CWPC2020：北京天泽智云夏月——《风电叶片在线监测预警和智能运维的解决方案》

　　2020年8月6日，第六届中国国际风电复合材料高峰论坛于浙江省桐乡市振石大酒店召开，本届高峰论坛的主题为“提质增效，海陆并举，迎战平价 ”。

 

　　主旨发言中，北京天泽智云科技有限公司销售总监夏月做了题为《风电叶片在线监测预警和智能运维的解决方案》的演讲。以下为发言实录：

夏月↑
 

　　今天很荣幸在这里和大家介绍我们公司的叶片卫士系统。人工智能领域对于风电行业大多数人来讲是新的内容，我们会举几个简单的例子讲讲比较深奥的原理。

 

　　什么是工业智能？其实工业智能包含了三个领域的知识，人工智能、计算机科学以及工业领域的知识。在我们行业里，我们称之为IT、AT和DT，这三个技术领域的融合，用在工业里主要体现在哪一个地方？这是上午很多人提到得运维。今年在年初时也听到很多关于新基建以及工业互联网的国家鼓励。国家希望将计算机科学、数据科学融入到传统工业，提高整个工业的效率，在后面降低长期运营的成本。

 

　　（PPT图示）这是我们公司的创始人之一，也是全球工业人工智能和工业大数据学科带头人，李杰教授，他现在个人是工业互联的副董事，如果大家感兴趣在演讲结束时可以到我们展台登记，我们会抽取一些观众把李杰教授的书寄给大家。

 

　　（PPT图示）关于叶片本身，在整个20年的过程中，叶片的损伤是渐进的过程，有些由于部分外因引起的突变，大部分情况是一类、二类、三类、四类，最后到五类的时候损伤非常严重。右边的小图可以看到，西门子做得调研，在20年的过程中，整个叶片对于风电发电量的损失是非常可怕的曲线。在一二级损伤时，阻力增加了80%，发电量降低42%，在三级损伤时，发电量损失高达9.2。四级到五级损伤结构层时，最后损失更加惊人。与此对应的金钱损失从7万到最后一年损失36万的损失。

 

　　（PPT图示）这是雷击损伤未得到及时维修，不断扩展，最终导致叶片开裂，这种案例非常多。

 

　　（PPT图示）这是螺栓引起的断裂，比如轴承甚至页面直接凋落，尤其对业主来讲这是非常巨大的损失。

 

　　（PPT图示）这是叶片质量缺陷，不再赘述。大家是业内专家。为什么叶片在二十年期间会出现这么多问题？很重要的原因是叶片整个生产过程是手工制品，而且手工制品没有安装任何的传感器，也就是说，其实叶片本身在二十年的区间里是“裸奔”的状态，而且不知道状态的“裸奔”状态。

 

　　关于现有技术方案，包括无人机，从我们角度来看机器试点，在机型比对时，在可靠性、运维成本、效果和安装成本、监测及时性来看，对运营商来讲定量和定性成本取决于它的高低，没有任何一种检测手段是完美的。如果我们和无人机进行比对时，无人机好比眼睛，我们好比耳朵，我找同时要了一枚硬币，举个例子，这样一枚硬币掉在桌子上的声音几乎所有人可以分辨出来，40k以下的频率可以听得非常清楚。但是为什么一枚硬币掉在桌子上的声音可以精准地识别出是硬币掉在桌子上的声音，这源自于它的特征。我们从小到大成长阶段，所有接受到脑部的信息变成经验值。人工智能也是用机器进行不断学习和更新的过程。我们最后要实现得是，让专家所有在行业里的经验最后变成用计算机语言来进行诊断。

 

　　另外和刚才硬币掉在桌子上可以做对应得是，有些人知道在军工行业，尤其在潜艇里，很多“金耳朵”，主要是声纳旁边不断地看扫描出来的图形，用耳朵听，判断声纳扫描出来得是鱼，还是船，还是障碍物。现在的技术已经有一些基础的人工智能技术，主要替代我们所谓的专家库。

 

　　（PPT图示）这是海上工厂计算出来的损失，不管是由于运维成本本身所带来的损失，还是造成的电量损失，其实也非常惊人，严重地区其实不是特别多，但至少给大家直观上的感觉，让大家知道整个损失超过千万。

 

　　（PPT图示）这是一个陆上风场，33台的风场，所带来的从经济效应上给风场带来的收益，如果进行了优化以及进行了检测设备更新之后带来的收益。

 

　　叶片卫士是整体的解决方案，从螺栓的监测到整个驱动外形的监测以及结构本体的监测，现在以激光的形式进行整个振动和振幅的分析。基本上包含了叶片整体的所有的重要的结构件。

 

　　（PPT图示）叶片卫士的功能，识别的失效模式和提供的辅助，失效模式比较多是雷击造成的损失，比如高雷暴的风场，云南的风场地下有矿，所以遭雷击的概率比较高，而且遭受雷击的时候，很难精准地判断哪一只叶片在什么时候遭到了雷击，以及是否遭到雷击之后受到的损坏，整个系统可以提供辅助的预警。还有前缘腐蚀，是叶片失效比较严重的点，叶片在运转过程中由于腐蚀，前缘会出现表面包括磨损的过程。为异常提供辅助的点是叶片扫塔等等，这些是以定性的分析提供给最终的使用者，告诉大家叶片哪里出现了问题。

 

　　（PPT图示）这是系统的情况，从螺栓的振动传感，装在轮毂里，声音传感器装在外面检测叶片的外形的问题，激光设备主要检测振动判断早期的一些情况，由于声音本身的范围达不到精度，所以采用了激光传感器，最后在环网里进行数据采集以及截取的过程。外形损伤的模块是装在它的头上，安装非常简单，不需要爬到风机内部进行安装，安装成本相对于部分竞争对手降低很多。损伤模块中有胶粘和磁吸两种方式。

 

　　（PPT图示）这是案例，这是人工智能可以用算法摒弃环境噪音，当时采集声音的时候风场附近有很多鸟叫，我们用算法去掉的杂音，包括采集到鞭炮的声音，这也是当时风场附近的人在春节期间放炮，也是识别出来本身和叶片失效的声音的区别，所以它的特征对于专家库来讲非常重要。

 

　　（PPT图示）这是前缘腐蚀的图，从增大的趋势可以看到，其实是渐变的过程，也是通过机器听觉算法判断究竟什么时候到了三级损伤，很多都是从三级损伤开始修，一二级的部分业主选择忽略了。

 

　　（PPT图示）这是目前统计样本的数据，现在的雷击损伤和能量互差因子是是3%左右，保护膜损伤3%，数据质量因子1.2%。

 

　　（PPT图示）这是整个系统的拓展，现在会和桨角的协同，提高发电量。

 

　　（PPT图示）这是目前的运维排程的系统，根据业主的需求提供整个最后维修的方案，去进行辅助。

 

　　（PPT图示）如果大家感兴趣的话，可以扫我的二维码，向我提问题，如果感兴趣的观众可以到我们展台和工作人员聊，包括留一下自己的联系方式，我们会抽取部分观众送出李杰教授工业互联的书，谢谢大家！

 

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