انجام بازرسی توربین بادی برای عملکرد کلی و طول عمر انرژی بادی بسیار مهم است. بازرسی توربین بادی به دلیل ارتفاع زیاد و پیچیدگی طراحی توربین، فرآیندی خسته کننده و خطرناک است. بازرسی‌ها برای شناسایی عیوب اصلی، لایه لایه شدن، آسیب های داخلی و سایر مشکلاتی که منجر به کاهش تولید انرژی می‌شود، حیاتی هستند.

بازرسی توربین بادی چیست و چرا مهم است؟

بازرسی توربین بادی مستلزم بازرسی اجزای کلیدی است که به توربین اجازه عملکرد و تولید انرژی می‌دهد. بازرسی‌های معمول برای نظارت و کاهش سایش و پارگی قطعات ضروری است.
همانطور که جهان به سمت آینده انرژی‌های تجدیدپذیر پیش می‌رود، انتظار داریم رشد شغلی تکنسین‌های توربین بادی در دهه آینده ۶۰ درصد بیشتر شود.
در حالی که هدف توربین‌های بادی مبارزه با تغییرات آب و هوایی است، متاسفانه پره‌های آن‌ها شروع به ریختن زباله‌ها در محل‌های دفن زباله می‌کنند. تیغه های توربین از فایبرگلاس و رزین‌های غیر قابل بازیافت ساخته شده‌اند و میانگین عمر آنها حدود ۲۵ سال است.
ممکن است زمان زیادی به نظر برسد، اما هر چه نیروگاه های بادی بیشتر ساخته شوند، این مشکل تشدید می‌شود. بنابراین، افزایش طول عمر تیغه‌ها از طریق بازرسی‌های منظم و نگهداری پیشگیرانه ضروری است.

چه نوع بازرسی بر روی پره‌های توربین بادی انجام می‌شود؟

بازرسی توربین بادی فقط برای نظارت بر عملکرد یک توربین نیست. مراحل چرخه عمر زیر نیز از نظارت مستمر بهره می‌برند:

• در حین و پس از ساخت
• انتقال قطعات به محل کار
• ساخت توربین در میدان
• برای ادعاهای گارانتی بازرسی کنید
• پیگیری پیشرفت ساخت نیروگاه‌های بادی
• عملکرد عملیاتی توربین‌ها
• تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و ارزیابی آسیب

بازرسی اجزای توربین بادی در هر مرحله تضمین می‌کند که همه ذینفعان درگیر در پروژه مطلع شده و از کیفیت و عملکرد مطمئن می‌شوند. علاوه بر این، ساخت و بهره برداری از مزارع بادی گران است، به این معنی که بهره وری حیاتی است.
کاهش هزینه انرژی (LCOE) همچنان یک هدف مداوم برای صنعت است.

اجزای حیاتی یک توربین بادی چیست؟

• پره های توربین
• بلبرینگ‌های اصلی
• ژنراتورها
• گیربکس‌ها
• Nacelle (محفظه جزء محافظ)

بازرسی تیغه‌ها

پره‌های یک توربین بادی وظیفه چرخش را دارند تا انرژی جنبشی را به انرژی مکانیکی تبدیل کنند که برای تامین انرژی خانه‌ها، مشاغل و غیره استفاده می‌شود. سایش عملیاتی و قرار گرفتن در معرض عناصر، پره‌ها را مستعد آسیب می‌کند.
با افزایش تقاضا برای انرژی‌های تجدیدپذیر، فناوری‌های موجود برای عملکرد بهینه در حال مقاوم‌سازی هستند. به عنوان مثال، اندازه پره‌های توربین بادی بیش از ۸۰ متر است؛ یعنی بیشتر از طول بال‌های یک بوئینگ ۷۴۷ !
با گسترش مزارع بادی، بازرسی تیغه ها به یک جنبه جدایی ناپذیر از پیشگیری و نگهداری تبدیل می‌شود. بدون تیغه، انرژی وجود ندارد.

روش‌های بازرسی تیغه‌های توربین بادی

تیغه توربین بادی از فایبرگلاس و رزین‌های کامپوزیت تشکیل شده است که در صورت قرار گرفتن در شرایط مناسب مستعد مشکلات متعددی است. کوچکترین نقص در سطح تیغه به طور بالقوه می‌تواند بازده آیرودینامیکی را کاهش و در نتیجه تولید انرژی را کاهش دهد.

