风电机组叶片内部巡检机器人的制作方法

1.本实用新型涉及一种风电机组叶片内部巡检机器人。


背景技术：

2.随着全球新能源行业革命的加速推进、风电装机量的持续增长、存量风电机组规模的不断扩大，平价时代背景下风电机组服役期间保障发电量的重要性越发凸显，因此叶片例行检查维修对于保持机组叶片健康稳定运行至关重要。
3.叶片损坏多发生在盛风发电期间，当叶片发生失效事故特别是单片断裂事故时，平衡旋转状态被破坏，发电机组瞬间剧烈振动，若机组保护失效或刹车装置迟延动作，将对发电机组轴系以及塔筒带来严重危害，并可能导致整台机组倒塌毁损。且断裂叶片在机组制动之前，极有可能撞击相邻叶片或塔筒，造成事故损失扩大。叶片发生失效事故后，风电场必须进行停机检修，这需要使用大型起重吊车，而吊车的出场及作业费用巨大，且需等待天气处于小风或微风、无风的作业条件。既产生了高额维修费用,又因“弃风”丧失了发电良机，一台叶片损坏失效造成的直接及间接经济损失近百万元。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种风电机组叶片内部巡检机器人，能够避免工人的高危险作业，还能够实现对于叶片裂纹和损伤的精确检测。
5.一种风电机组叶片内部巡检机器人，其特别之处在于：包括壳体，在该壳体两侧各自安装有一个结构支架，在每个结构支架外表面上安装有2个麦克纳姆轮，该麦克纳姆轮分别通过传动机构与该结构支架内的驱动电机传动连接，在该壳体的上表面固定安装有双自由度云台，在该双自由度云台上分别安装有白光摄像头、红外摄像头、tof测距模块和超声波探伤模块，该驱动电机、白光摄像头、红外摄像头、tof测距模块和超声波探伤模块分别与安装在所述壳体内的控制器连接，还包括供电电源，该供电电源分别与该控制器和所述的驱动电机连接从而供电；其中在该壳体的上表面还固定有安装支架，在该安装支架上设有显示及操作屏，该显示及操作屏分别与所述的控制器和供电电源连接。
6.其中供电电源采用锂电池。
7.其中控制器与无线通信模块和蓝牙模块连接。
8.其中控制器采用mcu或者单片机。
9.其中显示及操作屏采用触摸屏。
10.采用本实用新型的机器人后，可以实现对风力发电机组叶片巡视检查，客服现有人工外观检查方式的缺点，避免了工人的高危险作业，可以实现对于叶片裂纹和损伤的精确检测。
附图说明
11.附图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
12.本实用新型提供了一种风电机组叶片内部巡检机器人，包括壳体3，在该壳体3两侧各自安装有一个结构支架6，在每个结构支架6外表面上安装有2个麦克纳姆轮2，该所有麦克纳姆轮2分别通过传动机构与该两个结构支架6内的驱动电机传动连接，具体可以在每个结构支架6内设一个驱动电机。在该壳体3的上表面固定安装有双自由度云台1，在该双自由度云台1上分别安装有白光摄像头、红外摄像头、tof测距模块和超声波探伤模块，该驱动电机、白光摄像头、红外摄像头、tof测距模块和超声波探伤模块分别与安装在所述壳体3内的控制器连接，该控制器具体采用mcu或者单片机。还包括供电电源，该供电电源分别与该控制器和所述的驱动电机连接从而供电；其中在该壳体3的上表面还固定有安装支架5，在该安装支架5上设有显示及操作屏4，该显示及操作屏4与所述的控制器连接。其中供电电源采用锂电池，另外控制器与无线通信模块和蓝牙模块连接从而能够实现无线遥控。
13.如图1所示，本实用新型的机器人应用白光、红外摄像普查，超声波检测，tof(time offlight)深度建模分析等无创伤的手段检测风电叶片外部巡检不能发现的损伤，同时可通过远程视频方式获取专家指导提升检测的速度及精确性，针对风力发电机组叶片巡视检查的必要性及其他外观检查方式的劣势，为避免工人高危险作业，开发基于智能技术的风力发电机组巡检机器人成为了发展的必然趋势，本项目为解决现有巡检技术难点、痛点，对于叶片裂纹和损伤的检测并结合实际工况及需求实现智能检测技术与新能源发电行业融合提出了新的解决方案。
14.本实用新型机器人解决了现有技术方案缺陷：
15.一、依靠人力外部观察或委托专业人士进入叶片内巡检。
16.1、人工登机造成无效停机时间增长且检查范围有限。
17.2、运维要求每季度叶片巡检至少一次，工作量庞大
18.3、并且原始方式无法很快确定潜在内部损伤。
19.4、同时巡检人员进入叶片内部检查，人员工作危险性较大
20.二、无人机及其他外爬式巡检易受天气条件影响且稳定性、可靠性差，和望远镜一样，只能检查表面而无法判断内部缺陷情况。
21.综上所述，现有方法均无法快速准确确定叶片潜在内部损伤，这对风电机组可靠运行和争取最大有效利用时间造成了非常大的影响。
22.本实用新型机器人的有益效果还包括：
23.1、直接收益：
24.(1)、风机叶片内部巡检业务一般委托外部专业机构进行，市场价格单支叶片巡检一次1000元。以一座装机20万kw风电场为例，100台风机，300支叶片，全部巡检一次需要投入约30万元，故如投入机器人巡检100台风机可节约费用20万元-30万元。
25.(2)、提前发现叶片存在的损伤减少叶片缺陷带来的继发性危害及其带来的资产损失，其中发现一只叶片便可减少损失约50万元以上。
26.2、间接收益：
27.(1)、减少因叶片相关问题带来的停机电量损失(以一座装机20万kw风电场为例，叶片巡检为每季度至少巡检一次，叶片内部巡机器人巡检方式替换人工可单次节省损失电量25万元-60万元(视风况)，其中不包含因叶片故障造成的电量损失)。
28.(2)、机器人巡检替换人工巡检利用智能化手段减人保安全。
29.本实用新型的使用方法和工作原理是：
30.经过试用证明，使用本实用新型的叶片内部巡检机器人可以通过蓝牙(wifi)遥控进入风机叶片内部检测叶片有无损伤，通过白光、红外摄像普查无线视频传输进行拍照录像，保留原始资料进行多方研讨，同时对可能存在裂纹的区域进一步采用超声波检测技术检测该区域内部构造损伤状况，在探伤过程中利用tof(time offlight)深度建模技术对裂纹区域进行建模留档分析(可规避光线漫反射造成的干扰)，建立叶片全寿命管理资料库，可节约检测费用投入，该机器人可对叶片内部70％-80％空间区域进行巡视检查，同时采用远程视频指导方式获取专家分析提升检测的速度及精确性，从而有效保障风机叶片安全运行的可靠性。


