人工智能助力風(fēng)電機(jī)組智能巡檢

內(nèi)蒙古華電蒙東能源有限公司 李清東 中國電力設(shè)備管理協(xié)會人工智能專委會 李向榮 李杰浩

1 方案編制背景

隨著中國新能源的迅速發(fā)展，風(fēng)電作為新能源主力軍，機(jī)組數(shù)量多、故障多、地處偏遠(yuǎn)、環(huán)境惡劣、人員少等突出特點(diǎn)給風(fēng)電場的管理帶來難度，主要存在機(jī)組事故頻發(fā)、大部件損壞嚴(yán)重、管理成本高、盈利難等問題。

在傳統(tǒng)的電廠巡檢中，巡檢過程中會遇到以下幾大難點(diǎn)：

巡檢的難點(diǎn) 人工智能解決方案巡檢疏漏避免難 通過AI人工智能系統(tǒng)時刻智能提醒疏忽巡檢點(diǎn)巡檢情況記錄難 通過IOT物聯(lián)網(wǎng)智能記錄巡檢記錄及數(shù)據(jù)過程巡檢操作規(guī)范難 通過AR眼鏡把當(dāng)前問題與專家模擬系統(tǒng)同步解決數(shù)據(jù)孤立等問題 大數(shù)據(jù)平臺把集團(tuán)及各大集控中心一體化云平臺工作手冊記憶難 通過AR眼鏡隨時隨地實(shí)時查看解決當(dāng)前問題

針對風(fēng)電管理難題，編制風(fēng)電機(jī)組智能巡檢方案，通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)的技術(shù)手段，減少人員巡檢工作量，提高風(fēng)電機(jī)組智能巡檢效率和質(zhì)量，避免機(jī)組因巡檢不到位導(dǎo)致重大事故，通過風(fēng)電機(jī)組智慧化巡檢達(dá)到巡檢風(fēng)電機(jī)組全覆蓋，巡檢周期全覆蓋，巡檢項(xiàng)目全覆蓋。

2 風(fēng)電機(jī)組智能巡檢目標(biāo)

避免發(fā)生風(fēng)電機(jī)組倒塔、飛車、著火、葉片掉落等重大事故。

實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時狀態(tài)監(jiān)測和自動檢查，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常自動報(bào)警；安裝輔助維護(hù)裝置，能夠根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動維護(hù)，減少設(shè)備故障時間，提高設(shè)備壽命。

減少現(xiàn)場檢修人員的登塔次數(shù)，大大減輕現(xiàn)場檢修巡檢工作量，減少了人員安全隱患。

全面實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的無人智能巡檢。

3 風(fēng)電機(jī)組智能巡檢范圍

3.1 風(fēng)電機(jī)組智能巡檢項(xiàng)目

以雙饋風(fēng)電機(jī)組為例，風(fēng)電機(jī)組智能巡檢項(xiàng)目主要分為機(jī)械部分和電氣部分，機(jī)械部分包括葉片、輪轂、齒輪箱、聯(lián)軸器、制動器、發(fā)電機(jī)、水冷系統(tǒng)、主機(jī)架、偏航系統(tǒng)、塔筒、罩體、加熱器；電氣部分包括機(jī)艙控制柜、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、塔筒內(nèi)電纜、塔基柜、接地檢查、制動器、安全鏈測試、急停測試。

3.2 風(fēng)電機(jī)組智能巡檢周期

風(fēng)電機(jī)組的巡檢周期一般分為三個月、半年、一年三個周期，三個月維護(hù)檢查項(xiàng)目為機(jī)組投運(yùn)后三個月內(nèi)檢查維護(hù)，半年維護(hù)及全年維護(hù)為機(jī)組投運(yùn)開始每半年及一年進(jìn)行的維護(hù)項(xiàng)目。機(jī)組定期檢查主要以半年檢查為主，主要是螺栓檢查、力矩抽檢、間隙測量等。

3.3 風(fēng)電機(jī)組巡檢部位和巡檢手段

風(fēng)電機(jī)組的巡檢重點(diǎn)在機(jī)艙內(nèi)部和機(jī)艙外部，機(jī)艙內(nèi)部主要包括電氣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)，機(jī)艙外部主要是葉片。電氣系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注電氣設(shè)備的溫度、電壓、電流、頻率等指標(biāo)，機(jī)械系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注油溫、油位、振動等指標(biāo)。巡檢方法為目視、聲音、測量、檢測等。

