות עד שיווי המשקל התרמי סליל המנוע הוא הגיע. לאחר מכן, בצע בדיקת מצב תרמית לא אחידה.

לבדיקה זו, תחילה יש לסובב את סליל החוץ המכיל 20 סיבובים סביב מקטע סליל בדיקה שנבחר. כאשר סליל חיצוני מחובר לספק כוח DC נפרד, להמריץ את המנוע עם אותו זרם DC המשמש בבדיקה הסטטית. לאחר שיווי המשקל התרמי הוא הגיע, להתחיל להקליט מדידות תרמיות.

לבסוף, להמריץ את סליל חיצוני עם זרם DC כדי לספק מצב תרמי לא אחיד על ידי אספקת העירור התרמי מקומי על סליל הבדיקה. הפסק את מדידות ההקלטה לאחר שיווי המשקל התרמי. במהלך בדיקה תרמית סטטית מייצגת זו, ארבע קריאות הטמפרטורה הפנימיות נלקחו על ידי ראשי FBG מערך בהתאמה במקומות סליל המקביל שלהם.

הקריאות דומות מאוד עם שונות קלה בין המדידות הבודדות המתועדות של פחות מ -1.5 מעלות צלזיוס. לאחר סליל 20 סיבוב חיצוני היה נרגש, לחקות מצב סליל לא אחיד בתוך מבנה סליל, שינוי ברור נצפתה במדידות תרמיות עם חלוקה מחדש של הטמפרטורה הפנימית סליל. נקודת הגישה והקרבה הקרובה ביותר לסליל החיצוני, FBG4, נמדדו ברמה התרמית הגבוהה ביותר ונקודת חישה הרחוקה ביותר, FBG 2, נמדדה ברמה הנמוכה ביותר.

הקריאות שנצפו מתייחסות בבירור לשינויים בהתפלגות ראש החישה האישית, הגיאומטריה של סליל הבדיקה שנבדק. זה מדגים את היכולת הפונקציונלית של חיישן המערך משובץ הסלילים מניטור וזיהוי הפצות נקודה חמה תרמית בסלילי פצעים אקראיים. בסרטון זה הדגמנו כיצד סיב אופטי יחיד המשתמש בטכנולוגיית FBG יכול לאפשר מדידות מבוזרות של נקודות חמות תרמיות בתוך המבנה של סליל חשמלי.

השגת זה יהיה מאתגר מאוד באמצעות חיישנים קונבנציונליים. כדי להבטיח מדידות מדויקות, יש לדאוג במיוחד עם האריזה, ההתקנה, הליכי הכיול. אלה נחוצים כדי למתן את הרגישות הצולבת של FBG מכני תרמי, להגן על הסיבים, ומאפשר קריאות תרמיות אמינות להילקח.

הטכניקה המדווחת מספקת הזדמנויות חדשות לפיתוח יישומי ניטור תרמי ייעודיים ביישומים להמרת אנרגיה שבהם חיישנים קונבנציונליים מאותגרים.