隨著全球海上風(fēng)電的快速發(fā)展，對(duì)海上風(fēng)機(jī)的運(yùn)維變得愈發(fā)重要。對(duì)于海上風(fēng)機(jī)而言，除了承受與陸上風(fēng)機(jī)相同的濕熱、紫外線老化等常見(jiàn)的環(huán)境影響外，化學(xué)介質(zhì)尤其是鹽霧腐蝕也是困擾其運(yùn)維的主要問(wèn)題。

在海洋環(huán)境中對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)，運(yùn)維人員往往需要在海平面以上數(shù)十米甚至百米高空中進(jìn)行作業(yè)，來(lái)完成對(duì)機(jī)艙、輪轂、葉片等部件的檢查；有時(shí)甚至還需潛入海底對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及海纜進(jìn)行檢查和維護(hù)。使用這種傳統(tǒng)的人工檢修方法，會(huì)使得風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)電量損失嚴(yán)重；此外運(yùn)維船只的使用費(fèi)用也會(huì)占到海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本的很大一部分。

針對(duì)海上風(fēng)電的苛刻運(yùn)維環(huán)境，各國(guó)都把目光轉(zhuǎn)向了機(jī)器人、無(wú)人機(jī)，以代替人工開(kāi)展海上風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)，有望在降低人員安全和運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電數(shù)字化和智能化運(yùn)維。例如，江蘇風(fēng)洋風(fēng)電技術(shù)工程有限公司研發(fā)的風(fēng)電塔筒維護(hù)機(jī)器人，可全方位對(duì)風(fēng)機(jī)塔筒外壁進(jìn)行清洗、除銹、涂裝等作業(yè)施工；歐洲建立的首個(gè)海上風(fēng)電運(yùn)維機(jī)器人測(cè)試中心，可驗(yàn)證機(jī)器人在極端天氣條件下，進(jìn)行海上風(fēng)力基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)評(píng)估等解決方案。

近日，專(zhuān)門(mén)為維護(hù)和檢查海上風(fēng)機(jī)葉片而設(shè)計(jì)的、一種六足履帶式爬行機(jī)器人，已在英國(guó)布萊斯國(guó)家可再生能源中心進(jìn)行了試驗(yàn)，并成功通過(guò)了渦輪機(jī)行走測(cè)試。該機(jī)器人名為BladeBUG，利用真空粘合技術(shù)，可保持自身穩(wěn)定性和靈巧性，使步態(tài)適應(yīng)各種葉片曲面。

同時(shí)，此次試驗(yàn)還驗(yàn)證了“輔助系繩”的作用，它可以延長(zhǎng)機(jī)器人在海上作業(yè)時(shí)間，并能快速地在葉片上布置和回收。據(jù)稱(chēng)，BladeBUG及一系列智能機(jī)器人替代人工開(kāi)展海上風(fēng)電維護(hù)，有望成為未來(lái)海上風(fēng)機(jī)葉片維護(hù)的“生力軍”。

與BladeBUG機(jī)器人研發(fā)目的一樣，2019年美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員曾測(cè)試了一種檢測(cè)風(fēng)電機(jī)組葉片損害的爬行機(jī)器人。他們表示，這種能夠爬上風(fēng)電機(jī)組塔架，并在葉片上爬行的自助式機(jī)器人設(shè)備比人工維護(hù)更安全、更仔細(xì)。同時(shí)，這種機(jī)器人還可以攜帶檢測(cè)工具，如相機(jī)、傳感器、人工智能設(shè)備等。

在某一研究項(xiàng)目中，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室為爬行機(jī)器人配備了掃描儀，該掃描儀可以搜索風(fēng)電機(jī)組葉片內(nèi)的潛在損壞。通過(guò)研究該機(jī)器人對(duì)一只損壞葉片進(jìn)行測(cè)試檢查的現(xiàn)場(chǎng)視頻，研究人員發(fā)現(xiàn)，這一新的檢測(cè)方法可以很快地發(fā)現(xiàn)葉片損壞，并最大程度地降低損失或維修成本。

據(jù)介紹，在視覺(jué)檢查中，往往只能看到表面損傷。但是當(dāng)看到葉片外側(cè)裂縫時(shí)，損壞就已非常嚴(yán)重了，這就需要馬上進(jìn)行一些非常昂貴的維修，或者甚至可能需要更換葉片。他們認(rèn)為，例行檢查對(duì)于保持風(fēng)電機(jī)組的可利用率，以及發(fā)電量提升都至關(guān)重要。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在一個(gè)典型的風(fēng)電項(xiàng)目全生命周期內(nèi)，一個(gè)先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)預(yù)計(jì)可為其節(jié)省約3300萬(wàn)美元的運(yùn)維費(fèi)用。

目前，BladeBUG機(jī)器人已經(jīng)加入了 MIMRee（一個(gè)極端環(huán)境下檢查、維護(hù)和修理平臺(tái)）項(xiàng)目。該項(xiàng)目由歐洲開(kāi)發(fā)商聯(lián)合英國(guó)海上可再生能源孵化中心推出，以無(wú)人船為載體，利用無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等多種智能化設(shè)備對(duì)海上風(fēng)機(jī)葉片表面進(jìn)行檢查、測(cè)試和修理。

據(jù)了解，MIMRee項(xiàng)目匯集了機(jī)器人技術(shù)、無(wú)損檢測(cè)、人工智能、空間任務(wù)規(guī)劃、海洋和航空工程以及納米生物技術(shù)等領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，八個(gè)領(lǐng)域的合作伙伴將以各領(lǐng)域的創(chuàng)新研究為基礎(chǔ)，其最終目的是開(kāi)發(fā)一個(gè)整體的數(shù)字和機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通信和共享數(shù)據(jù)，并在復(fù)雜的維護(hù)任務(wù)中協(xié)同工作。

據(jù)悉，目前MIMRee研究人員正在使用船只到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步掃描，然后利用無(wú)人機(jī)對(duì)葉片進(jìn)行視覺(jué)成像檢查，再將爬行機(jī)器人運(yùn)送到葉片進(jìn)行維修。這些機(jī)器人還可以使用電子皮來(lái)“感知”或“感覺(jué)”葉片表面的狀態(tài)并采集數(shù)據(jù)。