2020年8月6日，第六屆中國國際風電復合材料高峰論壇于浙江省桐鄉市振石大酒店召開，本屆高峰論壇的主題為“提質增效，海陸并舉，迎戰平價 ”。

 

　　主旨發言中，北京天澤智云科技有限公司銷售總監夏月做了題為《風電葉片在線監測預警和智能運維的解決方案》的演講。以下為發言實錄：

夏月↑
 

　　今天很榮幸在這里和大家介紹我們公司的葉片衛士系統。人工智能領域對于風電行業大多數人來講是新的內容，我們會舉幾個簡單的例子講講比較深奧的原理。

 

　　什么是工業智能？其實工業智能包含了三個領域的知識，人工智能、計算機科學以及工業領域的知識。在我們行業里，我們稱之為IT、AT和DT，這三個技術領域的融合，用在工業里主要體現在哪一個地方？這是上午很多人提到得運維。今年在年初時也聽到很多關于新基建以及工業互聯網的國家鼓勵。國家希望將計算機科學、數據科學融入到傳統工業，提高整個工業的效率，在后面降低長期運營的成本。

 

　　（PPT圖示）這是我們公司的創始人之一，也是全球工業人工智能和工業大數據學科帶頭人，李杰教授，他現在個人是工業互聯的副董事，如果大家感興趣在演講結束時可以到我們展臺登記，我們會抽取一些觀眾把李杰教授的書寄給大家。

 

　　（PPT圖示）關于葉片本身，在整個20年的過程中，葉片的損傷是漸進的過程，有些由于部分外因引起的突變，大部分情況是一類、二類、三類、四類，最后到五類的時候損傷非常嚴重。右邊的小圖可以看到，西門子做得調研，在20年的過程中，整個葉片對于風電發電量的損失是非常可怕的曲線。在一二級損傷時，阻力增加了80%，發電量降低42%，在三級損傷時，發電量損失高達9.2。四級到五級損傷結構層時，最后損失更加驚人。與此對應的金錢損失從7萬到最后一年損失36萬的損失。

 

　　（PPT圖示）這是雷擊損傷未得到及時維修，不斷擴展，最終導致葉片開裂，這種案例非常多。

 

　　（PPT圖示）這是螺栓引起的斷裂，比如軸承甚至頁面直接凋落，尤其對業主來講這是非常巨大的損失。

 

　　（PPT圖示）這是葉片質量缺陷，不再贅述。大家是業內專家。為什么葉片在二十年期間會出現這么多問題？很重要的原因是葉片整個生產過程是手工制品，而且手工制品沒有安裝任何的傳感器，也就是說，其實葉片本身在二十年的區間里是“裸奔”的狀態，而且不知道狀態的“裸奔”狀態。

 

　　關于現有技術方案，包括無人機，從我們角度來看機器試點，在機型比對時，在可靠性、運維成本、效果和安裝成本、監測及時性來看，對運營商來講定量和定性成本取決于它的高低，沒有任何一種檢測手段是完美的。如果我們和無人機進行比對時，無人機好比眼睛，我們好比耳朵，我找同時要了一枚硬幣，舉個例子，這樣一枚硬幣掉在桌子上的聲音幾乎所有人可以分辨出來，40k以下的頻率可以聽得非常清楚。但是為什么一枚硬幣掉在桌子上的聲音可以精準地識別出是硬幣掉在桌子上的聲音，這源自于它的特征。我們從小到大成長階段，所有接受到腦部的信息變成經驗值。人工智能也是用機器進行不斷學習和更新的過程。我們最后要實現得是，讓專家所有在行業里的經驗最后變成用計算機語言來進行診斷。

 

　　另外和剛才硬幣掉在桌子上可以做對應得是，有些人知道在軍工行業，尤其在潛艇里，很多“金耳朵”，主要是聲納旁邊不斷地看掃描出來的圖形，用耳朵聽，判斷聲納掃描出來得是魚，還是船，還是障礙物。現在的技術已經有一些基礎的人工智能技術，主要替代我們所謂的專家庫。

 

　　（PPT圖示）這是海上工廠計算出來的損失，不管是由于運維成本本身所帶來的損失，還是造成的電量損失，其實也非常驚人，嚴重地區其實不是特別多，但至少給大家直觀上的感覺，讓大家知道整個損失超過千萬。

 

　　（PPT圖示）這是一個陸上風場，33臺的風場，所帶來的從經濟效應上給風場帶來的收益，如果進行了優化以及進行了檢測設備更新之后帶來的收益。

 

　　葉片衛士是整體的解決方案，從螺栓的監測到整個驅動外形的監測以及結構本體的監測，現在以激光的形式進行整個振動和振幅的分析。基本上包含了葉片整體的所有的重要的結構件。

 

　　（PPT圖示）葉片衛士的功能，識別的失效模式和提供的輔助，失效模式比較多是雷擊造成的損失，比如高雷暴的風場，云南的風場地下有礦，所以遭雷擊的概率比較高，而且遭受雷擊的時候，很難精準地判斷哪一只葉片在什么時候遭到了雷擊，以及是否遭到雷擊之后受到的損壞，整個系統可以提供輔助的預警。還有前緣腐蝕，是葉片失效比較嚴重的點，葉片在運轉過程中由于腐蝕，前緣會出現表面包括磨損的過程。為異常提供輔助的點是葉片掃塔等等，這些是以定性的分析提供給最終的使用者，告訴大家葉片哪里出現了問題。

 

　　（PPT圖示）這是系統的情況，從螺栓的振動傳感，裝在輪轂里，聲音傳感器裝在外面檢測葉片的外形的問題，激光設備主要檢測振動判斷早期的一些情況，由于聲音本身的范圍達不到精度，所以采用了激光傳感器，最后在環網里進行數據采集以及截取的過程。外形損傷的模塊是裝在它的頭上，安裝非常簡單，不需要爬到風機內部進行安裝，安裝成本相對于部分競爭對手降低很多。損傷模塊中有膠粘和磁吸兩種方式。

 

　　（PPT圖示）這是案例，這是人工智能可以用算法摒棄環境噪音，當時采集聲音的時候風場附近有很多鳥叫，我們用算法去掉的雜音，包括采集到鞭炮的聲音，這也是當時風場附近的人在春節期間放炮，也是識別出來本身和葉片失效的聲音的區別，所以它的特征對于專家庫來講非常重要。

 

　　（PPT圖示）這是前緣腐蝕的圖，從增大的趨勢可以看到，其實是漸變的過程，也是通過機器聽覺算法判斷究竟什么時候到了三級損傷，很多都是從三級損傷開始修，一二級的部分業主選擇忽略了。

 

　　（PPT圖示）這是目前統計樣本的數據，現在的雷擊損傷和能量互差因子是是3%左右，保護膜損傷3%，數據質量因子1.2%。

 

　　（PPT圖示）這是整個系統的拓展，現在會和槳角的協同，提高發電量。

 

　　（PPT圖示）這是目前的運維排程的系統，根據業主的需求提供整個最后維修的方案，去進行輔助。

 

　　（PPT圖示）如果大家感興趣的話，可以掃我的二維碼，向我提問題，如果感興趣的觀眾可以到我們展臺和工作人員聊，包括留一下自己的聯系方式，我們會抽取部分觀眾送出李杰教授工業互聯的書，謝謝大家！

 

　　（內容來自現場速記，未經本人審核，如有不妥請聯系修改）