使用无人机检查风力涡轮机

事实证明，与传统的人工方法相比，无人机是一种更安全、更快速、更经济的风力涡轮机检查方法。无人机配备摄像头和传感器，可以彻底检查叶片、机舱和塔架是否有损坏和需要维修的地方。本文探讨了无人机如何通过改进数据收集、进入困难区域以及减少停机时间和风险来彻底改变风力涡轮机检查。

风能作为可再生能源持续快速增长。风力涡轮机需要定期检查和维护，以最 大程度提高效率、延长设备寿命并确保最 佳性能。

传统上，风力涡轮机检查需要技术人员爬上涡轮机或从地面使用长焦镜头。这两种方法都存在安全风险、成本高和数据质量有限的缺点。

无人机提供了更智能、更安全的风力涡轮机检查解决方案。无人机配备摄像头和传感器，可以在很短的时间内彻底检查涡轮机，同时消除检查员的风险。

风力涡轮机检查的重要性

定期检查可帮助风电场业主及早发现问题，避免导致设备故障或性能问题。检查旨在：

l涡轮机出现裂缝、雷击损坏、螺栓松动

l叶片缺陷，如侵蚀、分离、裂纹

l变速箱、轴承和传动系统部件磨损

如果不进行预防性维护，每台涡轮机每年的维修费用将超过 30,000 美元。停机造成的生产损失也会减少收入。

现代风力涡轮机体积庞大，检查工作十分困难。技术人员通常必须爬上 200 多英尺高的地方，或依靠地面摄像机。这两种方法都有缺点。

这就是为什么无人机正在彻底改变风力涡轮机的检查方式，并在安全性、速度、数据质量和成本节省方面带来巨大优势。

传统检测方法面临的挑战

风力涡轮机检查的两种传统方法都有各自的局限性：

绳索作业：

l高空攀爬的安全风险

l每个涡轮机需要花费数小时的缓慢过程

l角度和可见度有限

l停电导致电力生产减少

l3 名以上技术人员的劳动力成本高

地面：

l阴影处和叶片尖端处的图像质量较差

l无法准确定位或测量缺陷

l全面覆盖的摄像头设置耗时

l无法检查叶片的底面

无人机克服了这些挑战，同时从各个角度和位置提供特写高清图像。

使用无人机检查的好处

无人机风力涡轮机检查具有许多优势：

l提高安全性：技术人员无需在危险的高空作业。检查由地面控制。

l检查速度更快：无人机可以在 45 分钟内检查一台涡轮机，而手动检查则需要 3-6 小时。

l节省成本：无人机可减少人工、设备和停机成本。检查费用可下降 20-25%。

l更好的数据：高分辨率图像可检测微小缺陷。热成像无人机可识别热点，表明存在问题。

l近距离访问：无人机可以从各个角度进行全面覆盖，并进入狭窄的空间。

l早期缺陷检测：在需要大修或降低性能之前发现问题。

l法规合规性：确保风电场符合所有维护和检查政策。

l增加正常运行时间：将每台涡轮机的停机时间从数小时缩短至几分钟。

总之，无人机提高了检查员的安全性，同时更快地提供更详细的数据，以最 大限度地提高风电场的生产力。

无人机如何检查风力涡轮机

风力涡轮机检查包括检查机舱、塔架、叶片、螺栓和内部组件。无人机分两个阶段完成该过程：

目视检查

无人机安装的摄像头可提供高分辨率的外部图像和视频。视觉检查员会寻找：

l叶片裂纹、损坏、腐蚀

l雷击痕迹

l油漆剥落或腐蚀

l螺栓松动或缺失

l变速箱漏油

视觉数据可验证涡轮机的物理状况。然而，一些缺陷隐藏在表面之下。热成像无人机可以检测到这些问题。

热检查

无人机上的红外摄像机可测量表面温度变化，揭示隐藏的问题。热点（热异常）表示：

l叶片脱层

l传动系部件磨损

l电气问题

l粘合失效

l进水

热成像无人机为检查员提供热图，准确显示需要紧急维修的位置。这可以防止小问题演变成重大故障。

最适合风力涡轮机检查的无人机

大疆经纬 M300 RTK

l飞行时间 55 分钟

lRTK精密导航

l坚固、防风雨的结构

l可更换相机有效载荷

l20公里传输范围

DJI Mavic 3 Enterprise 高级版

l飞行时间 45 分钟

l4K 热像仪

