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无人机技术在风机叶片和电力设备巡检、运维中的应用
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2019 年电力企业设备管理智能化技术交流会 -1188- 无人机技术在风机叶片 和电力设备巡检、运维中的应用 华能新能源山东分公司昌邑风电场,安斌 近些年随着中国经济的高速发展,电力行业首 当其冲得到了大力提升,我国的电网容量和各类机 组装机容量均名列世界前茅。与此同时由于国家对 环境保护重视程度和意识形态的逐步提升,新能源 产业如雨后春笋般发展起来,这里尤以风力发电的 发展最为重,据不完全统计,中国风电行业经过多 年的快速发展期,目前累计装机规模占全球的 35.6%,已跃居全球第一成为世界风电发展的主力军。 众所周知,风电场主要由风电机群、风电场控 制系统、集电线路、升压变电站及外送线路等组成。 电站运维团队需要定期对线路和风力发电机进行巡 检,以保证上述设备的可靠运行。场内集电线路和 外送线路因受设备带电运行和安全距离等因素制约 影响,不能够近距离观察,增大了巡检难度,导致 缺陷和隐患往往不能够在第一时间内被发现。另外 风力发电机组是由成千上百个零配件组合装配而成 的,在这些部件中叶片的作用尤为关键,又显得极 为特殊,首先它是旋转设备,是整条链路的发起者, 叶片通过吸收风场进行一系列能量转换最终才形成 的电能,它的气动效率决定了发电机组利用风能的 能力,其次由于安装的特殊性,造成对它的巡检不 能进行近距离观察。现在对叶片的常规性巡检大都 采用的是陆巡,借助高倍望远镜和变焦相机等设备 进行观测,同时在风机附近聆听声音进行判断,但 由于距离较远且受到地形地貌和叶片锁定位置等诸 多因素的影响,往往不能够进行彻底的检查,进而 留下隐患。随着风机投运时间的推移,受雷击、紫 外线照射和盐雾腐蚀等不利因素影响,叶片会出现 胶衣脱落和开裂等现象,近年来风电行业频发叶片 折断的事故,其重要性不言而喻。怎样及早发现并 消除这些隐患,是风电人共同面临的一个重要课题。 综上所述,由于风电场大多地处偏远地区,线 路和风机排布较为分散,人工巡检模式不仅存在安 全性差、工作量大和效率低下等问题,而且受距离 和观测角度等影响,不能够全面、及时地发现问题。 鉴于此,昌邑风场集思广益,制定出陆巡与高科技 相结合的方法进行巡检,即采用无人机对线路和风 机叶片进行例行检查,经论证此方案优点有二:一 是利用无人机巡检,能够达到人工不方便到达的高 度和肉眼难以企及的精度,巡检速度和质量会得以 大大提升;二是以先进的技术不仅在第一时间发现 并准确定位问题,而且高效率作业还能提高巡检频次, 可将故障早早地扼杀在摇篮里。 方案上报后得到了公司 的鼓励和支持,同时指示加强培训,总结经验,作为公 司的试点项目,成功后可在其它风场进行推广。 风场最终选型订购的是一款型号为悟 Inspire1 的 DJI 大疆无 人机,同 时装配禅 思 X3, 型号 ZENMUSEX3 的航拍摄像头一部。 “悟”Inspire 1 是 全球首款自带 4K 相机及全球首款可变形的航拍无人 飞行器,具有 GPS 定位系统功能,代表了世界小型 多旋翼无人机制造业的最高水平。机体采用了镁铝 合金可变形机身,碳纤维机臂,更为坚固,重量更 轻,最快速度高达 30 米/秒,0-80 公里/小时的加速 时间仅为 4 秒,作业时飞行半径和高度均可达 500 米,禅思 X3 摄像头可在设备 20-30 米范围内进行变 焦拍摄并进行实时传送,同时还可将拍摄内容进行 保存,拷贝后可利用电脑进行分析和研判。此款无 人机还具有航点飞行和连拍模式的功能,事先按照

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