بازرسی سطحی

بازرسی سطحی از تکنیک‌های بصری مانند دوربین‌ها، هواپیماهای بدون سرنشین یا چشم انسان برای شناسایی هر گونه مشکل استفاده می‌کند. نقص‌های زیر به صورت بصری شناسایی می‌شوند:
• ترک‌های سطحی
• فرسایش لبه پیشرو
• برخورد رعد و برق
• برخورد پرنده
• لایه لایه شدن
• شکاف لبه‌های پیشرو یا انتهایی
مزیت بازرسی منظم توربین بادی سطحی، انجام تعمیر و نگهداری اصلاحی است. تشخیص زودهنگام عیوب امکان تعمیراتی را فراهم می‌کند که عمر یک قطعه را بدون کاهش تولید انرژی افزایش می‌دهد.

بازرسی زیر سطحی

ساختار داخلی پره‌های توربین مستعد خرابی در طول فرآیند ساخت و در میدان است. بازرسی‌های زیرسطحی از روش های زیر برای شناسایی عیوب سازه استفاده می‌کنند:

• تصویربرداری حرارتی
• شاروگرافی
• سونوگرافی (آکوستیک)
• الکترومغناطیسی
• رادیوگرافی

بازرسی بصری در داخل سازه

بازرسی‌های زیرسطحی به دلیل فناوری‌های بدون تماس که می‌توانند پوشش‌های کامپوزیت ضخیم را بدون تخریب آن‌ها ببینند، غیرمخرب هستند. امواج الکترومغناطیسی یا اولتراسوند زمانی که طول موج غیرعادی می‌شود نقص پیدا می‌کند.
توانایی دیدن از طریق سطح به شناسایی تارهای برشی آسیب دیده (تکیه‌گاه تیغه‌های ساختاری)، ترک‌ها، آسیب‌های تولیدی و فرسایش پیوند کمک می‌کند.
بازرسی داخلی توربین های بادی
شکل نهایی بازرسی توربین بادی، بالا رفتن فیزیکی به داخل توربین و بالا رفتن از هر یک از سه پره است. تکنسین‌ها از نظر قانونی فقط مجاز هستند تا ۲۸ متر در داخل تیغه بروند.
با بسیاری از تیغه‌ها بیش از ۶۰ متر، بیش از نیمی از ساختار داخلی بازرسی نمی‌شود. علاوه بر این، تراورس در تیغه‌ها کار تخصصی است که خطرناک، پرهزینه و ناکارآمد است.

یک تیغه به دو بخش تقسیم می‌شود و هر دو باید به صورت چشمی بازرسی شوند تا ترک خوردگی، سخت افزار گم شده یا آسیب دیده و هر گونه نقصی که منجر به خرابی شود بررسی شود. در مزارع بادی فراساحلی، خوردگی داخلی ناشی از هوای شور یکی دیگر از مشکلات بالقوه است.
برخی از مزارع بادی چند صد توربین بادی دارند که سالانه نیاز به بازرسی دارند. عبور از سه تیغه با دو محفظه هر کدام یک روش بازرسی پایدار نیست.
با این حال، از آنجایی که صنعت انرژی های تجدیدپذیر از فناوری هواپیماهای بدون سرنشین استفاده می کند، فرآیندهای بازرسی به سرعت در حال بهبود هستند.

بازرسی توربین بادی سنتی در مقابل مدرن

تکنسین‌های دسترسی با طناب بازرسی سنتی توربین‌های بادی را انجام می‌دهند. این افراد بسیار آموزش‌دیده از طناب‌ها و سیستم‌های اتصال برای مقیاس‌بندی توربین‌های بادی برای بازرسی، نگهداری و تعمیر بصری استفاده می‌کنند.

توربین ها برای بازرسی دستی خاموش و پره‌ها در موقعیت ساعت شش متوقف می‌شوند. هنگامی که تیم از برج بالا می‌رود، آنها به دنبال آسیب هستند و برای تعیین وضعیت مواد به تیغه ها ضربه می‌زنند.

معایب بازرسی طناب توربین بادی

• توربین ها برای ساعت ها خاموش می شوند و در نتیجه درآمد و انرژی از دست می رود
• عملیات در ارتفاعات خطرناک و زمان بر است
• ضربه زدن به تیغه ها روش صحیحی برای تعیین استحکام سازه نیست
• صدای باد و شرایط آب و هوایی بازرسی را دشوار می کند
• تجهیزات توربین بادی آسیب دیده کارگران را در معرض خطر قرار می دهد

بخش انرژی های تجدیدپذیر برای افزایش ایمنی، کارایی و درآمد به فناوری هواپیماهای بدون سرنشین روی آورده است. یک پهپاد به پرسنل این امکان را می دهد تا در حالی که پهپاد کارهای سنگین را انجام می دهد، روی زمین ایمن بمانند.
هوش مصنوعی و حسگرهای پیشرفته به هواپیماهای بدون سرنشین اجازه می‌دهد تا داده‌های قابل عمل را در زمان واقعی ارزیابی کنند. یکی از مزایای عظیم پهپادها این است که توربین برای بازرسی های خاص نیازی به خاموش شدن ندارد. بنابراین، حذف کاهش اتلاف انرژی و درآمد.