4 風(fēng)電機(jī)組智能巡檢實(shí)施方案

風(fēng)電機(jī)組巡檢的主體包括風(fēng)電機(jī)組外部巡檢及機(jī)艙內(nèi)部巡檢

4.1 風(fēng)電機(jī)組外部巡檢

風(fēng)電機(jī)組外部部分：外觀檢查包括塔筒、機(jī)艙、漿葉，觀察外壁是否有裂痕，漆面是否脫落，是否有雷擊放電痕跡，是否有油污。

風(fēng)輪部分：旋轉(zhuǎn)聲音是否異常，如果從其內(nèi)部發(fā)出咔噠咔噠的聲音則需重新檢查外觀，這種情況可能是雷擊損壞造成。

塔筒門鎖及通風(fēng)口：檢查門鎖是否正常，通風(fēng)孔有無損壞。

檢查需重點(diǎn)關(guān)注漿葉等運(yùn)動部位的潤滑情況，總體的監(jiān)測方式，計(jì)劃采用無人機(jī)+紅外攝像+AR眼鏡實(shí)現(xiàn)智能巡檢來實(shí)現(xiàn)。

利用多旋翼無人機(jī)型起降模式方便、空中懸停等優(yōu)勢，可將紅外攝像機(jī)方便地帶到風(fēng)電機(jī)組的各個外部位置，從而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電機(jī)組外部全方位視角的拍攝。

通過無線傳輸系統(tǒng)（無人機(jī)上紅外攝像到巡檢人員佩戴的AR眼鏡），將拍攝的風(fēng)電機(jī)組外部情況實(shí)時的在AR眼鏡中顯示。

通過AR眼鏡的工作輔助系統(tǒng)(物體識別)對實(shí)時影像數(shù)據(jù)中的風(fēng)電機(jī)組外部部件進(jìn)行智能識別，對識別出來的設(shè)備與正常形態(tài)進(jìn)行比對，分析是否有裂痕，漆面是否脫落，是否有雷擊放電痕跡，是否有油污等，從而輔助巡檢人員有效準(zhǔn)確地進(jìn)行巡檢。

4.2 風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)部巡檢

風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙部分：電氣部分主要是通過電氣設(shè)備的后臺數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集、監(jiān)測、對比，重點(diǎn)關(guān)注電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境溫度、電壓、電流、頻率等指標(biāo)，機(jī)械部分主要監(jiān)測軸承部分的油溫及油位。

重點(diǎn)關(guān)注軸承等運(yùn)動部位的潤滑情況，總體的監(jiān)測方式，計(jì)劃采用如下方式進(jìn)行：

在機(jī)艙頂部兩邊橫梁位置各安裝一套設(shè)備，通過網(wǎng)線接入交換機(jī)，將交換機(jī)放在現(xiàn)場機(jī)艙內(nèi)部機(jī)柜當(dāng)中，在通過光纖收發(fā)器將現(xiàn)場信號通過光纖傳輸?shù)胶笈_監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對現(xiàn)場風(fēng)機(jī)齒輪箱和發(fā)電機(jī)的實(shí)時監(jiān)測。

對于輪轂內(nèi)以及機(jī)艙上巡視不到的位置，采用人工輔助的形式，利用頭盔式可視化風(fēng)電巡檢系統(tǒng)是一套遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用攝像機(jī)拍攝的視頻圖像遠(yuǎn)距離傳輸?shù)郊刂行暮凸芾碇行?，使主站的運(yùn)行管理人員可以借此對風(fēng)電機(jī)組電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，以保證風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行和安全生產(chǎn)。

通過在風(fēng)電場搭建全網(wǎng)覆蓋，為設(shè)備的萬物互聯(lián)提供條件，將各種監(jiān)視、監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至風(fēng)電場管理云平臺，云平臺信息智能處理后，將治愈調(diào)節(jié)信息發(fā)送到機(jī)組的智能輔助調(diào)節(jié)設(shè)備，智能輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)對機(jī)組實(shí)施治愈調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的智能化自愈調(diào)節(jié)。

以往信息平臺從風(fēng)電機(jī)組采集大量無規(guī)律數(shù)據(jù)，巡檢及集控中心人員每天需面對上千張圖片及上萬條參數(shù)信息，單靠人的眼睛和大腦無法處理這多風(fēng)電機(jī)組及海量數(shù)據(jù)，將這一繁重工作交給高性能計(jì)算機(jī)，智慧巡檢機(jī)器人平臺通過對全球風(fēng)電機(jī)組及各種復(fù)雜模型的深度學(xué)習(xí)，變成更聰明的“超人機(jī)器人”，機(jī)器人代替人工的數(shù)據(jù)分析，智慧提供解決方案，模擬仿真及輔助決策。

風(fēng)場各設(shè)備的萬物互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)一在云平臺上的綜合管理，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場設(shè)備運(yùn)行、檢修維護(hù)、物資的綜合智能高效率管理，真正達(dá)到風(fēng)電場的智慧管理。