2019年8月21日上午,由東方風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)主辦的2019中國(guó)風(fēng)電葉片運(yùn)維技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì)(CWPM2019)在無(wú)錫市錦江大酒店隆重開(kāi)幕。會(huì)議期間,中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所/中科國(guó)風(fēng)科技有限公司研究員/總經(jīng)理?xiàng)羁瓢l(fā)表了題為《風(fēng)電葉片的自動(dòng)巡檢和智能化缺陷識(shí)別》的精彩演講。
以下為演講實(shí)錄:
我們?cè)谧鰺o(wú)人機(jī)巡檢這一塊走了不同的技術(shù)路線(xiàn),已有的基本上在做可見(jiàn)光的巡檢,現(xiàn)在我們做的是基于紅外和可見(jiàn)光聯(lián)合雙光譜拍照的巡檢。這一塊工作我們也是剛剛開(kāi)始,所以我這一塊也是技術(shù)路徑的探究,是剛開(kāi)始,這周一才拿出測(cè)試的結(jié)果,所以后面給大家展示現(xiàn)在的結(jié)果。
第一篇是葉片的巡檢的市場(chǎng)有多大和必要性,今天我從產(chǎn)品的可靠性角度闡述一下。大家知道葉片的可靠性的曲線(xiàn),我們稱(chēng)之為“浴盆曲線(xiàn)”或者是“微笑曲線(xiàn)”,微笑曲線(xiàn)在整個(gè)的葉片生命周期內(nèi),一開(kāi)始的時(shí)候會(huì)有很大的產(chǎn)品失效,失效的概率多大?在這個(gè)地方我們經(jīng)常要做一些檢修或者是巡檢或者是技改以及其他的突破。那在底下的這條紅線(xiàn)的時(shí)候葉片的質(zhì)量已經(jīng)比較穩(wěn)定的,當(dāng)然和不同的葉片,不同的風(fēng)場(chǎng)或者是不同的工藝,橫線(xiàn)長(zhǎng)短會(huì)有所區(qū)別。到了后期會(huì)出現(xiàn)大量的失效情況,已經(jīng)在后期的檢查頻率會(huì)非常高。整個(gè)過(guò)程中,我們就需要把失效影響的可能性還有失效的模式,以及不同模式的比例、運(yùn)行的時(shí)間參數(shù)在整個(gè)周期上需要考慮這么多的參數(shù)。
從整個(gè)生命周期下如果考慮葉片可靠性的問(wèn)題,我們現(xiàn)在在做一些檢測(cè),主要是運(yùn)行、維護(hù),葉片的結(jié)構(gòu)破壞會(huì)導(dǎo)致力學(xué)的性能破壞,甚至有可能是氣動(dòng)性或者是經(jīng)濟(jì)性能的下降,它會(huì)對(duì)安全性產(chǎn)生影響。前面幾位專(zhuān)家也在講缺陷產(chǎn)生的可能,我在這里分成兩類(lèi):一類(lèi)就是基因性質(zhì),作為生命來(lái)講它是基因,從設(shè)計(jì)角度或者是工廠里的生產(chǎn)角度就已經(jīng)帶來(lái)這種缺陷,這種缺陷屬于基因性質(zhì)的,基因性質(zhì)應(yīng)該是有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的評(píng)判報(bào)告,無(wú)損測(cè)試等方面來(lái)評(píng)估。后面還有外部條件驅(qū)動(dòng)我們稱(chēng)之為后天的,像雷擊或者是運(yùn)輸或者是主機(jī)沖擊載荷等影響,這些會(huì)產(chǎn)生額外的損傷。其實(shí)我們?cè)谶@兩個(gè)階段,一個(gè)是基因性的缺陷,考慮廠里的缺陷和外部的缺陷,他們?cè)u(píng)估的角度我覺(jué)得事實(shí)上在役運(yùn)行的階段缺少評(píng)估的理論,我們是以極限載荷來(lái)評(píng)估的滿(mǎn)足一個(gè)極限載荷的一些工藝。運(yùn)行指標(biāo)我認(rèn)為要用葉片的剩余壽命來(lái)考慮這個(gè)事,它的缺陷,它的檢查,圍繞它的葉片運(yùn)行5年,10年或者是20年它還剩多少壽命的時(shí)候,我們用這一套理論以及方法來(lái)考慮,才是我們?cè)谧魑幌胍_(kāi)展的業(yè)務(wù)的核心的理論。以后有機(jī)會(huì)再和大家分享,因?yàn)楝F(xiàn)在還在做。在運(yùn)行的階段,我們需要巡檢、檢查以及在線(xiàn)檢測(cè)等一系列的手段。
