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基于智能巡视的风机桨叶故障诊断系统

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成果主要完成人

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项目概况

风机桨叶是风机能量转换的重要部件,将风能转变为机械能,同时又是风机的主要承载部件,对整个风机安全运行起着关键作用。桨叶工作环境特别恶劣,受到气动载荷、重力载荷和惯性载荷的叠加作用,而且长期不停的工作,桨叶的材料容易损坏或老化,从而可能导致材料劣化与结构失效,对风力发电造成了经济损失。这就需要对风机桨叶的状态能够实时的进行监测,从而及时的诊断故障,防止由于桨叶故障而导致的整个动力系统故障,减少经济损失。 风机桨叶日常巡检是风电检修维护日常管理过程中重要的一个环节。目前常用的人工巡检方式需在风机停运状态下进行,操作时间较长,而且风机停机会带来发电量损失,不利于提高风机的利用率。同时,巡检过程对巡检精密仪器、桨叶固定以及巡检人员的专业技术水平均具有较严格的要求。因此,该项目将智能巡视引入风机桨叶的故障诊断,实现桨叶状态的实时监测,并节省大量人力物力,同时减少因风机停机进行桨叶巡检的电量损失,提高风机桨叶巡检效率,确保风机安全稳定运行。 该项目通过高清高速车载摄像机为核心器件的智能巡视代替人工巡检方式采集风机桨叶的现场图像,利用图像预处理、特征提取、特征匹配等图像处理技术自动识别桨叶,利用边缘提取的方法定位桨叶故障,建立桨叶的故障诊断专家系统,以专家系统故障特征为训练样本来训练神经网络,实现桨叶的故障诊断。基于智能巡视的风机桨叶故障诊断系统能够使工作人员及时合理的安排检修维护工作,避免重大事故,降低连锁反应,提高风机运行的安全性和可靠性。 该项目所研制基于智能巡视的风机桨叶故障诊断系统量产后产品成本在20万元以下,并具有10年以上使用寿命,不需要进行特殊维护,每年使用成本不足2万元。 目前风电行业绝大部分企业将风电场叶片巡检外包给专业的叶片修复公司,单台风机叶片巡检费用(含诊断报告费用)报价均在1000元左右,以赤峰公司为例,1136台风机每年叶片巡检费用110万元,且每年一次的专业巡检不能满足生产管理需要。基于智能巡视的风机桨叶故障诊断系统全套设备造价低于20万元,可以满足赤峰公司全部风机巡检需要,当年节省费用90万元,以后每年节省费用110万元。目前国内风电场超过1000个,如推广使用,效益相当可观。 间接经济效益:可以有效节约新能源公司检修成本,提高检修效率,及早发现故障,减少停机弃电成本。因此,该项目产品应用后,其产生的社会效益显著。 该项目能够实现检修工人不出车情况下的桨叶巡视、不停机的桨叶巡视。一方面降低检修工人的劳动强度,尤其是在恶劣天气下;另一方面减少因停机造成的电量损失。 目前,国内尚无类似产品装置及软件系统,本装置及系统的研发成功可为国内风电企业提供检修便利,具有重要的实用价值和巨大的市场推广价值,应用前景非常广阔。