圖1 系留無人(rén)機高(gāo)空探傷系統
1. 系統簡介
系留無人(rén)機高(gāo)空探傷系統是北京航天三發高科技有限公司推出的(de)針對(duì)風力發電行業的(de)探傷用(yòng)無人(rén)系統,該系統由系留無人(rén)機和(hé)風機檢測系統構成,可(kě)完全代替原有的(de)人(rén)工主觀檢測,避免了(le)人(rén)工檢測的(de)四大(dà)缺點1.主觀判斷,缺乏準确性2.高(gāo)空作業人(rén)員(yuán)缺乏安全性3.準備時(shí)間太久,檢測效率太低4.檢測工作難以監督,很難實現有效管理(lǐ)。
2. 系統功能
系留無人(rén)機高(gāo)空探傷系統是針對(duì)風能轉子葉片缺陷檢測而研制的(de)一款智能檢測設備,以時(shí)序紅外成像轉有技術爲核心,可(kě)檢測風能轉子葉片裂紋、脫膠、白斑、氣孔等符合材料的(de)缺陷。該設備具有操作靈活、檢測面積大(dà)、快(kuài)速準确、實時(shí)報警等優勢,适合于沙漠、海洋、高(gāo)原、草(cǎo)原等各種環境下(xià)的(de)風能在線實時(shí)檢測。其目前檢測高(gāo)度大(dà)于100米,可(kě)對(duì)任何型号風機展開檢測工作。
3. 系統框架
該系統由兩部分(fēn)構成,系留無人(rén)機系統和(hé)紅外熱(rè)像檢測系統,系留式無人(rén)機可(kě)在10分(fēn)鐘(zhōng)内由運輸狀态轉換到飛(fēi)行檢測狀态,展開對(duì)風機葉片的(de)檢測工作,系統擁有兩種模式,快(kuài)速檢測模式和(hé)深度分(fēn)析模式,可(kě)對(duì)各類型的(de)外傷,内傷進行檢測和(hé)取證記錄。
3.1 系留無人(rén)機系統
圖2 系留無人(rén)機系統組成
大(dà)工科技設計生産的(de)系留無人(rén)機系統是一種可(kě)由普通(tōng)小型車輛承載,10分(fēn)鐘(zhōng)内既可(kě)快(kuài)速部署的(de)無人(rén)機系統,可(kě)迅速攜帶載荷升高(gāo)到100米高(gāo)空,并且實現單架次24小時(shí)以上長(cháng)時(shí)間滞空,從而保證通(tōng)信設備以及光(guāng)電監測設備對(duì)目标區(qū)域的(de)不間斷覆蓋和(hé)照(zhào)射
3.2 紅外熱(rè)像檢測系統
圖3 左側爲風機檢測系統,右側爲檢測玻璃纖維内部傷痕
紅外熱(rè)像檢測系統是依靠熱(rè)輻射理(lǐ)論和(hé)熱(rè)傳導理(lǐ)論研制的(de)設備。其通(tōng)過紅外檢測儀測量材料表面的(de)溫度變化(huà)來(lái)确定内部缺陷。通(tōng)過熱(rè)激勵源進行外部主動加熱(rè),在被檢工件表面激發出熱(rè)波并向内部傳播,内部結構不同,擇表面溫度分(fēn)布不同。通(tōng)過本系統對(duì)表面溫度的(de)變化(huà)進行監控,并且形成可(kě)視型圖像,從而完成對(duì)内部的(de)質量評價。本系統由無人(rén)機挂載略過風機葉片表面可(kě)實現對(duì)風機葉片内部的(de)質量評價,從而判斷風機被傷與否,損傷的(de)具體的(de)等級和(hé)形狀。
圖4 風機事故現場(chǎng)
4. 系統應用(yòng)
2016年2月(yuè)16日,河(hé)北(běi)烏登山風電場(chǎng)110号風機倒塔,塔筒變形,葉片、機艙和(hé)輪毂等設備部分(fēn)損壞,并導緻111号風機陪停。此次事故的(de)直接原因是在運行中開裂,氣動不平衡,引起風機劇烈搖晃。同時(shí),由于葉片達到塔筒,造成風機倒塔。在此過程中,風機3個(gè)葉片角度均未收槳,風機安全保護裝置未起到作用(yòng)。
2016年2月(yuè)20日,山西偏關水(shuǐ)泉風場(chǎng)項目14号風機倒塔,風機從底部法蘭距底部塔筒焊口30毫米處斷裂,折斷後向東北(běi)方向倒塔,塔筒變形,葉片、機艙和(hé)輪毂等設備部分(fēn)損壞,并将相鄰的(de)箱式變壓器和(hé)集成線路鐵塔壓損,這(zhè)隻是全球發生的(de)風機事故的(de)冰山一角,每年因風機葉片産生故障導緻的(de)事故往往是最嚴重的(de)。可(kě)靠的(de)風機葉片檢測手段可(kě)以避免此類事故發生,其可(kě)提前發現葉片損傷,避免在運行中出現問題。
系留高(gāo)空探傷無人(rén)機系統在對(duì)模拟風機進行檢測。
A模式
系留高(gāo)空探傷無人(rén)機勻速自上而下(xià)略過風機表面,地面站端可(kě)對(duì)實時(shí)風機内部情況進行成像顯示,當有異常出現,地面檢測系統發出聲光(guāng)報警,從而發現疑似傷點。
B模式
當發現可(kě)疑點後,無人(rén)機返回可(kě)疑點進行停留式檢測拍(pāi)攝,可(kě)對(duì)可(kě)疑點内部結構進行清晰的(de)成像,如有内部損傷,在30秒内給出損傷成像,供地面檢測人(rén)員(yuán)進行損傷評估和(hé)損壞記錄。
此檢測方式日檢測量在10台以上,效率是人(rén)員(yuán)檢測的(de)5-10倍,準确度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于人(rén)工檢測,檢測結果實時(shí)存儲本地,可(kě)供甲方查驗和(hé)統計。