我国开展风电技术研发已有40多年的历史，特别是经过近十年来的发展，快速走上了产业化的道路。风力发电机组，其主要配件叶片的材质从木质更换为玻璃钢复合材质，现阶段发展到用碳纤维复合材质。单只叶片的长度也从十几米加长到百米以上。

根据国家能源局的数据，截至2023年一季度末，全国风电累计装机达到3.76亿千瓦，全国风电发电量2287亿千瓦时，同比增长24.5%。随着风机运行越来越久，叶片长度越来越大，如何对风机叶片进行高效、精细化的运维成为市场关注的重点。

叶片产生问题的原因

叶片是风电机组将风能转化为机械能的重要部件之一，是获取较高风能利用系数和经济效益的基础，叶片状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，而叶片承受载荷较大，运行环境恶劣，风吹、日晒、雨林、雷击、腐蚀等等都会对叶片的寿命造成巨大影响，因此随着运行年限的增长，随时都会发生意外损伤甚至事故，直接影响风电机组的安全运行和风电场的经济效益。

海上风电机组在长达25年的生命周期中，承受着暴风雨、极端温度，以及强风的考验。严苛的海洋环境给海上风电运维作业带来了诸多不便。2020年12月，一份中山大学海洋工程与技术学院发布的研究文献显示，更加复杂的自然条件给海上风电运维带来挑战，海上风电机组的故障率明显高于陆上风电。上述研究显示，已有运维数据表明，在同等装机容量下，海上风电的运维成本超过陆上风电的2倍，海上风电的运维成本占其度电成本的1/4以上。

从建设完成后的角度来看，叶片产生问题的主要原因有以下两方面：自然原因和运行维护不当。

其中，自然原因包括：

雷击：对风电机组安全运行产生的危害较大。闪电释放的巨大能量会造成叶片严重损坏。雷击造成叶片损坏主要有以下两种情况：一是闪电击中叶片叶尖后，释放大量能量，瞬间使叶尖内部结构温度急剧升高，引起气体高温膨胀，压力上升，造成叶尖爆炸开裂;二是雷击产生的巨大声波也会对叶片造成冲击破坏。

盐雾：在沿海风电场，盐雾对叶片的腐蚀是一个不可忽视的问题。长期受腐蚀后的叶片前缘胶衣容易脱落，长期运转后将损伤到纤维层，加速叶片老化，造成开胶和纤维层损伤。同时，由于盐雾的日积月累，叶片表面将形成一层不均匀的覆盖层，破坏叶片平衡，严重时将影响叶片运转效率。

台风：由于风电机组叶片设计有规定的使用环境条件，其在正常条件下具有足够的强度和韧度，但在台风期间，受到如大阵风、强剪切风等的不断交叉袭击，使叶片超过其设计载荷，容易产生损伤，严重情况将导致叶片折断，甚至风电机组损坏。2013 年9 月22 日，国华公司的红海湾风电场便是遭受到超强台风“天兔”而造成大量风电机组叶片折断甚至倒塔事故。

运行和维护不当包括：

漏油处理不及时：运行维护时没做好密封维护将导致的油渗漏，漏出的油穿透叶片层板后，易引起叶片分离。叶片内部缝隙需要清洁控制。叶片外层的油渗漏将产生污垢，降低其运行效果。裂缝未及时发现：日常巡视巡检未及时发现叶片存在的裂缝。由于裂缝会生长，随着时间的延长，小问题可能滋生大事故。因此，发现裂缝须及时上报，轻微的须定期跟踪观察，严重的须及时进行修复。

污垢未进行清除：叶片好比汽车的挡风板，也会很快地聚集污垢，其性能因而受到影响。失速调桨风电机组在高风速下失速以保护风电机组。这些翼型对前缘上的污垢很敏感，它们会使叶片提前失速。缺少预防性维护：叶片的周期性、预防性维护对保证风电机组正常运行起到了关键作用，花较少的时间和费用及时维护，或对发现的初期问题苗头进行维修，可以减少停机造成的经济损失以及避免日后高额的维修费用。

因此，叶片安装运转一段时间以后，其内部需要定期进行检查工作，具体如下：(1)叶片避雷导线是否有缺失或折断；(2)内部粘结胶部位是否开裂；叶片腹板是否有扭曲；内部是否有分层等缺陷；(3)叶片内部是否有异物、异声等情况；芯材区域与表层玻璃钢是否有剥离。

同时，叶片外部检查需使用高倍望远镜，仔细观察叶片外表面，包含以下检查内容：(1)叶根密封胶是否开裂、剥落；(2)叶片表面的盐雾、油污、静电灰等污垢，对是否需要清洗进行评估；(3)叶片尾边或导向边是否开裂；是否有裂纹、气泡、凸起、麻面、砂眼等现象；(4)叶片表面的胶衣是否腐蚀、剥落；叶片表面是否有雷击破损处。

机器人做大风车的好“医生”

作为扩博风电叶片后运维提供数字化解决方案的重要组成部分，智能风机叶片内检机器人实现了10-15分钟完成风机单只叶片内部全仓位巡检，可轻松触达人工巡检时无法到达的位置，完成快速、全面、高效的内部巡检工作。该方案避免了人员进入叶片的危险性，提高叶片内部巡检效率，并建立了完善的叶片缺陷根因分析和智能化缺陷筛选模型，从而进一步通过智能硬件自动、标准地收集风电叶片后运维全流程数据，实现叶片后运维的精细化和数字化。

