Техосмотр и обслуживание ветровых турбин скоро доверят дронам и роботам

В скором будущем техосмотром и обслуживанием ветровых турбин займутся дроны и роботы, пишет портал GreenTechMedia. Сегодня проверка лопастей многометровой турбины является операцией дорогостоящей и опасной, однако вскоре ее можно будет доверить механизмам с искусственным интеллектом: дронам и роботам.

Ветровая турбина на протяжении всего жизненного цикла испытывает огромное влияние извне: ее поливает дождь, на нее налипает снег, она покрывается ледовой коркой и размерзается, жарится под палящим солнцем. Вся эта агрессия усугубляется трением механизма лопастей турбин, в задачу которых входит круглосуточная генерация электроэнергии из ветра.

Инженеры из Национальной лаборатории Sandia проводят испытание технологий автономного контроля, в задачу которого входит выявление трещин, эрозии и других дефектов ветровой турбины. Регулярный техосмотр — лучшая профилактика повреждений, к тому же, это ощутимая экономия средств. В рамках исследования инженеры посылают на осмотр турбин дроны, оснащенные инфракрасными камерами, и ползающих роботов, оснащенные ультразвуковыми сканерами. Это новый способ поиска повреждений на поверхности турбины и даже внутри ее лопастей.

«Ветровые лопасти являются едва ли не самыми крупными композитными конструкциями, выпускаемыми сегодня мировой промышленностью. Они испытывают огромную усталостную нагрузку при эксплуатации», — отмечает Джошуа Пакетт, инженер-механик и глава проекта по надежности лопастей в Sandia National Laboratories. — Дефекты, которые упустили во время проверок на производственном объекте, могут проявиться и усугубиться при усталостной нагрузке, превратившись в повреждения».

Ветровые турбины работаю круглые сутки под открытым небом: смена времен года, удары молнии, повреждения при перевозке или сборке компонентов не добавляют конструкции прочности. Все аспекты нормального функционирования турбины необходимо проверять через определенный промежуток времени, причем, делается это на выезде.

Сложность использования ротора или лопасти ветротурбины по сравнению с другими композитными конструкциями вроде подвижных самолетов или вертолетов заключается в том, что вы не можете взять ротор в ангар или осмотреть лопасть, спустив ее на землю. На помощь приходят роботы и дроны.

Ветровые турбины: в уходе за гигантской конструкцией нужен глаз да глаз

Методы техосмотра ветровых турбин сегодня далеки от идеала, признают инженеры. Как правило, для проведения инспекции технические специалисты устанавливают камеру с мощным телеобъективом на штативе у основания турбины и снимают обе стороны отдельных лопастей, от корня до кончика. Особое внимание уделяют съемке переднего края лопасти на лицевой стороне, обращенной к ветру. По словам Пакетта, фотографии рассматриваются вручную: инженеры ищут трещины, облезшую краску или ее расслоение. Одним словом, всё, что выглядит «не так».

Проекты по разработке и монтажу ветряных электростанций стоят миллионы долларов, поэтому регулярное техобслуживание значит очень много для владельцев ВЭС. Сегодня для осмотра турбины отправляют техников-верхолазов, которые взбираются по веревке до самой верхушки конструкции. Надо отметить, что часто ветровые турбины расположены в море, далеко от берега. Разумеется, услуги верхолазов со специальным техническим образованием стоят недешево, но без них не обойтись. Поэтому для владельцев ВЭС новость об автоматизации ТО — надежда на облегчение финансового бремени.

Инженеры Sandia считают, что автоматизированные методы проверки (с дронами и роботами) являются отличной заменой живому человеку при ТО ветровых турбин. Инфракрасный диапазон покажет нюансы, которые не видны при обычном видеоосмотре, поскольку расположены в подповерхностном слое.

Ползающие роботы снимают встроенной камерой поверхность турбины, а  ультразвуковой сканер с фазовой решеткой ищет подповерхностные повреждения. За такое элегантное техническое решение сложной проблемы партнер Sandia мичиганская компания SkySpecs получила от Минэнергетики США грант в 254 тысячи долларов на развитие проекта.

По словам инженеров, помощь дронов и роботов при техосмотре ветровых турбин бесценна. И дело не только в безопасности персонала, но и в том, что микроповреждения можно будет выявлять до того, как они потребуют дорогостоящего ремонта «на весу». Зная точное месторасположение и степень повреждения, можно планировать техобслуживание турбин без их экстренной обстановки.

Компания-производитель Vestas отмечает, что у них давно в ходу подобные автоматизированные инспекции. Вот уже несколько лет Vestas использует автономных дронов для контроля состояния лопастей. Вестас инвестирует в исследования и разработки для будущих роботизированных решений и программного обеспечения для их контроля, ведь на кону увеличение ресурса и производительности активов ветровых турбин.

По словам Шаши Барла, аналитика по ветроэнергетике из Wood Mackenzie Power & Renewables: «Роботизированная проверка лопастей приобретает все большее значение в отрасли. Затраты на техосмотр лопастей растут, главным образом, из-за высоких трудозатрат для техников-верхолазов, так как их работа требует специальных навыков и обучения для проведения техосмотра и ремонта».

В перспективе роботов будут использовать не только для техосмотра, но и для ремонта турбин на месте — существенная экономия налицо, учитывая всевозрастающую популярность альтернативной энергетики по всему миру.