项目概况

该风电场位于海拔2,000 多米的山区，运行着80 台风力涡轮机，每台涡轮机的额定容量为3 兆瓦，叶片长度约为68 米。

在高海拔环境下检查这些大型涡轮叶片，对传统的人工检查方式提出了巨大挑战。工作人员需要爬到涡轮机顶部，在高空检查叶片，这既影响效率，也存在安全隐患。

传统的人工检查每台涡轮机大约需要 2 小时。

为了提高检查效率并减少人员在高空作业的风险，该风电场引入了基于无人机的叶片检查。

这些无人机配备了高清变焦相机和超声波探伤设备，可以在大约15 分钟内对单个涡轮叶片进行全面检查。

检查数据使维护团队能够及早发现叶片上的细微裂纹、涂层缺陷和其他潜在损坏，从而在缺陷发展成更严重的故障之前进行及时维护。

项目挑战

高海拔作业环境

该风电场位于海拔2,000 多米处，给检查和维护人员带来了额外的挑战。

在这种环境下工作需要认真考虑运营效率和人员安全。

大型涡轮叶片

每台涡轮机的叶片长度约为 68 米，因此很难进行全面的人工检查。

检查人员必须登上高架涡轮机结构，检查大型叶片表面是否存在潜在缺陷。

长时间人工检查

传统检查每台涡轮机大约需要 2 小时。

对于拥有80 台风力涡轮机的风电场来说，反复的人工检查可能需要大量的时间和人力。

高空作业安全风险

人工检查需要工人爬到涡轮机顶部进行高空作业，这会造成坠落的潜在风险，并增加检查操作的复杂性。

早期损伤难以检测

仅凭常规目视检查可能难以发现细小的裂纹、涂层缺陷和其他早期叶片损伤。

及早发现这些缺陷对于防止更严重的叶片故障和计划外涡轮机停机至关重要。

无人机巡检解决方案

为了应对这些挑战，该风电场引入了基于无人机的涡轮叶片检测系统。

这些无人机配备了：

• 高清变焦摄像机
• 超声波探伤设备
• 用于涡轮叶片检测的空中飞行能力
• 高分辨率图像采集
• 检查数据收集

无人机可以接近并检查大型涡轮叶片，而无需工人爬上涡轮机。

对单个涡轮叶片进行全面检查大约只需15 分钟，与传统的人工检查方法相比，大大缩短了检查时间。

无人机巡检的工作原理

1. 准备检查任务

检查小组确定待检查的涡轮机，并确定所需的检查区域和飞行计划。

2.部署巡检无人机

无人机部署在涡轮机周围，并在保持安全检查位置的同时接近叶片。

3. 拍摄高分辨率图像

高清变焦相机可拍摄刀片表面的详细图像。

这样一来，检查人员就可以检查从地面上难以评估的区域。

4. 执行缺陷检测

超声波探伤设备可提供额外的检测数据，帮助识别仅凭目视检查可能无法发现的潜在缺陷。

5. 识别叶片缺陷

对收集到的高分辨率图像和缺陷检测数据进行分析，以识别以下问题：

• 轻微裂缝
• 表面损伤
• 涂层缺陷
• 其他潜在的刀片异常

6. 支持预防性维护

一旦发现缺陷，维护团队即可安排维修，防止损坏演变成更严重的问题。这有助于采取更积极主动的风力涡轮机维护方式。

关键技术

高清变焦摄像机

高分辨率成像技术能够从空中对大型叶片表面进行详细检查。它为维护团队提供可视化数据，以便在检查后进行查看和分析。

超声波探伤

超声波检测技术可提供额外的缺陷检测数据，有助于识别传统目视检查无法发现的潜在叶片缺陷。

基于无人机的空中巡检

无人机无需检查人员攀爬到涡轮机顶部，即可灵活地接近涡轮叶片。这有助于减少日常叶片检查期间的高空作业需求。

高分辨率检测数据

高分辨率图像与缺陷检测数据的结合，为维护团队提供了更详细的信息，用于评估叶片状况。

项目成果

无人机巡检技术的运用显著提高了风力涡轮机的维护效率。

检查时间从2小时缩短至15分钟

使用新技术对单个涡轮叶片进行全面检查大约需要15 分钟，而使用传统人工检查方法则需要大约2 小时。

这大大提高了大规模涡轮机检查作业的效率。

2023年共发现23起刀片损坏事件

2023 年，无人机巡检共发现 23 处叶片损坏。及早发现使风电场能够安排及时维修，降低叶片故障演变成更严重事故的风险。

每台涡轮机停机时间减少 120 小时

每台涡轮机每年可减少约 120 小时的停机时间，从而有助于提高整体设备可用性。

大约增加 360,000 千瓦时的发电量

停机时间的减少使每台涡轮机每年额外发电量增加了约 360,000 千瓦时。

年度经济效益超过2万元人民币

涡轮机可用性和发电量的提高，每年可带来超过人民币2万元的额外经济效益。

从人工检查到预测性维护

传统风力涡轮机检查通常需要大量人力、较长的检查时间和高空作业。

基于无人机的检测方式提供了一种更灵活的替代方案，可以将检测设备直接带到涡轮叶片上。

在这个项目中，高分辨率空中成像和超声波缺陷检测的结合，使风电场能够更早地发现叶片缺陷，并在轻微损坏发展成更严重的故障之前做出响应。

这使得风力涡轮机资产管理从被动维护转向更加积极主动和数据驱动的方法。

更智能的风力涡轮机叶片检测方法

对于高海拔山区风电场而言，高效维护涡轮叶片对于运行安全和发电都至关重要。

该项目展示了无人机巡检如何帮助风电场运营商：

• 更快地检查大型涡轮叶片
• 减少人员接触高空作业风险
• 及早发现细微缺陷
• 减少涡轮机停机时间
• 增加年发电量
• 提高风电场资产的经济价值

通过结合无人机空中巡检、高清成像和超声波探伤技术，风电场运营商可以更高效、更积极主动地进行涡轮叶片维护。