Роботы, беспилотники и датчики сейчас помогают с проверками и могут быть полностью автоматизированы в не слишком устойчивом будущем.

Дроны и ползающие роботы, оснащенные специальными сканерами, могут помочь лопастям ветра оставаться в эксплуатации дольше, что может снизить стоимость энергии ветра в то время, когда лезвия становятся больше, более дороже и труднее транспортировать. С этой целью исследователи в сотрудничестве с надежностью лезвия DOE и Национальной лаборатории Санды работали над способами неинвазивно осмотреть лезвия ветра на предмет скрытого повреждения, будучи быстрее и более подробно, чем традиционные человеческие проверки с камерами.

Лезвия ветра являются крупнейшими композитными конструкциями с одной частью, построенными в мире, даже больше, чем любой самолет, и их часто ставят на машины в удаленных местах. Лезвие подлежит молнии, граду, дождю, влажности и другим силам, проходя через миллиард циклов нагрузки в течение его жизни, но вы не можете просто посадить его в вешалку для обслуживания.

Пакетт говорит, что обычная проверка и ремонт имеют решающее значение для поддержания турбинных лопастей в эксплуатации. Тем не менее, текущие методы проверки не всегда наносят ущерб достаточно скоро. Sandia опирается на экспертизу от исследований авионики и робототехники, чтобы изменить это. По словам он, путем увлечения урона, прежде чем он станет видимым, меньший и более дешевый ремонт может починить лезвие и продлить срок службы.

В одном проекте Sandia оснастила ползающего робота с помощью сканера, который ищет повреждение внутри лопастей ветра. Во второй серии проектов Sandia соединила беспилотники с датчиками, которые используют тепло от солнечного света, чтобы обнаружить повреждение.

По словам Пакетта, традиционно, у ветряной индустрии были два основных подхода к осмотре лезвий ветра. Первый вариант - отправить кого -то с помощью камеры и телеобъектива. Инспектор перемещается от лезвия к лезвию, снимая фотографии и в поисках видимых повреждений, таких как трещины и эрозия. Второй вариант похож, но вместо того, чтобы стоять на земле, инспектор снимает башню с лезвием ветра или маневрирует платформой на кране вверх и вниз по лезвию.

В этих визуальных проверках вы видите только повреждение поверхности. Часто, однако, к тому времени, когда вы можете увидеть трещину на внешней стороне лезвия, ущерб уже довольно серьезный. Вы смотрите на дорогой ремонт, или вам, возможно, придется заменить лезвие.

По словам Пакетта, эти проверки были популярны, потому что они доступны по цене, но они не могут нанести ущерб, прежде чем они превратятся в большую проблему. Ползующие роботы и беспилотники Сандии направлены на то, чтобы сделать неинвазивную внутреннюю проверку лезвий ветра жизнеспособным вариантом для отрасли.

Sandia и Partners International скалолазания и Dophitech построили ползающего робота, вдохновленный машинами, которые осматривают плотины. Робот может двигаться из стороны в сторону и вверх и вниз по лезвию ветра, как кто-то рисует рекламный щит. Встроенные камеры защелкивают изображения высокой точки зрения для обнаружения повреждения поверхности, а также небольшие демаркации, которые могут сигнализировать о большем повреждении подповерхностных. Во время перемещения робот также использует палочку для сканирования лезвия на предмет повреждения, используя поэтапную ультразвуковую визуализацию.

Сканер работает так же, как ультразвуковые машины, используемые врачами, чтобы увидеть внутри тела, за исключением того, что в этом случае он обнаруживает внутренний ущерб лезвиям. Изменения в этих ультразвуковых подписях автоматически анализируются, чтобы указать повреждение.

Старший научный сотрудник Sandia и роботизированный проект, ведущий проект, Деннис Роуч говорит, что ультразвуковая проверка фазированного массива может обнаружить повреждение на любом слое внутри толстых композитных лопастей.

Воздействие или чрезмерное стресс от турбулентности создает подземные повреждения, который не виден. Идея состоит в том, чтобы найти ущерб до того, как он вырастет до критического размера и может быть зафиксирована с помощью менее дорогого ремонта, который также уменьшает время простоя лезвия. Мы хотим избежать каких -либо неудач или необходимости удалить лезвие.