مزایای بازرسی پهبادی توربین بادی

• برخی از حسگرهای پهپاد برای انواع مختلف بازرسی قابل تعویض هستند.
• راندمان بالا با بهبود زمان جمع آوری داده ها.
• تصاویر با وضوح بالا که نقص هایی را که چشم انسان قادر به تشخیص آن نیست، شناسایی می کند.
• پهپادها در نیروگاه های بادی خشکی و دریایی استفاده می شوند.
• هزینه عملیاتی پهپادها به طور قابل توجهی کمتر از روش های سنتی است.

• کارگران در ارتفاعات و در محیط های کاری تنگ در خطر نیستند.
• داده های بلادرنگ در یک ایستگاه کنترل زمینی مشاهده می شود.
• یک پهپاد بازرسی توربین بادی قادر به بازرسی فضای داخلی پره ها است.

همانطور که جهان به سمت آینده انرژی پاک پیش می رود، تقاضا برای بازرسی پهبادی توربین بادی به طور تصاعدی افزایش خواهد یافت. توربین‌های بیشتر منجر به بازرسی های بیشتر و نیاز به راه حل های هوشمندتر و کارآمدتر می شود.

توربین‌های بادی هر چند وقت یک بار بازرسی می‌شوند؟

برنامه‌های بازرسی و نگهداری توربین بادی متفاوت است، اما معمولا دو تا سه بار در سال انجام می‌شود. با معرفی بازرسی هواپیماهای بدون سرنشین توربین بادی، پتانسیل برای بازرسی‌های بیشتری وجود دارد زیرا پهپادها کارآمدتر و مقرون به صرفه تر از نمونه‌های سنتی هستند.

هزینه بازرسی پهپاد توربین بادی چقدر است؟

هزینه خدمات پهپاد بر اساس تجهیزات، موقعیت مکانی و تجربه متفاوت است. در برخی مناطق، هزینه تخمینی استفاده از وسایل نقلیه هوایی بدون خدمه (UAV) از ۳۰۰ تا ۵۰۰ دلار برای هر توربین متغیر است که تقریبا ۲۰ تا ۲۵ درصد بازرسی‌های دستی است.

بیش از ۳۴۱۰۰۰ توربین بادی در جهان وجود دارد. خواه نظارت زمینی باشد یا عملیات دسترسی با طناب، نگاه کردن به توربین بیشتر یا کمتر از شش ساعت طول می‌کشد. با توجه به اینکه آنها بیش از دو بار در سال انجام نمی‌شوند، چند ساعت برای بازرسی یک مزرعه بادی متوسط زمان می‌برد؟
۴.۱ میلیون ساعت. ما در مورد ۴۶۷ سال از کار افتادگی صحبت می‌کنیم، همه بدون در نظر گرفتن سفارشات تغییر، تاخیرهای مربوط به آب و هوا و سایر عوامل خارجی که ممکن است این روند را برای چند دهه دیگر به طول بینجامد.

با این حال، اجازه ندهید ظاهر شما را فریب دهد. توربین ها علی رغم حضور هیولایی خود، موجودات فریبنده ای شکننده هستند. به خصوص برای تیغه های روتور ساخته شده از فایبرگلاس، زنگ زدگی سطح به ظاهر ناچیز در لبه جلویی می تواند منجر به از دست دادن چشمگیر در تولید انرژی شود.

همه اینها به این معنی است که حفظ وضعیت توربین از اهمیت بالایی برخوردار است. جلوگیری از فرسودگی روزمره و ایجاد مشکلات بزرگتر برای عملکرد بهینه و طول عمر مفید حیاتی است.

تکامل بازرسی‌های توربین

دو راه برای بازرسی دستی توربین وجود دارد.

عملیات دسترسی به طناب

یک عملیات دسترسی طناب معمولی در سه حرکت انجام می شود.