這里面有多種的手段傳統(tǒng)的巡檢模式用望遠(yuǎn)鏡、長(zhǎng)焦相機(jī),出質(zhì)保必須上吊蘭和葉片表面和內(nèi)腔的檢查,這些看起來(lái)是專(zhuān)家級(jí)的經(jīng)驗(yàn),外部檢查實(shí)際上是沒(méi)法檢測(cè)到內(nèi)部缺陷,但是如果從人裝到內(nèi)腔里頭其實(shí)也有局限性,人鉆不到的地方,葉尖主梁的一些缺陷。到了葉片運(yùn)行的后期,譬如出現(xiàn)缺陷的時(shí)候檢查頻率會(huì)越來(lái)越高,我們無(wú)論用什么手段必然頻次會(huì)增高,這種情況系使用無(wú)人機(jī)以及智能化的缺陷識(shí)別會(huì)帶來(lái)頻次以及可靠性等等的提高。新的巡檢方式應(yīng)該以?xún)x器設(shè)備來(lái)檢查,自動(dòng)化巡檢來(lái)代替人工巡檢,這應(yīng)該是一個(gè)趨勢(shì)。無(wú)人機(jī)巡檢主要是基于可見(jiàn)光,紅外巡檢主要是用吊蘭,主動(dòng)加熱,能夠做一個(gè)比較精細(xì)的檢測(cè),但是時(shí)間、設(shè)備、人力成本還是比較高,更主要的像在地面上的巡檢成本、時(shí)間就更高了,現(xiàn)在比較可行的未來(lái)趨勢(shì)性的應(yīng)該是基于無(wú)人機(jī)的自動(dòng)化巡檢,做成可視化的圖片,然后再做一些智能化的缺陷識(shí)別,這也是做巡檢的未來(lái)趨勢(shì)。
我們和另外一個(gè)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)這個(gè)產(chǎn)品,這個(gè)產(chǎn)品的主題詞就是無(wú)人機(jī)的自動(dòng)巡檢,多數(shù)據(jù)源的融合以及人工的智能識(shí)別,還有云服務(wù),把數(shù)據(jù)傳到云端之后進(jìn)行缺陷的識(shí)別和排查,最后形成一個(gè)研究報(bào)告。這里覆蓋了整個(gè)風(fēng)機(jī)葉片全壽命周期的管理,多維度的鉆營(yíng)。葉片的出廠檢測(cè),葉片裝機(jī)之后的一個(gè)檢測(cè),運(yùn)維過(guò)程中的檢測(cè)。檢測(cè)方式除了無(wú)人機(jī)、大型機(jī)器人以及人工,傳感器主要是使用超聲、紅外、可見(jiàn)光等等,尤其在紅外、超聲可能需要采用主動(dòng)以及被動(dòng)加熱的措施。外邊裂紋以及內(nèi)部褶皺等等這些都要進(jìn)行判斷?,F(xiàn)在開(kāi)始的階段是在最下面的葉片缺陷檢測(cè)方法實(shí)驗(yàn)研究的階段,這個(gè)階段要對(duì)溫度特性、地域特性、季節(jié)、時(shí)段對(duì)于檢測(cè)條件進(jìn)行研究,還有在缺陷特定這方面進(jìn)行可見(jiàn)光和紅外光的檢測(cè)的精度的識(shí)別以及相機(jī)的分辨率、檢測(cè)距離做一些測(cè)試方案。最后形成無(wú)人機(jī)的一鍵巡檢的方案以及智能巡檢識(shí)別的方案。最后系統(tǒng)應(yīng)該是基于企業(yè)云服務(wù),由巡檢單位使用左邊這種無(wú)人機(jī)巡檢機(jī)器人等措施,一起手持終端來(lái)檢測(cè),最終上傳云端。
這里面的關(guān)鍵技術(shù)有幾項(xiàng):一個(gè)是無(wú)人機(jī)進(jìn)行自動(dòng)巡檢路線(xiàn)的規(guī)劃,這個(gè)規(guī)劃也是很難的一件事,因?yàn)楹铜h(huán)境(風(fēng)速、逆光)等等,無(wú)人機(jī)巡檢路線(xiàn)規(guī)劃是很麻煩的一件事,需要靠自動(dòng)識(shí)別。它繞葉片巡檢之后產(chǎn)生三維圖,這些三維圖的缺陷已經(jīng)識(shí)別出來(lái)的,要進(jìn)行三維圖片的融合技術(shù),既然想要做智能化的巡檢,那要求我們做這種圖片要求標(biāo)準(zhǔn)化,這是非常關(guān)鍵的,就是圖像是要標(biāo)準(zhǔn)的,我們?nèi)绾巫鰳?biāo)準(zhǔn)化圖像之后有標(biāo)準(zhǔn)化識(shí)別。然后缺陷數(shù)據(jù)庫(kù)以及圖像缺陷的深度學(xué)習(xí),我們還要對(duì)這些缺陷進(jìn)行評(píng)級(jí),我們看到這些評(píng)級(jí)方法,還有葉片在出廠過(guò)程中我們把所有的數(shù)據(jù)積累起來(lái)之后會(huì)有一個(gè)大數(shù)據(jù)技術(shù)的壽命周期的評(píng)估方法,這樣積累的十年、二十年的數(shù)據(jù)之后,我們才真正能做到這個(gè)葉片出現(xiàn)了什么缺陷,它的壽命有多長(zhǎng),我們才能夠有一個(gè)準(zhǔn)確的評(píng)估數(shù)據(jù)支持。
