Czujniki światłowodowe w energetyce

Fot. 4.

Czujniki światłowodowe mają wiele zalet, dzięki którym są chętnie używane w przemyśle. Częściowo pokrywają się one z cechami kabli światłowodowych, dzięki którym te ostatnie są chętnie używane zamiast tradycyjnego okablowania miedzianego.

Przykładem jest odporność na zaburzenia elektromagnetyczne emitowane przez znajdujące się w pobliżu maszyny i przewody oraz przebicia od urządzeń pod wysokim napięciem.

Właściwość tę wykorzystuje się na przykład w pomiarach w energetyce i w przemyśle, gdzie czujniki światłowodowe używane są m.in. do kontroli temperatury podziemnych i napowietrznych energetycznych linii transmisyjnych, naprężeń tych ostatnich oraz wibracji i temperatury uzwojeń dużych maszyn elektrycznych (na przykład wysokonapięciowych transformatorów, generatorów i silników).

Sensory tego typu są też niewrażliwie na przepięcia generowane przez wyładowania atmosferyczne, dzięki czemu są zalecane do instalacji, w których występuje takie zagrożenie. Przykładem są elektrownie wiatrowe, w których czujniki światłowodowe są używane m.in. w detekcji nadmiernych wibracji świadczących o uszkodzeniu turbiny lub w systemach wykrywania formacji lodu na łopatkach wirnika.

Brak sygnałów elektrycznych eliminuje też niebezpieczeństwo iskrzenia, co pozwala na instalowanie sensorów światłowodowych w rejonach zagrożonych wybuchem lub pożarem, na przykład na platformach wydobywczych ropy naft owej i gazu, w tym w otworach wiertniczych (pomiar temperatury i ciśnienia), w rafineriach, wzdłuż rurociągów (kontrola szczelności) oraz w zakładach chemicznych.

Sensory światłowodowe w infrastrukturze i przemyśle

Tabela 3. Jednoosiowe czujniki drgań Smart Fibres do pomiarów wibracji o dużych częstotliwościach i amplitudach

Zaletą sensorów światłowodowych jest też możliwość transmisji wyników pomiarów na dużej odległości (nawet kilkudziesięciu kilometrów), co wykorzystuje się m.in. w monitoringu naprężeń i wibracji dużych konstrukcji budowlanych, takich jak mosty, tunele, zapory oraz stanu torów w przemyśle kolejowym.

Ponadto charakteryzuje je duża wytrzymałość na wpływ czynników zewnętrznych, takich jak wysoka temperatura, duże ciśnienie, wibracje. Są chemicznie obojętne, dlatego mogą pracować w środowisku agresywnym, nie grozi im też korozja.

Dzięki temu sensory tego typu mogą poprawnie funkcjonować w jednej instalacji bez przerwy nawet kilkanaście lat. W połączeniu z takimi cechami jak niezawodność i duża dokładność sprawia to, że omawiane sensory są optymalne do stosowania m.in. w elektrowniach atomowych lub w miejscach trudno dostępnych, w których wymiana czujnika wiąże się z komplikacjami.

Odporność na wpływ otoczenia sprawia też, że koszty instalacji i konserwacji czujników światłowodowych są mniejsze, ponieważ nie wymagają one stosowania dodatkowych wzmocnień, uszczelnień i specjalnych kanałów zabezpieczających.

Omawiane elementy są także odporne na zapylenia i zabrudzenia oraz na kontakt z wodą. Można je zatem bez problemu instalować w ramach linii produkcyjnych wymagających częstego czyszczenia.

Tabela 6. Adresy www firm wymienionych w tekście

Zaletą sensorów światłowodowych jest także mała waga i elastyczność, dzięki której można je bez problemu zamontować na przykład na ramieniu robota przemysłowego. Istotna jest też możliwość realizacji wielu czujników w obrębie pojedynczego kabla światłowodowego.

Znacznie obniża to koszty w przypadku złożonych sieci sensorów oraz umożliwia instalację czujników w miejscach, gdzie istnieją ograniczenia pod względem dostępnego miejsca i ciężaru - na przykład na pokładach samolotów.

Monika Jaworowska