技术特征：
1.一种风电机组叶片内部巡检机器人，其特征在于：包括壳体(3)，在该壳体(3)两侧各自安装有一个结构支架(6)，在每个结构支架(6)外表面上安装有2个麦克纳姆轮(2)，该麦克纳姆轮(2)分别通过传动机构与该结构支架(6)内的驱动电机传动连接，在该壳体(3)的上表面固定安装有双自由度云台(1)，在该双自由度云台(1)上分别安装有白光摄像头、红外摄像头、tof测距模块和超声波探伤模块，该驱动电机、白光摄像头、红外摄像头、tof测距模块和超声波探伤模块分别与安装在所述壳体(3)内的控制器连接，还包括供电电源，该供电电源分别与该控制器和所述的驱动电机连接从而供电；其中在该壳体(3)的上表面还固定有安装支架(5)，在该安装支架(5)上设有显示及操作屏(4)，该显示及操作屏(4)分别与所述的控制器和供电电源连接。2.如权利要求1所述的风电机组叶片内部巡检机器人，其特征在于：其中供电电源采用锂电池。3.如权利要求1所述的风电机组叶片内部巡检机器人，其特征在于：其中控制器与无线通信模块和蓝牙模块连接。4.如权利要求1至3中任意一项所述的风电机组叶片内部巡检机器人，其特征在于：其中控制器采用mcu或者单片机。5.如权利要求1所述的风电机组叶片内部巡检机器人，其特征在于：其中显示及操作屏(4)采用触摸屏。

技术总结
本实用新型涉及一种风电机组叶片内部巡检机器人。其特点是：包括壳体(3)，在该壳体(3)两侧各自安装有一个结构支架(6)，在每个结构支架(6)外表面上安装有2个麦克纳姆轮(2)，该麦克纳姆轮(2)分别通过传动机构与该结构支架(6)内的驱动电机传动连接，在该壳体(3)的上表面固定安装有双自由度云台(1)，在该双自由度云台(1)上分别安装有白光摄像头、红外摄像头、TOF测距模块和超声波探伤模块，该驱动电机、白光摄像头、红外摄像头、TOF测距模块和超声波探伤模块分别与安装在所述壳体(3)内的控制器连接，还包括供电电源。采用本实用新型的机器人后，可以实现对风力发电机组叶片巡视检查。可以实现对风力发电机组叶片巡视检查。可以实现对风力发电机组叶片巡视检查。


技术研发人员：马瑞阳 王文龙 王磊 孙鼎鼎 姚学龙 田辉 贺吉星 马霄龙 马宁 包桦 杨波 刘候虎
受保护的技术使用者：内蒙古阿拉善银星风力发电有限公司
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/8/22