中国是世界风电第一大国。
2023年,中国风电叶片市场规模约为442亿元。根据中商产业研究院分析师预测,2025年中国风电叶片市场规模将增长至562亿元。全球风电装机容量的不断扩容,无疑预示着风电叶片市场将持续保持旺盛态势。
风电叶片是风电机组中至关重要的转换能效部件,负责捕获风能并将其转化为机械能。叶片制造成本在风电机组整机制造成本中占比超过30%,叶片质量损失成本在总运维质量损失成本中占比超过50%,其中吊装成本占比超过50%,海上风电场可能超过70%。根据仿真分析,若断裂质量超过叶片总质重的60%,整机即存在运行安全风险。
风机一旦投建,无论是否启用,其叶片寿命周期均已启程,有研究表明,风电叶片侵蚀会导致风电机组年发电量下降5%以上,潜在寿命损伤达7%。
风电叶片监测必要性不言而喻,传统监测方式局限重重
风电叶片是复合材料设计制作的特殊结构,其运行由于受复杂的外界环境影响,需要长期的运营和维护,损伤主要原因以疲劳损伤、延迟失效、冲击损伤、腐蚀损伤、材料老化为主。当叶片在经过长期运行后,叶片侵蚀部位会发生分层和开裂,将会严重降低叶片的结构稳定性,出现侵蚀后的风电叶片会出现升力下降阻力增加的现象,影响风机运营效益。
随着风机市场规模日益扩大,叶片长度增长和重量加重,叶片精细化检视也成了行业难点。风电叶片巡检市场需求作为一种后发性需求,正在不断涌出水面。
长期以来,风机叶片行业及材料力学界在叶片外观缺陷诊断手段上,进行了大量的研究测试,但至今,仍难找到适用于风场运维实际的高效的叶片外观检测方法,大部分风场依旧沿袭着人工远视的检测方式。
超人眼超高清视觉检测,实时数据预处理更高效
与人眼相似,叶片裂纹、划痕、孔洞、覆冰等的状态信息可以通过摄像机拍摄二维图像获得。摄像机模拟了人眼视觉检测,却又比人眼多了更多的功能,高效的摄像采集可以快速对风电叶片表面进行检测,采集图像信息,内置的AI图像处理算法进行实时原始图像数据预处理,并从中提取特征信息。
在此基础上,高分辨率成像带来的精准缺陷检测,将为风机叶片巡检任务创造了更有利的前提。一款清晰度接近人眼视觉极限的摄像机,可以清晰捕捉微小裂纹、腐蚀等缺陷,国产8K摄像机先行者品牌BOSMA博冠正为行业打造一款8K超高清分辨率的风机叶片在线巡检摄像机。
该摄像机具有行业内超大画幅,最大可检测3-5公里范围内风叶状况,8K级别的高清图像提供最高达7680X4320的分辨率,可减少单个叶片的拼接次数。内置AI算法与方位定位系统,实时辨识物体所对应位置距离进行监测与检测。360度云台、IP66防水、WF2中国防腐蚀标准云台,定制铝合金支架,可抵抗10级台风。在风机运行期间,利用8K前端摄像机对风机叶片表面进行静态、动态拍摄,无需风机停机。
相比传统的人工吊篮、望远镜或无人机停机检测方法,此方法可有效提高风机的运行效率和可靠性,同时还可以减少停机时间和维护成本,巡检过程全面覆盖叶片,减少风机反复启停带来发电量损失。
除了前端摄像机进行叶片图像信息采集,BOSMA博冠8K风机巡检解决方案,将结合多元化传感器进行风机叶片缺陷监测。通过将多种不同类型的监测数据进行整合,提高叶片损伤检测的精度和可靠性。巡检完毕后平台一键自动生成巡检报告,将风机出现的缺陷类型、等级和处理建议提供给用户,方便用户进行周期性管理,针对性维护风机叶片,结果可查可溯源,为风电场管理运维提供更多助力。