项目背景
该项目是某头部风机整机制造商的新型6MW大功率风机研发项目。随着风机单机容量不断增大，塔筒高度和叶片长度也在持续增加，结构安全问题日益突出。 制造商希望在样机阶段就建立完善的结构健康监测体系，一方面验证设计方案的可靠性，另一方面为后续批量生产的风机提供状态监测和延保服务支撑。 传统的应变片监测方式存在寿命短、易漂移、维护困难等问题，难以满足风机全生命周期监测的需求。客户需要一套长期稳定、高精度的结构健康监测解决方案。
面临的挑战
- 1大功率风机塔筒高度超过120米，结构应力分布复杂
- 2传统应变片寿命仅3-5年，无法满足20年设计寿命要求
- 3基础环螺栓预紧力监测是行业难题，缺乏有效手段
- 4需要支撑产品设计优化和延保服务决策
解决方案
我们采用光纤光栅（FBG）传感技术，为该新型风机提供了一套覆盖塔筒、基础和叶片的全方位结构健康监测系统。
塔筒应变监测
在塔筒关键截面布设光纤光栅应变传感器，监测塔筒在风载、自重等作用下的应变分布和变化趋势。
监测截面：8个关键高度
每截面传感器：8个（周向均布）
应变精度：<3με
采样频率：100Hz
基础环螺栓监测
在基础环螺栓上安装光纤光栅传感器，实时监测螺栓预紧力变化，及时发现松动风险。
监测螺栓：32根关键螺栓
预紧力精度：±2%
松动预警：预紧力下降>10%
长期稳定性：无零点漂移
载荷与疲劳分析
基于实测应变数据，进行载荷反演和疲劳损伤累积分析，评估结构剩余寿命。
载荷反演：弯矩/扭矩/轴力
疲劳分析：雨流计数法
寿命评估：剩余寿命预测
设计验证：与仿真结果对比
项目成果
项目为客户提供了宝贵的实测数据，支撑了产品设计优化和延保服务体系建设，成为行业内结构健康监测的标杆案例。
>90%
监测准确度
与仿真结果高度吻合
<3με
应变精度
满足结构分析要求
5年
延保服务支撑
基于状态的维护决策
3处
设计优化建议
提升产品可靠性
"
这套监测系统帮助我们发现了塔筒某截面的应力集中问题，及时优化了设计方案。现在我们可以自信地为客户提供基于状态的延保服务了。
研发总监
某风机整机制造商
技术亮点
长期稳定
光纤光栅传感器寿命超过20年，无零点漂移
高精度测量
应变精度<3με，满足结构分析和设计验证需求
设计优化支撑
实测数据支撑产品设计迭代和可靠性提升
延保服务基础
为基于状态的维护和延保服务提供数据支撑