Robotlar, dronlar ve sensörler şu anda denetimlerde yardımcı oluyor ve çok uzak olmayan bir gelecekte tamamen otomatik hale getirilebilir.

Özel tarayıcılarla donatılmış dronlar ve sürünen robotlar, rüzgar kanatlarının daha uzun süre hizmette kalmasına yardımcı olabilir ve bu da kanatların daha büyük, daha pahalı ve taşınması daha zor hale geldiği bir zamanda rüzgar enerjisinin maliyetini düşürebilir. Bu amaçla, DoE'nin Blade Reliability Collaborative ve Sandia Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, kameralarla yapılan geleneksel insan incelemelerinden daha hızlı ve daha ayrıntılı olurken rüzgar kanatlarını gizli hasar açısından invaziv olmayan bir şekilde incelemenin yolları üzerinde çalışıyorlar.

Rüzgar kanatları, dünyada inşa edilen en büyük tek parça kompozit yapılardır, herhangi bir uçaktan bile daha büyüktür ve genellikle uzak yerlerdeki makinelere yerleştirilirler. Bir kanat, ömrü boyunca bir milyar yük döngüsünden geçerken yıldırım, dolu, yağmur, nem ve diğer kuvvetlere maruz kalır, ancak bakım için onu bir hangara indiremezsiniz.

Ancak, rutin inceleme ve onarım, türbin kanatlarının hizmette kalması için kritik öneme sahiptir, diyor Paquette. Ancak, mevcut inceleme yöntemleri her zaman hasarı yeterince erken yakalayamıyor. Sandia bunu değiştirmek için havacılık elektroniği ve robotik araştırmalarından gelen uzmanlıktan yararlanıyor. Hasar görünür hale gelmeden önce yakalanarak, daha küçük ve daha ucuz onarımlar kanatçığı onarabilir ve hizmet ömrünü uzatabilir, diyor.

Bir projede Sandia, sürünen bir robotu rüzgar kanatlarının içindeki hasarı arayan bir tarayıcıyla donattı. İkinci bir proje serisinde Sandia, hasarı tespit etmek için güneş ışığından gelen ısıyı kullanan sensörlerle dronları eşleştirdi.

Paquette, rüzgar endüstrisinin geleneksel olarak rüzgar kanatlarını denetlemek için iki ana yaklaşımı olduğunu söylüyor. İlk seçenek, birini kamera ve telefoto lensle göndermek. Denetçi, fotoğraflar çekmek ve çatlaklar ve erozyon gibi görünür hasarları aramak için kanattan kanada hareket eder. İkinci seçenek de benzerdir, ancak denetçi yerde durmak yerine bir rüzgar kanat kulesinden aşağı iner veya bir vinç üzerindeki bir platformu kanat boyunca yukarı aşağı manevra eder.

Bu görsel incelemelerde yalnızca yüzeysel hasar görürsünüz. Ancak çoğu zaman, bir bıçağın dış tarafında bir çatlak görene kadar, hasar çoktan oldukça ciddidir. Pahalı bir onarımla karşı karşıyasınızdır veya bıçağı değiştirmeniz bile gerekebilir.

Bu incelemeler uygun fiyatlı oldukları için popüler oldu ancak daha büyük bir soruna dönüşmeden önce hasarı yakalayamıyorlar, diyor Paquette. Sandia'nın sürünen robotları ve dronları, rüzgar kanatlarının invaziv olmayan iç incelemesini sektör için uygulanabilir bir seçenek haline getirmeyi amaçlıyor.

Sandia ve ortakları International Climbing Machines ve Dophitech, barajları denetleyen makinelerden esinlenerek sürünen bir robot üretti. Robot, bir reklam panosunu boyayan biri gibi bir yandan diğer yana ve bir rüzgar kanadının yukarı aşağı hareket edebiliyor. Yerleşik kameralar, yüzey hasarını ve daha büyük, yüzey altı hasarını işaret edebilecek küçük sınırlamaları tespit etmek için yüksek doğruluklu görüntüler yakalıyor. Robot hareket ederken, faz dizili ultrasonik görüntüleme kullanarak kanadı hasar açısından taramak için bir çubuk da kullanıyor.

Tarayıcı, doktorların vücutların içini görmek için kullandıkları ultrason makinelerine çok benzer şekilde çalışır, ancak bu durumda bıçaklardaki iç hasarı tespit eder. Bu ultrasonik imzalardaki değişiklikler hasarı belirtmek için otomatik olarak analiz edilir.

Sandia'nın kıdemli bilim insanı ve robotik paletli araç projesi lideri Dennis Roach, faz dizili ultrasonik incelemenin kalın, kompozit bıçakların içindeki herhangi bir katmandaki hasarı tespit edebileceğini söylüyor.

Türbülansın etkisi veya aşırı stresi, görünmeyen yüzey altı hasarı yaratır. Amaç, hasarı kritik boyuta ulaşmadan önce bulmak ve daha az maliyetli onarımlarla düzeltilebilmesini sağlamak ve bu sayede de kanat duruş süresini azaltmaktır. Herhangi bir arızadan veya bir kanadı çıkarma ihtiyacından kaçınmak istiyoruz.