روتورها متوقف می شوند، با پایین ترین تیغه توربین بادی که مستقیم به سمت پایین در موقعیت ساعت شش قرار دارد.
گروهی متشکل از سه تکنسین یا بیشتر از نردبان برج بالا می روند.
بازرسان که به یک طناب متصل به نقطه لنگر بسته شده اند، از مخروط بینی پایین می آیند و به دنبال آسیب هستند.

بدیهی ترین نکته در اینجا احتمال عواقب مرگبار است. یک نسیم سفت و طناب بر لبه انتهایی تیغه می نشیند، که آغازی برای پایان یک تراژدی غیرقابل بازگشت است.

خود تکنسین ها به خوبی می دانند که وارد چه چیزی می شوند. در هر صورت، هزینه‌های بیمه ذکر شده در زیر هزینه‌های خدمات سنگین و هزینه‌های متفرقه باید نشان دهد که آنها چقدر از چنین خطراتی آگاه هستند.

نظارت بر زمین
نگاه کردن به توربین از طریق لنز دوربین با وضوح بالا از زمین یکی از ایمن ترین روش های بازرسی است. با این حال، دلیلی وجود دارد که چرا بیشتر مزارع بادی برای مراقبت از دارایی های خود به دسترسی طناب متکی هستند.

یک لحظه به این موضوع فکر کنید. حتی با پیشرفته‌ترین دوربین‌های فول فریم، برای ثبت یک پرتره تمیز، چندین عکس از زوایای و محدوده‌های مختلف لازم است. خوب، موفق باشید در شکار شکاف های میلی متری در ارتفاع بیش از ۲۰۰ فوت از سطح زمین.

نمونه موردی: روش‌های مبتنی بر زمین معمولا با داده‌های بد همراه هستند. به هر حال، اگر بسیاری از تصاویر جمع‌آوری‌شده در طول فرآیند غیرقانونی باشند، بازرسی چه سودی دارد؟

بازرسی توربین‌های بادی به وسیله پهباد

در بهترین حالت، تشخیص عیب و نگهداری پیشگیرانه را در اختیار تکنیک های بازرسی سنتی قرار دهید.

اما هر ابری یک پوشش نقره ای دارد. پرتاب لغزشی از نور بر روی تصویر تاریک که با فرآیندهای دستی کشیده شده است، چیزی نیست جز وسایل نقلیه هوایی بدون خدمه (UAV). از زمانی که این هواپیمای رباتیک کوچک وارد صحنه شده است، بازرسی ها به گوشه و کنار رفته است.

برای در نظر گرفتن همه چیز، استفاده از راه حل های پهپادهای بدون سرنشین می تواند به ترتیب منجر به کاهش ۷۰ و ۹۰ درصدی هزینه های بازرسی و خرابی شود.

و این فقط کسری از چیزی است که آنها باید ارائه دهند. پهپادهای بازرسی توربین های بادی مانند هدیه ای هستند که همچنان در حال ارائه هستند.

بازرسی‌های معمول

فقط به این دلیل که مزارع بادی به تولید انرژی پایدار اختصاص داده شده اند، به این معنی نیست که آنها از روی حسن نیت صرف کار می کنند. در پایان روز، این ارقام روی کتاب ها هستند که توربین ها را در حال چرخش نگه می دارند، نه انگیزه های نوع دوستانه.

به این ترتیب، هر ثانیه ثابت ماندن توربین ها یک هزینه مالی است. ساعت‌های خرابی گلوله برفی را به روز، هفته و در نهایت یک ماه تقسیم کنید. میزان درآمد از دست رفته ناشی از بازرسی ها می تواند فلج کننده باشد. به همین دلیل است که بیشتر مزارع بادی تصمیم می‌گیرند بیش از دو بار در سال به دارایی‌های خود نگاه نکنند.

با این حال، در مورد هواپیماهای بدون سرنشین دیگر اینطور نیست.

برای تکمیل آن، چند ارائه‌دهنده خدمات منتخب فناوری‌هایی را ارائه می‌کنند که به طور خاص برای بازرسی‌های نقطه‌ای طراحی شده‌اند. شاید شناخته شده ترین آنها NearthWIND Mobile باشد، یک راه حل پلاگین و بازی برنده جایزه که محصولات خارج از قفسه را به پهپادهای بازرسی خودکار متصل به تلفن هوشمند تبدیل می کند.
با استفاده از قدرت راه‌حل‌های پهپادها که جای خود را به بررسی‌های مقرون‌به‌صرفه و بدون دردسر می‌دهند، مزارع بادی زمان زیادی را برای جابه‌جایی در دورهای اضافی بازرسی‌ها خواهند داشت بدون اینکه اجازه دهند هزینه‌های خرابی از کنترل خارج شود.

