機器人替代人工為風電葉片除冰

隨著我國近年來大力發(fā)展綠色可再生能源，風能得到了迅猛的發(fā)展。風電機組是把風能轉(zhuǎn)換為電能的專用設(shè)備，葉片則是風力發(fā)電機組的核心部件，而葉片翼型是決定風力發(fā)電機功率特性和載荷特性的根本因素，在寒冷地區(qū)，風力發(fā)電機組受潮濕和低溫氣候的影響，葉片表面覆冰后會嚴重影響風電機組的發(fā)電效率及壽命。

在我國冬季，許多地區(qū)的風電葉片都難免會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，葉片表面結(jié)冰會帶來很多的不利影響，一是會使葉輪的靜載增加，改變?nèi)~輪的動平衡，從而加速葉輪的疲勞，縮短使用壽命；二是會改變?nèi)~片表面粗糙度及氣動外形，導(dǎo)致葉片氣動性能下降，最終引起風電機組發(fā)電量的減少甚至停產(chǎn)，威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此，風電葉片除冰對延長葉輪使用壽命及保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和對現(xiàn)場維護人員的人身安全都具有重要意義。
 
目前業(yè)內(nèi)對于除冰方式主要有兩種，一種是被動式除冰，另一種是主動式除冰。被動式除冰是在葉片外表面噴涂防結(jié)冰涂料和吸熱除冰涂料，利用黑色比其他顏色吸熱效果好來增加葉片表面溫度。被動式除冰的優(yōu)勢在于成本相對較小，優(yōu)點是操作簡單、安全、環(huán)保以及可減少葉片表面對灰塵和飛蟲的吸附，缺點是黑色的涂料在夏季會導(dǎo)致葉片表面過熱從而對葉片性能造成影響。此外，無論是防結(jié)冰涂料還是吸熱涂料，隨著涂料在機組運轉(zhuǎn)過程中與空氣接觸產(chǎn)生的磨損，會逐漸喪失其材料性能，壽命也就1~2年。主動式除冰主要是機械除冰和熱風除冰。機械除冰就是人工借助操作平臺，效率較低且安全性較差，是目前風電行業(yè)使用最多的方法。熱風除冰需要在葉片內(nèi)腔安裝特定的通氣管道，保證熱氣在葉片內(nèi)部的流通和循環(huán)。優(yōu)點是對葉片的氣動外形不會造成影響，也不需要特殊的防雷措施，在停機時，整個葉片就可以除冰。缺點是玻璃鋼材料屬于熱的不良導(dǎo)體，在低溫高風速或葉片旋轉(zhuǎn)時，需要較大的熱量供應(yīng)，能耗大且除冰時間長。
 
為此，德高潔提出了用機器人代替人工對葉片表面覆冰進行清理的方案，并提出了解決方案。通過對德高潔自主設(shè)計的風電塔筒清洗機器人進行升級，加裝了可噴灑除冰劑的裝置，實現(xiàn)了既可清洗風電塔筒外壁，又可對風電葉片除冰，真正實現(xiàn)了一機多用。

德高潔自主研發(fā)的風電葉片除冰機器人采用磁力吸附和真空吸附相結(jié)合的原理，具有一定的3D曲面通過能力以及凸凹面和焊縫的越障能力，可以攜帶150~200kg負載吸附于鋼結(jié)構(gòu)立面墻面自如地爬行，可進行除銹、清洗、噴砂、噴涂、除冰等多項作業(yè)。機器人帶有安全吊索連接掛鉤，與安全升降鋼索裝置連接，確保機器人不會意外脫落，安全有保障。操作者可以通過遙控器控制爬壁機器人從而完成清洗除冰作業(yè)，實現(xiàn)利用人工智能機器人代替“蜘蛛人”，提高清掃效率，降低安全風險，給風電葉片除冰多了一條選擇之路。