机器人替代人工为风电叶片除冰

随着我国近年来大力发展绿色可再生能源，风能得到了迅猛的发展。风电机组是把风能转换为电能的专用设备，叶片则是风力发电机组的核心部件，而叶片翼型是决定风力发电机功率特性和载荷特性的根本因素，在寒冷地区，风力发电机组受潮湿和低温气候的影响，叶片表面覆冰后会严重影响风电机组的发电效率及寿命。

在我国冬季，许多地区的风电叶片都难免会出现结冰现象，叶片表面结冰会带来很多的不利影响，一是会使叶轮的静载增加，改变叶轮的动平衡，从而加速叶轮的疲劳，缩短使用寿命；二是会改变叶片表面粗糙度及气动外形，导致叶片气动性能下降，最终引起风电机组发电量的减少甚至停产，威胁电力系统的安全稳定运行。因此，风电叶片除冰对延长叶轮使用寿命及保障电力系统的安全稳定运行和对现场维护人员的人身安全都具有重要意义。
 
目前业内对于除冰方式主要有两种，一种是被动式除冰，另一种是主动式除冰。被动式除冰是在叶片外表面喷涂防结冰涂料和吸热除冰涂料，利用黑色比其他颜色吸热效果好来增加叶片表面温度。被动式除冰的优势在于成本相对较小，优点是操作简单、安全、环保以及可减少叶片表面对灰尘和飞虫的吸附，缺点是黑色的涂料在夏季会导致叶片表面过热从而对叶片性能造成影响。此外，无论是防结冰涂料还是吸热涂料，随着涂料在机组运转过程中与空气接触产生的磨损，会逐渐丧失其材料性能，寿命也就1~2年。主动式除冰主要是机械除冰和热风除冰。机械除冰就是人工借助操作平台，效率较低且安全性较差，是目前风电行业使用最多的方法。热风除冰需要在叶片内腔安装特定的通气管道，保证热气在叶片内部的流通和循环。优点是对叶片的气动外形不会造成影响，也不需要特殊的防雷措施，在停机时，整个叶片就可以除冰。缺点是玻璃钢材料属于热的不良导体，在低温高风速或叶片旋转时，需要较大的热量供应，能耗大且除冰时间长。
 
为此，德高洁提出了用机器人代替人工对叶片表面覆冰进行清理的方案，并提出了解决方案。通过对德高洁自主设计的风电塔筒清洗机器人进行升级，加装了可喷洒除冰剂的装置，实现了既可清洗风电塔筒外壁，又可对风电叶片除冰，真正实现了一机多用。

德高洁自主研发的风电叶片除冰机器人采用磁力吸附和真空吸附相结合的原理，具有一定的3D曲面通过能力以及凸凹面和焊缝的越障能力，可以携带150~200kg负载吸附于钢结构立面墙面自如地爬行，可进行除锈、清洗、喷砂、喷涂、除冰等多项作业。机器人带有安全吊索连接挂钩，与安全升降钢索装置连接，确保机器人不会意外脱落，安全有保障。操作者可以通过遥控器控制爬壁机器人从而完成清洗除冰作业，实现利用人工智能机器人代替“蜘蛛人”，提高清扫效率，降低安全风险，给风电叶片除冰多了一条选择之路。