רובוטים, מל"טים וחיישנים עוזרים בבדיקות עכשיו ויכולים להיות אוטומטיים לחלוטין בעתיד הלא רחוק.

מל"טים ורובוטים זוחלים המצוידים בסורקים מיוחדים יכולים לעזור להבי רוח להישאר בשירות זמן רב יותר, מה שעלול להוזיל את עלות אנרגיית הרוח בתקופה שבה הלהבים נעשים גדולים יותר, יקרים יותר וקשים יותר לשינוע. לשם כך חוקרים ב-Blade Reliability Collaborative של DoE ובמעבדה הלאומית של Sandia עבדו על דרכים לבדיקה לא פולשנית של להבי רוח לאיתור נזק נסתר תוך כדי מהירות ומפורטת יותר מאשר בדיקות אנושיות מסורתיות עם מצלמות.

להבי רוח הם המבנים המרוכבים הגדולים ביותר שנבנו בעולם, אפילו גדולים יותר מכל מטוס, ולעתים קרובות הם מוכנסים למכונות במקומות מרוחקים. להב נתון לברק, ברד, גשם, לחות וכוחות אחרים בזמן שהוא עובר מיליארד מחזורי עומס במהלך חייו, אבל אתה לא יכול פשוט להנחית אותו במתלה לצורך תחזוקה.

עם זאת, בדיקה ותיקון שגרתיים הם קריטיים לשמירה על להבי טורבינה בשירות, אומר Paquette. עם זאת, שיטות הבדיקה הנוכחיות לא תמיד תופסות נזק מספיק מהר. Sandia נעזרת במומחיות ממחקר אוויוניקה ורובוטיקה כדי לשנות זאת. על ידי תפיסת נזק לפני שהוא נראה גלוי, תיקונים קטנים וזולים יותר יכולים לתקן את הלהב ולהאריך את חיי השירות שלו, הוא אומר.

בפרויקט אחד, סנדיה ציידה רובוט זוחל עם סורק שמחפש נזק בתוך להבי רוח. בסדרה שנייה של פרויקטים, Sandia שילבה רחפנים עם חיישנים המשתמשים בחום מאור השמש כדי לזהות נזק.

באופן מסורתי, לתעשיית הרוח היו שתי גישות עיקריות לבדיקת להבי רוח, אומר פאקט. האפשרות הראשונה היא לשלוח מישהו עם מצלמה ועדשת טלפוטו. המפקח עובר מלהב ללהב מצלם תמונות ומחפש נזקים גלויים, כגון סדקים ושחיקה. האפשרות השנייה דומה, אבל במקום לעמוד על הקרקע, המפקח מפיל מגדל להב רוח או מתמרן במה על מנוף במעלה הלהב.

בבדיקות חזותיות אלה, אתה רואה רק נזק פני השטח. עם זאת, לעתים קרובות, כאשר אתה יכול לראות סדק בחלק החיצוני של הלהב, הנזק כבר די חמור. אתה מסתכל על תיקון יקר או שאולי אפילו תצטרך להחליף את הלהב.

בדיקות אלה היו פופולריות מכיוון שהן סבירות, אך הן אינן יכולות לתפוס נזק לפני שהוא גדל לבעיה גדולה יותר, אומר פאקט. הרובוטים והמל"טים הזחילה של Sandia מכוונים להפוך בדיקה פנימית לא פולשנית של להבי רוח לאופציה בת קיימא עבור התעשייה.

Sandia ושותפיה International Climbing Machines ודופיטק בנו רובוט זחילה בהשראת המכונות הבודקות סכרים. הרובוט יכול לנוע מצד לצד ולמעלה ולמטה על להב רוח, כמו מישהו שמצייר שלט חוצות. מצלמות מובנות מצלמים תמונות בנאמנות גבוהה כדי לזהות נזק משטח, כמו גם תיחום קטן שעלול לאותת על נזק גדול יותר מתחת לפני הקרקע. תוך כדי תנועה, הרובוט גם משתמש בשרביט כדי לסרוק את הלהב לאיתור נזק באמצעות הדמיה אולטרא-סונית מדורגת.

הסורק פועל בדומה למכונות אולטרסאונד המשמשות רופאים כדי לראות פנים גופות, אלא שבמקרה זה הוא מזהה נזק פנימי ללהבים. שינויים בחתימות האולטרסאונד הללו מנותחים אוטומטית כדי להצביע על נזק.

המדען הבכיר של Sandia ומנהיג פרויקט הסורקים הרובוטיים, דניס רואץ', אומר שבדיקת אולטרא-סאונד מדורגת יכולה לזהות נזק בכל שכבה בתוך הלהבים העבים והמרוכבים.

פגיעה או מתח יתר כתוצאה מערבולות יוצר נזק תת קרקעי שאינו נראה לעין. הרעיון הוא למצוא נזקים לפני שהוא יגדל לגודל קריטי וניתן לתקן אותו עם תיקונים זולים יותר שמקטינים גם את זמן ההשבתה של הלהב. אנו רוצים למנוע תקלות או צורך להסיר להב.

