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Publicação
Understanding and exploring virtual sensing and its capabilities for structural health monitoring
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 5.47 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
The increase in size and complexity of wind turbine blades makes maintenance and
repair works harder to perform. Implementing a Structural Health Monitoring (SHM)
process, so that the system can me monitored over time, brings many benefits in regards to
the detection of damage. This study used Vibration-based Structural Health Monitoring
(VSHM) to detect changes in structural behaviour, attributed to damage, by comparing
the natural frequencies from the experimental structure with the ones from a simulated
model, the experimental structure considered throughout this study was a cantilever
beam. However, there are many limitations associated with the implementation of the
sensors on in-service wind turbine blades. Thus, with the objective of diminishing the
limitations associated with the placement of physical sensors along the structure, a vir-
tual sensing technique was used to estimate the response at unmeasured locations from
a limited set of response measurements. Hence, the system’s damage sensitivity was eval-
uated for different combinations of measurement responses, virtual sensors and damage
locations. The quality of expanded responses to virtual locations depends on the quality
of the experimental responses and if the experimental responses obtained from the real
sensors do not adequately represent the structure and/or don’t detect any damage, then
expanding them to virtual locations might not have any effect in the damage detectabil-
ity. However, the results showed that when damage is detected by the experimental
measurements adding virtual responses enhances the system’s sensitivity to damage.
O aumento em tamanho e complexidade das pás de aerogeradores dificulta a sua manu- tenção e reparação. A implementação de um processo de monitorização da condição da estrutura (SHM), para que o sistema possa ser monitorizado ao longo do tempo, acarreta muitos benefícios no que diz respeito à deteção de dano. Este estudo utilizou o méto- dos baseados em vibração (VSHM) para detetar alterações no comportamento estrutural, associadas a dano, ao comparar as frequências naturais da estrutura experimental com as de um modelo simulado, sendo que a estrutura experimental considerada ao longo deste estudo foi uma viga encastrada. Contudo, existem muitas limitações associadas à implementação dos sensores nas pás de aerogeradores em funcionamento. Assim, com o objetivo de diminuir as limitações associadas à colocação de sensores físicos ao longo da estrutura, uma técnica de sensoriamento virtual foi utilizada para estimar a resposta em locais virtuais a partir de um conjunto limitado de dados experimentais. Logo, a sensibili- dade do sistema a dano foi avaliada para diferentes combinações de respostas de medição, sensores virtuais e localizações de dano. A qualidade das respostas expandidas a locais virtuais depende da qualidade das respostas experimentais. Se as respostas experimentais, obtidas a partir dos sensores reais, não representarem adequadamente a estrutura e/ou não detetarem qualquer tipo de dano, então a sua expansão para locais virtuais poderá não ter qualquer efeito na detetabilidade de dano. Contudo, os resultados mostraram que quando dano é detetado experimentalmente, ao adicionar respostas virtuais verifica-se um aumento na detetabilidade de dano.
O aumento em tamanho e complexidade das pás de aerogeradores dificulta a sua manu- tenção e reparação. A implementação de um processo de monitorização da condição da estrutura (SHM), para que o sistema possa ser monitorizado ao longo do tempo, acarreta muitos benefícios no que diz respeito à deteção de dano. Este estudo utilizou o méto- dos baseados em vibração (VSHM) para detetar alterações no comportamento estrutural, associadas a dano, ao comparar as frequências naturais da estrutura experimental com as de um modelo simulado, sendo que a estrutura experimental considerada ao longo deste estudo foi uma viga encastrada. Contudo, existem muitas limitações associadas à implementação dos sensores nas pás de aerogeradores em funcionamento. Assim, com o objetivo de diminuir as limitações associadas à colocação de sensores físicos ao longo da estrutura, uma técnica de sensoriamento virtual foi utilizada para estimar a resposta em locais virtuais a partir de um conjunto limitado de dados experimentais. Logo, a sensibili- dade do sistema a dano foi avaliada para diferentes combinações de respostas de medição, sensores virtuais e localizações de dano. A qualidade das respostas expandidas a locais virtuais depende da qualidade das respostas experimentais. Se as respostas experimentais, obtidas a partir dos sensores reais, não representarem adequadamente a estrutura e/ou não detetarem qualquer tipo de dano, então a sua expansão para locais virtuais poderá não ter qualquer efeito na detetabilidade de dano. Contudo, os resultados mostraram que quando dano é detetado experimentalmente, ao adicionar respostas virtuais verifica-se um aumento na detetabilidade de dano.
Descrição
Palavras-chave
Virtual Sensing Structural health monitoring Wind turbine blade Wind Energy Damage detection