Robotlar, dronlar ve sensörler artık denetimlere yardımcı oluyor ve çok uzak olmayan bir gelecekte tamamen otomatik hale getirilebilecek.

Özel tarayıcılarla donatılmış drone'lar ve sürünen robotlar, rüzgar kanatlarının daha uzun süre hizmette kalmasına yardımcı olabilir; bu da kanatların büyüdüğü, pahalılaştığı ve taşınmasının zorlaştığı bir dönemde rüzgar enerjisinin maliyetini düşürebilir. Bu amaçla DoE'nin Blade Güvenilirlik İşbirliği ve Sandia Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, rüzgar kanatlarını gizli hasar açısından invaziv olmayan bir şekilde incelemenin ve kameralarla yapılan geleneksel insan incelemelerinden daha hızlı ve daha ayrıntılı olmanın yolları üzerinde çalışıyorlar.

Rüzgar kanatları dünyada inşa edilen en büyük tek parça kompozit yapılardır, hatta herhangi bir uçaktan bile daha büyüktür ve sıklıkla uzak konumlardaki makinelere takılırlar. Bir bıçak, kullanım ömrü boyunca bir milyar yük döngüsünden geçerken yıldırım, dolu, yağmur, nem ve diğer kuvvetlere maruz kalır, ancak onu bakım için öylece bir askıya koyamazsınız.

Paquette, rutin muayene ve onarımın türbin kanatlarını hizmette tutmak için kritik öneme sahip olduğunu söylüyor. Ancak mevcut inceleme yöntemleri her zaman hasarı yeterince erken tespit edemiyor. Sandia bunu değiştirmek için aviyonik ve robotik araştırmalarının uzmanlığından yararlanıyor. Hasarı görünür hale gelmeden yakalayarak, daha küçük ve daha ucuz onarımların bıçağı onarabileceğini ve servis ömrünü uzatabileceğini söylüyor.

Sandia, bir projede, rüzgar kanatlarının içindeki hasarı arayan bir tarayıcıyla emekleyen bir robot donattı. Sandia, ikinci proje serisinde dronları, hasarı tespit etmek için güneş ışığından gelen ısıyı kullanan sensörlerle eşleştirdi.

Paquette, geleneksel olarak rüzgar endüstrisinin rüzgar kanatlarını denetlemek için iki ana yaklaşıma sahip olduğunu söylüyor. İlk seçenek, kamera ve telefoto lensi olan birini göndermek. Denetçi bıçaktan bıçağa geçerek fotoğraflar çeker ve çatlak ve erozyon gibi görünür hasarları arar. İkinci seçenek de benzerdir ancak müfettiş yerde durmak yerine bir rüzgar kanadı kulesinden aşağı iner veya bir vinç üzerindeki bir platformu kanadı yukarı ve aşağı doğru manevra ettirir.

Bu görsel incelemelerde sadece yüzeysel hasarları görüyorsunuz. Ancak çoğu zaman bıçağın dış tarafında bir çatlak gördüğünüzde hasar zaten oldukça ciddidir. Pahalı bir onarımla karşı karşıyasınız, hatta bıçağı değiştirmeniz bile gerekebilir.

Paquette, bu denetimlerin popüler olmasının nedeninin ekonomik olmaları olduğunu ancak hasarın daha büyük bir soruna dönüşmeden tespit edilemeyeceğini söylüyor. Sandia'nın sürünen robotları ve dronları, rüzgar kanatlarının invaziv olmayan iç denetimini endüstri için uygun bir seçenek haline getirmeyi amaçlıyor.

Sandia ve ortakları International Climbing Machines ve Dophitech, barajları denetleyen makinelerden ilham alarak yürüyen bir robot üretti. Robot, bir reklam panosunu boyayan biri gibi, rüzgarda bir yandan diğer yana, yukarı ve aşağı hareket edebiliyor. Yerleşik kameralar, yüzeydeki hasarın yanı sıra daha büyük yüzey altı hasarını işaret edebilecek küçük sınırları tespit etmek için yüksek kaliteli görüntüler çeker. Robot, hareket ederken aynı zamanda faz dizili ultrasonik görüntülemeyi kullanarak bıçağı hasar açısından taramak için bir çubuk kullanıyor.

Tarayıcı, doktorların vücutların içini görmek için kullandıkları ultrason makinelerine benzer şekilde çalışıyor ancak bu durumda bıçakların iç hasarlarını tespit ediyor. Bu ultrasonik imzalardaki değişiklikler, hasarı belirtmek için otomatik olarak analiz edilir.

Sandia'nın kıdemli bilim insanı ve robotik paletli proje lideri Dennis Roach, aşamalı dizili ultrasonik incelemenin kalın, kompozit bıçakların içindeki herhangi bir katmandaki hasarı tespit edebildiğini söylüyor.

Türbülanstan kaynaklanan darbe veya aşırı gerilim, gözle görülmeyen yeraltı hasarı yaratır. Buradaki fikir, hasarı kritik boyuta ulaşmadan bulmaktır ve bıçağın arıza süresini de azaltan daha ucuz onarımlarla onarılabilir. Herhangi bir arızayı veya bıçağın çıkarılması ihtiyacını önlemek istiyoruz.