تصویربرداری تشخیصی

تصور کنید که فقط پس از معاینه گذرا از ظاهر کلی خود، وارد یک دوره فیزیکی سالانه می شوید. مسخره است، درست است؟ گویی برای سلامتی چیز دیگری جز ظاهر مناسب وجود ندارد.

همین امر در مورد اجزای توربین بادی نیز صدق می کند. فقط به این دلیل که آنها بدون نقص به نظر می رسند به این معنی نیست که همه چیز زیر نور آفتاب و گل رز است. تنها راه برای سنجش وضعیت واقعی دارایی ها، در نظر گرفتن تقدس ساختار داخلی است.

بر خلاف همتای خارجی خود، هواپیماهای بدون سرنشین و انسان تنها ابزار اولیه موجود نیستند. خزنده های چرخدار و فیبرسکوپ های فوق نازک نیز مجموعه ای از روش های بازرسی بالقوه را تشکیل می دهند. در حالی که این دو قابل بررسی هستند، به خاطر داشته باشید که هر دو با محدودیت های مکانی محدود می شوند.

این همان چیزی است که به نظر می رسد در بازرسی های داخلی به پهپادها برتری می دهد. پهپادها که به دوربین‌های مادون قرمز یا محموله اولتراسونیک مجهز هستند، می‌توانند بی‌نظمی‌های زیر سطح را با دقت لیزری در مناطقی که نه انسان‌ها، نه دوربین‌های کابلی و نه خزنده‌های رباتیک نمی‌توانند ببینند و به آن‌ها دسترسی داشته باشند، شناسایی کنند.

به عنوان منبع دیگری برای تفکر، قانون بازرس را از عبور از ۹۱ فوت منع می کند. این باعث می شود که حدود ۶۰ درصد از یک تیغه با اندازه متوسط مورد بررسی قرار نگیرد. برای توربین‌های بادی فراساحلی، که هر روز یک نبرد دیگر در برابر خوردگی داخلی ناشی از نمک است، سقف نظارتی محکم به تنهایی کافی است تا بازرسی‌های دستی را از ذهن دور کند.

داده‌های زمان واقعی

جمع‌آوری داده‌ها یک چیز است، درک آن چیز دیگری است.

فرض کنید، برای بحث، هیچ تفاوت مشخصی بین سیستم های بازرسی دستی و پهپاد از نظر کارایی، قابلیت اطمینان و ایمنی وجود ندارد. با این حال، اکثر مزارع بادی با توجه به انتخاب دومی را انتخاب می کنند.

چطور؟ هر بازرسی حجم زیادی از داده ها را به دست می دهد. و حتی برای آموزش‌دیده‌ترین چشم‌ها، مرتب‌سازی صدها تصویر یک تلاش طاقت‌فرسا است.

ما را اشتباه نگیرید داده های خام فقط به این دلیل که بازرسی ها با هواپیماهای بدون سرنشین انجام می شود، به طور جادویی به بینش های عملی تبدیل نمی شوند. اما پلتفرم های تحلیلی خاصی این توانایی را دارند که مراحل مختلف تجزیه و تحلیل و گزارش داده ها را خودکار کنند.

آینده بازرسی های خودمختار برای توربین های بادی

دیو چاپل به بهترین وجه گفت – مشکلات مدرن نیازمند راه حل های مدرن هستند.

از آنجایی که افزایش عظیم سرمایه‌گذاری‌های شرکت‌ها و دولت‌ها به سطح جدیدی از رشد در انرژی بادی دامن می‌زند، تقاضا برای راه‌حل O&M مقرون‌به‌صرفه که جای خود را به بازرسی‌های منظم می‌دهد، چند برابر خواهد شد.

و قبل از اینکه بدانیم، دوران مدرسه قدیمی اعزام تکنسین‌ها به نیروگاه‌های بادی خشکی و فراساحلی برای انجام بازرسی‌های مخاطره‌آمیز و وقت‌گیر مدت‌هاست که گذشته است. این شکاف با فناوری پهپادهای همیشه بالغ جایگزین خواهد شد.

مزارع بادی برای جلوتر از منحنی در این چشم‌انداز انرژی‌های تجدیدپذیر که به‌سرعت در حال تکامل است، باید یاد بگیرند که از تشخیص از راه دور همراه با تجزیه و تحلیل‌های عمیق استفاده کنند.

برای خوشحالی شما، Nearthlab در ایجاد موج بعدی نوآوری در بازرسی توربین پیشرو بوده است.