“智能风机叶片内检机器人的优势在于通过内部观测风机叶片，能够避免叶片漆面的影响，更加及时准确地识别缺陷，降低损失和维护成本。”扩博智能风电产品总监柯亮向记者介绍到，“风机叶片智能内检机器人不仅提高了风机内检的作业效率及巡检质量，同时也扩充了扩博风机叶片后运维数字化解决方案的数据维度。结合风机叶片智能外检、维修等方案，进一步融合叶片缺陷数据，就可以实现风机叶片的缺陷维度全生命周期管理，进而支撑精细化运维规划，及预测性维护策略制定工作。”

风力发电机的巡检由内检和外检两部分组成，承担风机叶片智能外检任务的，是扩博智能自主研发的无人机自动巡检系统IBIS与叶片数字化管理平台IRIS共同组成的“扩博博云风机叶片智能化巡检系统”，该系统具有高度智能化、模块化的优势，是扩博智能“软硬结合”实现“人工智能+物联网”智能交互应用的拳头产品。

“过去的传统巡检需要飞手使用非全自动无人机进行巡检，甚至需要巡检人员攀爬到叶片上进行检查，在耗费大量人力时间成本的同时，还面临一定安全风险。现在使用扩博智能的无人机自动巡检系统IBIS基于计算机视觉等人工智能技术，可以捕捉风机位置并且规划巡检路线，在计算机视觉模块开始工作后，能够在15—25分钟内完成巡检，并将数据传输同步到云端，人只需要做监看的工作即可。” 柯亮说。

据了解，在无人机完成巡检后，叶片数字化管理平台IRIS将自动标注疑似缺陷和损坏程度，并拼接完整叶片图像、定位缺陷位置及尺寸，最终自动生成兼备原始数据图像、分类缺陷等级与巡检维修建议到综合检测报告。凭借先进技术，扩博智能目前已经与国内超过15%等风电场达成合作，在计算机视觉、自动化等多方面填补了国内技术空白。

风力发电机的巡检由内检和外检两部分组成，承担风机叶片智能外检任务的，是扩博智能自主研发的无人机自动巡检系统IBIS与叶片数字化管理平台IRIS共同组成的“扩博博云风机叶片智能化巡检系统”，该系统具有高度智能化、模块化的优势，是扩博智能“软硬结合”实现“人工智能+物联网”智能交互应用的拳头产品。

“过去的传统巡检需要飞手使用非全自动无人机进行巡检，甚至需要巡检人员攀爬到叶片上进行检查，在耗费大量人力时间成本的同时，还面临一定安全风险。现在使用扩博智能的无人机自动巡检系统IBIS基于计算机视觉等人工智能技术，可以捕捉风机位置并且规划巡检路线，在计算机视觉模块开始工作后，能够在15—25分钟内完成巡检，并将数据传输同步到云端，人只需要做监看的工作即可。” 柯亮说。

据了解，在无人机完成巡检后，叶片数字化管理平台IRIS将自动标注疑似缺陷和损坏程度，并拼接完整叶片图像、定位缺陷位置及尺寸，最终自动生成兼备原始数据图像、分类缺陷等级与巡检维修建议到综合检测报告。凭借先进技术，扩博智能目前已经与国内超过15%等风电场达成合作，在计算机视觉、自动化等多方面填补了国内技术空白。

打造国际尖端品牌

从2016年成立至今，扩博智能在不到4年的时间里已成长为全自动无人机巡检领域中的佼佼者，但创业的道路并非一帆风顺。

产品研发好，组合好了，风机叶片巡检方案也做出来了，测试却出现了问题。没有风机叶片供其进行测试。风电行业中，没有哪个风场愿意停下来去让你做测试？CEO严治庆解释道，大型风机资源是国家战略性的资源，让风机停了去配合做测试是难以想象的。团队进行调研以后，做的第一件事情就是想去外面买一件废弃的风机叶片。找了无数家厂商终于买到风机叶片之后，团队就在上海找了一块空地，将叶片竖在农田里，一边进行研发，一边对产品进行测试，不断改进性能。

可喜的是天津能源给扩博智能了一次机会。正好他们的风机需要停下来检查。当时很多风电行业的企业领导都在那里，看着公司的无人机在飞行、有序巡检，结果令大家很是满意。创业受到打击的一群年轻人由此坚定了对风机叶片全自动巡检事业的信心。

后来，公司事务开始顺利了起来。扩博智能陆续接到一些订单，包括与大型央企合作，由此形成的“头部效应”使产品在推向中小企业时变得更容易，而产品的过硬质量也让扩博智能的名号在整个风电行业中传开。

2020年年初的时候，扩博智能收购了一家丹麦风机运营维护公司。8月，再次宣布收购了一家丹麦企业，全球领先的风机叶片运营维护服务提供商——Finetune。在CEO严治庆看来，国外的一些风机运营维护企业具有非常好的服务能力，但技术能力较弱。对于这样的市场，相较于在丹麦从头开始搭建一个团队，还不如收购一家公司，把扩博智能的先进技术给他们，让他们去为当地的风电集团提供服务，让他们变成扩博智能的客户和业务落脚点。

“国内磨剑，国外亮剑”，扩博智能始终专注于为行业企业用户提供端到端的一体化智能服务，以大力提升传统行业运营效率，加快数字化变革为己任，不断创新发展，如今已申请并获得200多项知识产权，累计获得工信部专精特新小巨人等百余项荣誉。扩博智能Clobotics凭借自身对技术的专注和探索吸引了众多优秀人才，服务于全球客户。

目前，扩博智能的风机叶片全自动巡检方案也已在北美、东南亚等四个海外市场落地。未来，扩博智能的商业版图会继续向更远的地方扩张。问及这群激情澎湃，又创意满怀的年轻人的企业愿景时，他们说要打造中国品牌，做大风车最好的“医生”。

文章来源： 文汇网，金迪管线，海上风电资讯