רואץ' רואה את הסורקים הרובוטים כחלק משיטת בדיקה ותיקון חד פעמית עבור להבי רוח.

דמיין צוות תיקון על פלטפורמה עולה על להב רוח כשהרובוט זוחל קדימה. כאשר הרובוט מוצא משהו, הפקחים יכולים לגרום לרובוט לסמן את הנקודה כך שמיקום הנזק התת-קרקעי יהיה ברור. צוות התיקון טוחן את הנזק ומתקן את החומר המרוכב. קנייה חד-פעמית זו של בדיקה ותיקון מאפשרת ללהב לחזור לשירות במהירות.

Sandia גם עבדה עם כמה עסקים קטנים בסדרה של פרויקטים כדי לצייד מל"טים במצלמות אינפרא אדום המשתמשות בחום מאור השמש כדי לזהות נזק נסתר להבי רוח. שיטה זו, הנקראת תרמוגרפיה, מזהה נזקים בעומק של עד חצי סנטימטר בתוך הלהב.

פיתחנו שיטה שמחממת את הלהב בשמש, ולאחר מכן מגלגלת או מנדנדת את הלהב עד שהוא בצל. אור השמש מתפזר לתוך הלהב ומשתווה. כשהחום הזה מתפזר, אתה מצפה שמשטח הלהב יתקרר. אבל פגמים נוטים לשבש את זרימת החום, ולהשאיר את פני השטח מעל ופגמים חמים. מצלמת האינפרא אדום מזהה את אותם נקודות חמות ומתייגת אותם כנזק שזוהה.

ישנם מכשירי תרמוגרפיה קרקעיים המשמשים כיום לתעשיות אחרות, כגון תחזוקת מטוסים. מכיוון שהמצלמות מותקנות על רחפנים עבור היישום הזה, יש לעשות ויתורים, אומר אילי.

אתה לא רוצה משהו יקר על מזל"ט שיכול להתרסק, ואתה לא רוצה חזיר כוח. לכן, אנו משתמשים במצלמות IR קטנות מאוד שמתאימות לקריטריונים שלנו ואז אנו משתמשים בתמונות אופטיות ובלידר כדי לספק מידע נוסף.

Lidar, שהוא כמו מכ"ם אבל משתמש באור נראה במקום גלי תדר רדיו, מודד כמה זמן לוקח לאור לנסוע לנקודה וממנה כדי לקבוע את המרחק בין עצמים. בהשראת תוכנית הנחתת מאדים של נאס"א, החוקרים השתמשו בחיישן לידר וניצלו את תנועת הרחפנים כדי לאסוף תמונות ברזולוציה גבוהה. מזל"ט שבודק להב רוח זז בזמן שהוא מצלם תמונות, והתנועה הזו מאפשרת לאסוף תמונות ברזולוציה על.

אתה משתמש בתנועה כדי למלא פיקסלים נוספים. אם יש לך מצלמה של 100 על 100 פיקסלים או לידר ותצלם תמונה אחת, הרזולוציה הזו היא כל מה שיהיה לך. אבל אם תסתובב תוך כדי צילום תמונות, בכמות תת-פיקסל, תוכל להשלים את הפערים הללו וליצור רשת עדינה יותר. ניתן לחבר את הנתונים ממספר פריימים לתמונה ברזולוציית על.

שימוש בלידר והדמיה ברזולוציה על מאפשרת לחוקרים לעקוב במדויק היכן הלהב ניזוק, ולידאר יכול גם למדוד שחיקה בקצוות הלהב.

בדיקות אוטונומיות של גשרים וקווי חשמל הן כבר מציאות, ו-Paquette מאמין שהן גם יהפכו לחלק חשוב בהבטחת אמינות להבי הרוח.

בדיקה אוטונומית הולכת להיות תחום עצום, וזה באמת הגיוני בתעשיית הרוח, בהתחשב בגודל ובמיקום של הלהבים. במקום שאדם צריך ללכת או לנסוע מלהב ללהב כדי לחפש נזק, תארו לעצמכם אם בדיקות היו אוטומטיים.

Paquette אומר שיש מקום למגוון שיטות בדיקה, החל מבדיקות מצלמה קרקעיות פשוטות ועד רחפנים וזחלנים העובדים יחד כדי לקבוע את תקינותו של להב.

אני יכול לדמיין שלכל מפעל רוח יש מזל"ט או צי של מל"טים שממריאים כל יום, עפים סביב טורבינות הרוח, מבצעים את כל הבדיקות שלהם, ואז חוזרים ומעלים את הנתונים שלהם. לאחר מכן ייכנס מפעיל מפעל הרוח ויבדוק את הנתונים, שכבר נקראו על ידי בינה מלאכותית שמחפשת הבדלים בלהבים מבדיקות קודמות ומציינת בעיות אפשריות. לאחר מכן, המפעיל יפרוס זוחל רובוטי על הלהב עם חשד לנזק כדי לקבל מבט מפורט יותר ולתכנן תיקונים. זו תהיה התקדמות משמעותית עבור התעשייה.