Roach, robotik tarayıcıları, rüzgar kanatlarına yönelik tek noktadan inceleme ve onarım yönteminin bir parçası olarak tasarlıyor.

Robotun önde süründüğü bir platformda rüzgar kanadına doğru giden bir onarım ekibini hayal edin. Robot bir şey bulduğunda, müfettişler robotun noktayı işaretlemesini sağlayabilir, böylece yer altı hasarının yeri açıkça ortaya çıkabilir. Onarım ekibi hasarı giderir ve kompozit malzemeyi onarır. Bu tek noktadan inceleme ve onarım alışverişi, bıçağın hızlı bir şekilde tekrar hizmete alınmasını sağlar.

Sandia ayrıca, gizli rüzgar kanadı hasarını tespit etmek için güneş ışığından gelen ısıyı kullanan kızılötesi kameralarla dronları donatmak amacıyla bir dizi projede birkaç küçük işletmeyle birlikte çalıştı. Termografi adı verilen bu yöntem, bıçağın içindeki yarım inç derinliğe kadar olan hasarı tespit ediyor.

Bıçağı güneşte ısıtan ve ardından gölgeye gelene kadar bıçağı döndüren veya eğen bir yöntem geliştirdik. Güneş ışığı bıçağa yayılır ve eşitlenir. Bu ısı yayıldıkça bıçağın yüzeyinin soğumasını beklersiniz. Ancak kusurlar ısı akışını bozma eğilimindedir, yüzeyin üstte kalmasına ve kusurların sıcak kalmasına neden olur. Kızılötesi kamera bu sıcak noktaları tespit eder ve bunları tespit edilen hasar olarak etiketler.

Şu anda uçak bakımı gibi diğer endüstriler için kullanılan yer tabanlı termografi cihazları bulunmaktadır. Ely, bu uygulama için kameraların drone'lara monte edilmesi nedeniyle taviz verilmesi gerektiğini söylüyor.

Bir drone'da düşebilecek pahalı bir şey istemezsiniz ve bir elektrik domuzu istemezsiniz. Bu nedenle, kriterlerimize uyan gerçekten küçük IR kameralar kullanıyoruz ve ardından ek bilgi sağlamak için optik görüntüler ve lidar kullanıyoruz.

Radara benzeyen ancak radyo frekansı dalgaları yerine görünür ışık kullanan Lidar, nesneler arasındaki mesafeyi belirlemek için ışığın bir noktaya gidiş-dönüş yolculuğunun ne kadar sürdüğünü ölçer. NASA'nın Mars iniş programından ilham alan araştırmacılar, bir lidar sensörü kullandı ve süper çözünürlüklü görüntüler toplamak için drone hareketinden yararlandı. Rüzgar kanadını inceleyen drone, görüntü çekerken hareket ediyor ve bu hareket, süper çözünürlüklü görüntüler elde etmeyi mümkün kılıyor.

Ek pikselleri doldurmak için hareketi kullanırsınız. 100 x 100 piksellik bir kameranız veya lidarınız varsa ve bir fotoğraf çekerseniz, sahip olacağınız tek şey bu çözünürlüktür. Ancak fotoğraf çekerken pikselin altında bir miktarda hareket ederseniz bu boşlukları doldurabilir ve daha ince bir ağ oluşturabilirsiniz. Süper çözünürlüklü bir görüntü için birkaç kareden gelen veriler bir araya getirilebilir.

Lidar ve süper çözünürlüklü görüntülemenin kullanılması, araştırmacıların bıçağın nerede hasar gördüğünü tam olarak takip etmesine olanak tanır ve lidar ayrıca bıçak kenarlarındaki erozyonu da ölçebilir.

Köprülerin ve elektrik hatlarının otonom denetimleri halihazırda bir gerçektir ve Paquette bunların aynı zamanda rüzgar kanadı güvenilirliğini sağlamanın önemli parçaları olacağına inanıyor.

Otonom denetim çok büyük bir alan olacak ve kanatların boyutu ve konumu göz önüne alındığında, rüzgar endüstrisinde bu gerçekten mantıklı. Bir kişinin hasar aramak için bir kanattan diğerine yürümesi veya araba sürmesi gerekmesi yerine, denetimlerin yapıldığını hayal edin. otomatikleştirildi.

Paquette, basit yer tabanlı kamera incelemelerinden bir bıçağın sağlığını belirlemek için birlikte çalışan dronlara ve tarayıcılara kadar çeşitli denetim 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 denetimlerde kanatlardaki farklılıkları arayan ve potansiyel sorunları not eden yapay zeka tarafından zaten okunmuş olan verileri inceleyecek. Operatör daha sonra daha ayrıntılı bir görünüm elde etmek ve onarımları planlamak için hasar olduğundan şüphelenilen bıçağın üzerine robotik bir paletli araç yerleştirecektir. Bu sektör için önemli bir gelişme olacaktır.