美國Acellent智能層面的技術實時在線監控風電葉片
1. 序論
風力渦輪機葉片， 通常大多由玻璃纖維或碳纖維復合材料制成, 由于環境，運輸與運作時的影響，承受了動態負載與應力循環或機械磨損或塵土、飛鳥撞擊、腐蝕、侵蝕。 長期如此將導致疲勞損傷與災難性故障的累積。 為了避免電力發電廠內突然故障與電力供應中斷， 完善的風力葉片監控是非常重要的。 因此，為了得知即將到來大災難的及時警告與檢測潛在的故障位置，需要有一套聰明的智能系統。Acellent Technologies, Inc, 因此建議使用其專利的智能層面感測技術進行復合風力渦輪機葉片的黏合關節中最初與持續的損壞監控。 Acellent產品提供可被數個主要的工業領域使用的一個完整的綜合系統解決方案，例如 運輸系統和車輛等產業，如太空飛行器，飛機，地面車輛，火車，等等，土木工程如 橋梁，隧道，高速公路，發電廠等等，高價值產品 例如衛星，發射系統，半導體生產設備，等等
2. 目標
提案議工作第一階段的主要目標為原理的驗證，第一階段將證明 Acellent 的智能層面感測技術可監控潛在風力葉片應用中復合關節的接合完整性。 其研究的目的，已證明 :
1. 智能層面感測技術可檢測撥離。
2. 智能層面一旦埋入,不會影響復合材料的完整性。
3. 智能層面經歷雷擊之后仍能幸存。
在第一階段的復合層面中，接合關節中最初損害開始和持續測試將完成[圖1 ]，第二階段中將延伸經由接合關節，結合大型復合板接合，探討剩余有用強度的特性。 第一階段是原理的驗證，第二階段是概念的驗證。 以上將透過使用 Acellent 完整系統解決方案完成, 包含以下項目 ︰
1. 專有的傳感器智能層面設計 – 為此特殊應用客制化的設計，包括布局與結構的設計。
2. Acellent 專有的損壞檢測軟件 。
3. Acellent 專有的損壞檢測硬件。
圖1︰
原理驗證
Acellent智能層面技術已被許多航空太空飛行/土木公共建設工程方面的應用中使用，同時需客制化以符合客戶 的應用需求。 為了證明智能層面技術與Acell[FS:PAGE]ent系統的能力，我們提議研究用下列步驟或措施進行︰
步驟1︰傳感器布局和智能層面的制造生產︰
1. 每個智能層面將包含2個傳感器。傳感器設計與最優化需要在布局傳感器于智能層面內之前先完成。在下一步驟中里，安裝于復合層面的3個可能的智能層面構造將被測試。 結構如下 ︰
在上表面上方的2層智能層面。
圖 2a : 顯示側視圖的配置與 圖 2b 顯示在兩個智能層面中每一個都有兩個傳感器的上視圖配置。
圖2a︰
圖2 b:
2. 在上表面下方層面的2層智能層面 . (介于薄板與和核心層之間)
圖3︰
3. 在上表面的2層智能層面 在底部的2層智能層面。
圖4︰
· 傳感器/ 復合層面的細節略述如下︰
· 每種結構需一個測試樣品, 共有三個需三個測試樣品。
· 三個測試樣品需要生產8 個智能層面。
. 需要生產纜線，連接器，
· 步驟2︰在測試樣品上安裝傳感器網絡
· Acellent 將在加州Acellent 將智能層面以表面安裝方式安裝于測試樣品上。
。
· 步驟 3: 測試/數據分析在Acellent總部完成
將使用鋸子切割造成人為損壞，為進行損壞檢測，將會搜集人為損壞前后的信息。
分析數據并且證明檢測損壞的能力。
· 步驟 4:︰閃電試驗(NASA) (此工作程序并不包括在預算中)
· 為證明傳感器的閃電存活性，閃電試驗將在 NASA進行，連接至一寬的薄板(TBD)。[FS:PAGE]
在與NASA 討論細節之后，細節將被提供。
總結：
優點：監測工程師不需要去現場，在機房內可以24小時不間斷的監控風電葉片的損傷數據，我們也可以量化成顏色來預警。例如：紅、黃、橙、綠、藍等，大大節約監控的成本。