桑迪亞國家實驗室的研究人員表示，配備掃描技術的無人機和爬行機器人可以幫助風力葉片保持更長時間的使用，這可能有助於降低風能成本，因為葉片越來越大，價格越來越高，越來越難以運輸。
作為由能源技術辦公室資助的能源部刀片可靠性協作工作的一部分，桑迪亞研究人員與能源企業合作開發了一些機器，這些機器可以無創地檢查風力葉片是否存在隱藏損壞，同時比傳統的相機檢測更快更細緻。
風力葉片是世界上最大的單件式複合結構之一。
研究人員稱，風葉是世界上最大的單片複合結構之一。葉片通常在其使用壽命期間經歷無數的負載循環時受到閃電，冰雹，雨水，濕氣和其他力的影響。
常規檢查和維修對於保持刀片服務至關重要，但目前的檢查方法並不總是很快就會受到損壞。
桑迪亞說，它正在利用航空電子和機器人研究的專業知識來改變這種狀況。通過在損壞變得可見之前捕獲損壞，更小且更便宜的維修可以固定刀片並延長其使用壽命。
研究人員設想每個風力發電廠都有一架無人機或一隊無人駕駛飛機起飛，繞著風力渦輪機飛行進行檢查，然後返回並上傳他們的數據。然後，風電廠操作員將查看已經由人工智能讀取的數據。根據調查結果，操作員可以部署機器人履帶，以更詳細地了解刀片併計劃維修。
在一個項目中，桑迪亞為爬行機器人配備了掃描儀，可以搜索風力葉片內的損壞。在第二系列項目中，桑迪亞將無人機與傳感器配對，傳感器利用陽光產生的熱量來檢測損壞。
風電行業有兩種主要方法來檢查風力葉片。第一種是用攝像機將檢查員送到現場。然後檢查員從刀片到刀片進行拍照並尋找可見的損壞，例如裂縫和侵蝕。第二種選擇包括讓檢查員爬上風力葉片塔或在葉片上上下操縱起重機上的平台。
研究人員說，這些視覺檢查只能揭示表面損傷。但是當葉片外部出現裂縫時，損壞已經非常嚴重。
桑迪亞的爬行機器人和無人機旨在使風力葉片的無創內部檢查成為行業的可行選擇。
發現隱藏的傷害
Sandia和合作夥伴International Climbing Machines和Dophitech建造了一個爬行機器人，可以從風向葉片上下左右移動。板載攝像機提供實時，高保真的圖像，以檢測表面損壞，以及可能發出較大的次表面損傷信號的小分界線。
在移動時，機器人還使用棒來掃描刀片，使用相控陣超聲成像進行損壞。可以自動分析超聲波簽名的變化以指示損壞。
桑迪亞還為無人機配備了紅外攝像機，這些攝像機利用來自太陽光的熱量來探測隱藏的風力葉片損壞。這種稱為熱成像的方法可以檢測到刀片內部半英寸深的損壞。
研究人員開發了一種方法，在太陽下加熱葉片，然後將其投入陰影中。太陽光漫射到葉片中並均衡。隨著熱量的擴散，葉片表面冷卻。缺陷往往會破壞熱流，使缺陷上方的表面相對較熱。然後紅外攝像機將讀取這些熱點以檢測損壞。
地面熱成像系統目前用於其他行業，例如飛機維護。因為相機安裝在無人機上用於這種應用，所以必須做出讓步，Ely說。
研究人員還使用光學圖像和激光雷達提供更多信息。例如，可以使用激光雷達測量光返回到確定物體之間距離的點所需的時間，以測量葉片邊緣上的侵蝕。
圖文參考：Engineering360
