无人机风机叶片巡检

行业新闻 / 2024-10-14 12:15:44

1.应用背景

(1)存量分析

全球风电累计装机容量过600GW，存量机组过35万台，存量风场过8000个。其中中国装机重量占比过38%，居世界前列。

(2)运维代价

风机叶片是风电机组重要组成部分（成本占机组15%~20%），由玻璃纤维复合材料制成，单片价值约30万元，质保期5年，使用寿命20年，更换周期2~3天。

(3)巡检对象

压力面（迎风面）、吸力面（背风面）、前缘、后缘。

(4)损伤来源

厂家成型、运输过程、雷击、强风负荷、沙尘冲击、高温氧化、雨水腐蚀等。

(5)损伤现象

开裂、腐蚀、破损、磨损、裂纹、玻纤分层、褶皱、起皮、剥落、沙眼、排水孔堵塞。

(6)损伤标准


等级

现象

建议

1

表面不光整

记录在案，后续巡检留意观察

2

涂料损伤，玻纤裸露

增加巡检频率，注意缺陷继续恶化

3

小范围开裂损伤、裂纹

短期指定维修计划

4

大范围损伤开裂

就地维修

5

重大结构性损伤

更换叶片



2.现有方案

分类

细分

原理

特点

接触式

振动分析

压电/加速度计传感，特征信号分析

布局繁琐，干扰大，供电与通信问题、破坏气动特性，适合早期预警。

载荷分析法

光纤光栅传感，应力分析

非接触式

超声波

正常叶片与受损叶片信号对比

由于叶片结构复杂需要更换探头，适合出厂及早期检测

微波成像

误差大，辅助超声波

光学

双光（可见光+红外）

表面及浅层受损，精度高，普适性强



3.光学方案

(1)望远镜

看不清、设备昂贵、场地受限、角度受限（不全面）、效率低、主观性强。

(2)吊篮与蜘蛛人

安全风险大（坠落隐患）、作业效率低（一天检一台）、人工成本高（单台约5000元）。


4.无人机+双光方案

分类

同行

我们

无人机

大疆

大疆或者自研，灵活性强

载荷

双光吊舱

双光吊舱，毫米波成像（在研）

识别精度

毫米级

毫米级

传感器

多线激光雷达，30万元左右

深度相机，5000元左右，节约成本

抗风性

倾斜状态避障失败

云台增稳，稳定性高

停机要求

风机需要让叶片呈倒Y字停机

叶片任意角度停机，节约甲方代价

风机定向

需要单独飞行架次判断风机方向

深度相机自动定向，提升效率

全方位巡检

多架次巡检

一次性正反巡检，提升效率

自动化程度

飞行过程中人工干预

一键起飞，自动巡检

内部巡检

无

自研球形无人机内部巡检


5.巡检流程

1)风力发电机停机（人工）

2)保障无人机在巡检过程中对象稳定性，叶片可任意角度停靠，无须人工攀爬对准倒Y字锁定。

3)无人机起飞（人工）

4)无人机放置风机中心30米半径内，一键起飞。

5)寻找风机（自动）

6)无人机转圈发现待检风机，并通过图像识别方法自动攀升。

7)风机定向（自动）

8)无人机爬升到轮毂并通过左右距离差校正角度偏差，使得无人机正面对准风机。

9)轮毂定位（自动）

10)无人机通过图像识别飞至风机20米远正中心，并记录坐标，并自动计算风机背面中心。

11)叶片角度计算（自动）

12)无人机通过深度图像识别三个叶片角度。

13)正面叶片巡检（自动）

14)无人机沿三个叶片依次飞行，并调整云台角度，定时双光拍照/录像。

15)背面叶片巡检（自动）

16)无人机爬升飞跃至风机背面中心，按照正面方法依次巡检三个叶片。

17)降落与数据分析（自动+人工）

18)数据接入服务器，图像识别，生成缺陷列表，人工二次审核，生成巡检报告。


5.创新优势

分类

同行

本方案

叶片停靠角度要求

让叶片呈倒Y字

任意，节约运维人力

风机朝向校准要求

需要

自动，提升效率

巡检飞行架次

多次飞行

一次性，提升效率

自动化程度

需人工干预

全自动，提升效率

叶片桶内巡检

无

有


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