機器人替代人工為風電葉片除冰

隨著我國近年來大力發展綠色可再生能源，風能得到了迅猛的發展。風電機組是把風能轉換為電能的專用設備，葉片則是風力發電機組的核心部件，而葉片翼型是決定風力發電機功率特性和載荷特性的根本因素，在寒冷地區，風力發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電效率及壽命。

在我國冬季，許多地區的風電葉片都難免會出現結冰現象，葉片表面結冰會帶來很多的不利影響，一是會使葉輪的靜載增加，改變葉輪的動平衡，從而加速葉輪的疲勞，縮短使用壽命；二是會改變葉片表面粗糙度及氣動外形，導致葉片氣動性能下降，最終引起風電機組發電量的減少甚至停產，威脅電力系統的安全穩定運行。因此，風電葉片除冰對延長葉輪使用壽命及保障電力系統的安全穩定運行和對現場維護人員的人身安全都具有重要意義。
 
目前業內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。被動式除冰的優勢在于成本相對較小，優點是操作簡單、安全、環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，無論是防結冰涂料還是吸熱涂料，隨著涂料在機組運轉過程中與空氣接觸產生的磨損，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，是目前風電行業使用最多的方法。熱風除冰需要在葉片內腔安裝特定的通氣管道，保證熱氣在葉片內部的流通和循環。優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體，在低溫高風速或葉片旋轉時，需要較大的熱量供應，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，實現了既可清洗風電塔筒外壁，又可對風電葉片除冰，真正實現了一機多用。

德高潔自主研發的風電葉片除冰機器人采用磁力吸附和真空吸附相結合的原理，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負載吸附于鋼結構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。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，實現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。