无人机风力发电巡检平台选型及应用

2021-01-18 11:40:13 阅读量 589

摘要:一旦风电场在运行中出现故障,都存在人工检修困难、不够及时的问题,因此对风电场故障诊断与预测中人工智能技术的研究已显得十分必要。

随着无人机技术的发展,无人机开始在国内应用到包括农业、电力石油、检灾、林业、气象、国土资源、警用、海洋水利、测绘、城市规划等多个行业,特别是农林植保和电力巡线两个领域,无人机应用进入了快速发展期。

叶片故障种类

风力发电叶片一般安装于偏远的地区,运行环境恶劣,如较大的风沙侵袭,-30益至50益的循环温差,以及强紫外光的老化等,在运行过程中

现场叶片的主要故障种类如下:雷击损伤院虽然叶片有防雷系统,但根据国内外统计每年遭遇雷击的叶片有10%左右。雷击将导致叶片损伤,严重时直接造成叶片的报废,不可恢复。

叶片结冰院在南方湿度较大的地区,冬季容易结冰,比如云贵冬季的时候冰冻现象非常频繁,冰冻之后整体机组载荷会急速上升。

前缘腐蚀院。前缘腐蚀一般发生在沿海的风电机组。前缘腐蚀不仅使机组的效率急剧降低,同时会造成叶片的振动和载荷增加。

整体结构失效院整体结构失效的表现形式为叶片折断。原因大部分是由于叶片主梁的制造工艺缺陷造成,也有雷击和设计原因造成的。

叶尖排水孔堵塞院叶片受污染后,叶尖排水孔会堵塞影响叶片排水,而且会造成叶片的噪音。

边缘开裂,涂层脱落,螺栓断裂掉落院叶根螺栓断裂导致叶片掉落损毁。

叶片故障巡检方式

针对风电机组叶片的故障形式,现在现场叶片故障巡检方式主要为目测检查,形式上主要分为高倍望远镜检查、高空绕行下降目测检查(“蜘蛛人”)、叶片维修平台检查。

目测检查是对叶片表面故障最直接、有效的检测方法。对于非表面故障,目测检测并不能提供太多帮助。对于较小对表面损伤,用高倍望远镜检查不容易发现故障。蜘蛛人和叶片维修平台检查是比较彻底的表面检查,缺点是检测时间长、费用高、效率低,不适合进行日常巡检。

应用无人机对风电机组叶片进行检测已经在国外开展起来。德国的Inspec原Tools及Height等多家公司都开发了相应的无人机检测系统,都是基于现在流行的多旋翼飞行器所研发的无人机检测平台。

无人机叶片巡检特点

分布式巡检。风力发电是一种分布式发电,机组在风电场呈离散分布,无人机对风电机组叶片监测不需要连续进行,所以对无人机的单次续航时间要求不高。

立体式观测。对无人机叶片巡检涉及到迎风面、背风面、叶片前缘、叶片后缘,由于叶片薄厚不均,而且叶片表面为曲面,在观测时需进行立体式观测,由此对无人机的操控有一定要求,观测时间将增长。

注重成像清晰度。无人机叶片巡检主要是对表面质量进行观察分析,尤其是进行砂眼排查和横向裂纹观察,对无人机的成像要求较高。无人机的成像主要由其云台稳定性、成像设的摄影摄像能力要求较高。如果要进行高清晰度的观测,对天气的可见度要好,风速越低越好。

 


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