Роуч представляет роботизированных сканеров в рамках универсального метода проверки и ремонта для лопастей ветра.

Представьте себе команду по ремонту на платформе, которая поднимается на лезвие ветра, а робот ползает вперед. Когда робот что -то находит, инспекторы могут иметь робот отметить место, чтобы определить местоположение подземного повреждения. Команда по ремонту измеряет ущерб и ремонтирует композитный материал. Эти универсальные покупки осмотра и ремонта позволяют лезвию быстро вернуться в эксплуатацию.

Sandia также работала с несколькими малыми предприятиями в серии проектов, чтобы набрать беспилотники инфракрасными камерами, которые используют тепло от солнечного света для обнаружения скрытых повреждений лезвия ветра. Этот метод, называемый термографией, обнаруживает повреждение до половины дюйма внутри лезвия.

Мы разработали метод, который нагревает лезвие на солнце, а затем раскатывает или качает лезвие, пока он не в тени не будет. Солнечный свет диффундирует в лезвие и выравнивает. Как это тепло диффундирует, вы ожидаете, что поверхность лезвия будет остыть. Но недостатки, как правило, нарушают тепловой поток, оставляя поверхность выше и не хватает недостатков. Инфракрасная камера обнаруживает эти горячие точки и маркирует ее как обнаруженные повреждения.

В настоящее время существуют наземные термографические устройства, используемые для других отраслей, таких как обслуживание самолетов. По словам Эли, поскольку камеры установлены на беспилотниках для этого приложения, необходимо сделать уступки.

Вы не хотите чего -то дорогого на беспилотнике, которое может разбиться, и вам не нужна силовая свинья. Итак, мы используем действительно маленькие ИК -камеры, которые соответствуют нашим критериям, а затем мы используем оптические изображения и лидар для предоставления дополнительной информации.

Лидар, который похож на радар, но использует видимый свет вместо радиочастотных волн, измеряет, сколько времени требуется, чтобы перейти в точку и обратно, чтобы определить расстояние между объектами. Вдохновляясь в программе НАСА по Марс Ландер, исследователи использовали датчик лидара и воспользовались движением беспилотников для сбора изображений супер-разрешения. Дрон, осматривающий ветровый лезвие, движется, пока он снимает изображения, и это движение позволяет собирать изображения супер-разрешения.

Вы используете движение, чтобы заполнить дополнительные пиксели. Если у вас есть камера или лидар на 100 пикселей или лидар, и сфотографируйте, это разрешение- все, что у вас есть. Но если вы перемещаетесь во время фотографирования, по количеству подписселя, вы можете заполнить эти пробелы и создать более тонкую сетку. Данные из нескольких кадров могут быть собраны вместе для изображения супер разрешения.

Использование визуализации LiDAR и Super-Resolution также позволяет исследователям точно отслеживать, где лезвие повреждено, а LIDAR также может измерять эрозию на краях лезвия.

Автономные проверки мостов и линий электропередач уже являются реалиями, и Пакетт считает, что они также станут важными частями обеспечения надежности лезвия ветра.

Автономный осмотр станет огромной областью, и это действительно имеет смысл в ветровой промышленности, учитывая размер и местоположение лезвий. Вместе с человеком, которому нужно ходить или ездить из лезвия в лезвие, чтобы найти ущерб, представьте, представьте, что проверки проверки были автоматизированы.

Пакетт говорит, что есть место для различных методов проверки, от простых наземных проверок камеры до беспилотников и сканеров, работающих вместе, чтобы определить здоровье лезвия.

Я могу представить себе, что каждое ветровое растение имеет беспилотник или парк беспилотников, которые взлетают каждый день, летают вокруг ветряных турбин, выполняют все свои проверки, а затем возвращаются и загружают свои данные. Тогда оператор ветровых заводов придет и будет просмотреть данные, которые уже будут прочитаны искусственным интеллектом, который ищет различия в лезвиях от предыдущих инспекций и примечаний. Затем оператор будет развернуть роботизированного гусенита на лезвии с подозрением на повреждение, чтобы получить более подробный вид и ремонт планов. Это было бы значительным прогрессом для отрасли.