l避障

l便携式折叠设计

lRTK 定位

Skydio X2

l飞行时间 38 分钟

l6 英里范围

l360°避障

l100倍变焦可见光相机

l自主检查模式

飞行能力 Elios 3

l室内/密闭空间专业

lLiDAR 防撞

l30 分钟飞行时间

l3D 映射功能

l防水防尘

选择风力涡轮机检查无人机时，请密切关注飞行时间、摄像头分辨率、范围、避障和电池寿命。

风力涡轮机检查应用

无人机改变风力涡轮机维护和检查的具体方式包括：

l叶片检查——目视检查并绘制叶片表面热图以识别缺陷

l螺栓检查——检查所有涡轮机螺栓是否正确固定

l腐蚀检测——识别腐蚀或生锈

l雷击分析——评估雷击造成的损害

l塔分析——验证结构完整性并识别裂缝或疲劳

l排水检查——确保水流正常，不会积水

l远程现场检查——安全检查远程或海上位置的涡轮机

l变速箱检查——检查泄漏并分析温度以防止故障

l一般状况审计– 提供涡轮机物理状态的完整概述

无人机还可以在维修期间监控进度，并可以创建涡轮机的数字孪生以进行模拟。

风电场无人机检查成本

无人机检查服务通常每台涡轮机收费约 300 至 500 美元。这比传统的人工检查便宜 20% 至 25%。

无人机本身就是一笔重大投资。工业无人机的机身、摄像头、传感器、电池组、外壳、控制器和其他配件的成本在 10,000 至 30,000 美元之间。

任务规划、数据分析和报告软件也需要企业订阅。

总体而言，停机时间和维修时间的减少很快抵消了无人机成本。简化的检查工作流程可最 大限度地减少生产天数损失。

每年检查数百台涡轮机，加起来，无人机是一项明智的长期投资。

案例研究

IDS – 工业无人机服务公司

无人机服务提供商成立于 2017 年，总部位于希腊雅典，与其客户 Eunice Energy Group (EEG)（希腊可再生能源领域的先驱之一）合作，利用 DJI 无人机平台检查总容量为 34.5MW 的风电场。

ABJ 无人机

ABJ 部署了 WindVue 技术，以在加拿大冬季查找风力发电机叶片的内部和外部问题。目的是了解 WindVue 在不同温度和气候条件下的有效性。

常见问题解答

无人机可以检测风力涡轮机上的哪些缺陷？

无人机可以直观地识别裂缝、雷击损坏、叶片腐蚀、油漆剥落、腐蚀以及螺栓松动或缺失。热成像无人机还可以检测出分层和进水等隐藏缺陷。

使用无人机检查风力涡轮机需要多长时间？

无人机对风力涡轮机进行全面检查大约需要 45 分钟。这比人工绳索检查快 4-6 倍。

风力涡轮机检查无人机使用什么传感器？

视觉无人机配备高达 100 倍变焦的高分辨率摄像头。热成像无人机配备红外摄像头来识别热异常。部分型号还配备激光雷达，用于避免碰撞和测绘。

无人机可以完全取代人工检查风力涡轮机吗？

并非完全如此。无人机目前无法进行“敲击”测试来检查叶片表面下的缺陷。但无人机现在可以更快、更安全地完成绝大多数检查任务。

一架无人机每天可以检查多少台涡轮机？

检查速度取决于无人机型号、电池数量、天气和场地因素。在最 佳条件下，无人机每天可以检查 8-12 个平均大小的涡轮机。更大的电池组可以延长飞行时间。

风力涡轮机无人机检查可帮助能源公司提高安全性、提高生产率并降低与维护相关的成本。遵循最 佳实践可确保您的无人机计划发挥最 大效益。

关键要点

l定期检查风力涡轮机对于最 大限度地减少维修和最 大限度地延长正常运行时间至关重要。

l传统的人工检查方法存在着安全性、成本和数据质量方面的挑战。

l无人机可以从各个角度提供特写高清图像和热数据，而不会给检查人员带来风险。

l领先的风能公司依靠无人机来优化检查。

l主要好处包括提高安全性、加快检查速度和更好地检测缺陷。

l随着无人机项目的扩大，对飞行员、数据分析师和检查员的需求也随之增加。

l投资无人机队是加强维护和降低成本的明智方法。