葉片缺陷數(shù)據(jù)分類(lèi)可以分為致命的缺陷:生命周期在半年范圍內(nèi);嚴(yán)重缺陷生命周期一般在1-5年;一般缺陷是不用修理,缺陷生存周期為5-10年,在不同的位置應(yīng)該有缺陷的分級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)的支持。這是做的頁(yè)面,選中機(jī)組之后巡檢的次數(shù)、維修狀態(tài)、缺陷狀態(tài)應(yīng)該給一個(gè)圖式化的界面,這里有一個(gè)缺陷,我們除了選葉片之外,它的可見(jiàn)光圖片以及紅外圖片以及融合圖片都應(yīng)該有一個(gè)顯示,這個(gè)差不多要有一年的時(shí)間才能做完,現(xiàn)在是剛剛開(kāi)始。
后面給了幾個(gè)圖片,就像題目里說(shuō)的,雙光譜的巡檢措施產(chǎn)生的一些結(jié)果,這些結(jié)果拿到其實(shí)到很困難,我們做了將近2個(gè)月的時(shí)間才真正找到合適的角度,找到合適的排查的經(jīng)驗(yàn),一開(kāi)始都識(shí)別不了。左邊是蒙皮褶皺。我們?cè)陲L(fēng)場(chǎng)也發(fā)現(xiàn)了其他的缺陷,這里列出的有代表性的例子,這個(gè)例子就是在地面上,我們很輕松地看到那個(gè)鼓包,實(shí)際上在無(wú)人機(jī)巡檢的時(shí)候就沒(méi)有發(fā)現(xiàn),因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的角度原因有些區(qū)域是沒(méi)有拍攝到。這個(gè)是葉片修補(bǔ),在紅外這一塊有顏色比較深的對(duì)應(yīng)上的葉片修補(bǔ)實(shí)際上就是顏色不一樣的。這個(gè)是尾緣開(kāi)裂的照片,這個(gè)照片是在地面上,我們整套方案都是有經(jīng)驗(yàn)的人員先把整個(gè)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行檢查,然后每個(gè)葉片都有什么樣的缺陷都知道,但是這張照片實(shí)際上是人檢的時(shí)候就沒(méi)有查到,主要是角度問(wèn)題,人沒(méi)有檢查到,但是無(wú)人機(jī)查到了,看紅外的那張圖也很好地表達(dá)出這個(gè)缺陷尾緣開(kāi)裂的情況。還有一個(gè)缺陷可見(jiàn)光沒(méi)有任何問(wèn)題,在主梁上有兩個(gè)大的陰影,那肯定是有缺膠的現(xiàn)象,不用紅外的話(huà)是看不出來(lái)的。還有一個(gè)是G58機(jī)組,這個(gè)機(jī)組那邊是主梁,在外面看不到任何缺陷,當(dāng)時(shí)涂膠的時(shí)候不是滿(mǎn)涂的,在紅外可以很好地展示出來(lái)。
說(shuō)一下結(jié)論,我們也是剛剛接觸這種葉片檢測(cè)的領(lǐng)域,在外場(chǎng)的檢查發(fā)現(xiàn)從人工到無(wú)人機(jī)可見(jiàn)光、紅外包括人上葉片去巡檢有很多互補(bǔ)性?;诩t外可見(jiàn)光雙光拍照技術(shù),能夠更詳細(xì)地作出外場(chǎng)葉片缺陷識(shí)別,很多都是數(shù)據(jù)處理出來(lái)的。未來(lái)的趨勢(shì)還是自動(dòng)大巡檢,智能化的缺陷識(shí)別以及周期數(shù)據(jù)積累和可靠性評(píng)估,這是未來(lái)的趨勢(shì)。剛才也說(shuō)其實(shí)我們?cè)谕鈭?chǎng)的測(cè)試過(guò)程中才剛剛開(kāi)始起步,需要有更多的識(shí)別缺陷的人來(lái)參與,我們歡迎在座的各位專(zhuān)家、各位業(yè)主以及第三方運(yùn)維公司和我們一起合作,把這個(gè)事情研究做下去,把這個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)好。謝謝各位。
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