Roach, robot paletli araçları, rüzgar kanatları için tek elden denetim ve onarım yönteminin bir parçası olarak öngörüyor.

Bir platformda bir tamir ekibini, robotun önde sürünerek ilerlediği bir rüzgar bıçağına tırmanırken hayal edin. Robot bir şey bulduğunda, müfettişler robotun yeri işaretlemesini sağlayabilir, böylece yer altı hasarının yeri belirgin olur. Tamir ekibi hasarı giderir ve kompozit malzemeyi onarır. Bu tek elden muayene ve tamir alışverişi, bıçağın hızla tekrar hizmete girmesini sağlar.

Sandia ayrıca, gizli rüzgar kanadı hasarını tespit etmek için güneş ışığından gelen ısıyı kullanan kızılötesi kameralarla dronları donatmak için bir dizi projede birkaç küçük işletmeyle çalıştı. Termografi adı verilen bu yöntem, kanadın yarım inç derinliğine kadar hasarı tespit eder.

Güneşte bıçağı ısıtan ve sonra bıçağı gölgeye gelene kadar yuvarlayan veya eğen bir yöntem geliştirdik. Güneş ışığı bıçağa yayılır ve dengelenir. Bu ısı yayılırken, bıçağın yüzeyinin soğumasını beklersiniz. Ancak kusurlar ısı akışını bozma eğilimindedir ve üstteki yüzeyi ve kusurları sıcak bırakır. Kızılötesi kamera bu sıcak noktaları algılar ve bunları algılanan hasar olarak etiketler.

Şu anda uçak bakımı gibi diğer endüstriler için kullanılan yer tabanlı termografi cihazları var. Kameralar bu uygulama için dronelara monte edildiğinden, tavizler verilmesi gerekiyor, diyor Ely.

Düşebilecek pahalı bir drone'da bir şey istemezsiniz ve güç canavarı da istemezsiniz. Bu yüzden kriterlerimize uyan gerçekten küçük IR kameralar kullanıyoruz ve sonra ek bilgi sağlamak için optik görüntüler ve lidar kullanıyoruz.

Radar gibi olan ancak radyo frekans dalgaları yerine görünür ışık kullanan Lidar, nesneler arasındaki mesafeyi belirlemek için ışığın bir noktaya gidip gelmesinin ne kadar sürdüğünü ölçer. NASA'nın Mars iniş aracı programından ilham alan araştırmacılar, bir lidar sensörü kullandılar ve süper çözünürlüklü görüntüler toplamak için drone hareketinden yararlandılar. Bir rüzgar kanadını inceleyen bir drone, görüntü alırken hareket eder ve bu hareket süper çözünürlüklü görüntüler toplamayı mümkün kılar.

Ek pikselleri doldurmak için hareketi kullanırsınız. 100 x 100 piksellik bir kameranız veya lidarınız varsa ve bir resim çekerseniz, sahip olacağınız tek çözünürlük bu olur. Ancak resim çekerken hareket ederseniz, bir alt piksel miktarında, bu boşlukları doldurabilir ve daha ince bir ağ oluşturabilirsiniz. Birkaç kareden gelen veriler, süper çözünürlüklü bir resim için bir araya getirilebilir.

Araştırmacılar, lidar ve süper çözünürlüklü görüntüleme kullanarak, bıçağın nerede hasar gördüğünü tam olarak izleyebiliyor ve lidar, bıçak kenarlarındaki erozyonu da ölçebiliyor.

Köprüler ve enerji hatlarının otonom denetimleri artık gerçek oldu ve Paquette, bunların aynı zamanda rüzgar kanatlarının güvenilirliğini sağlamanın önemli bir parçası haline geleceğine inanıyor.

Otonom denetim çok büyük bir alan olacak ve kanatların boyutu ve konumu göz önüne alındığında rüzgar sektöründe gerçekten mantıklı. Bir kişinin hasarı aramak için kanattan kanada yürümesi veya araç kullanması yerine, denetimlerin otomatikleştirildiğini hayal edin.

Paquette, basit yer tabanlı kamera incelemelerinden, bir bıçağın sağlığını belirlemek için birlikte çalışan drone ve paletli araçlara kadar çeşitli inceleme yöntemlerine yer olduğunu söylüyor.

Her rüzgar santralinin her gün havalanan, rüzgar türbinlerinin etrafında uçan, tüm denetimlerini yapan ve sonra geri gelip verilerini yükleyen bir drone veya drone filosuna sahip olduğunu hayal edebiliyorum. Daha sonra rüzgar santrali operatörü gelip, daha önceki denetimlerden kanatlardaki farklılıkları arayan ve olası sorunları not eden yapay zeka tarafından okunmuş olan verilere bakacak. Daha sonra operatör, daha ayrıntılı bir görünüm elde etmek ve onarımları planlamak için şüpheli hasarlı kanat üzerine bir robot palet yerleştirecek. Bu, sektör için önemli bir ilerleme olacaktır.