矗立在蔚藍色的海面上，一排巨大的白色風機葉片，正在陽光下緩緩轉(zhuǎn)動，源源不斷的清潔電力正在從這里輸出到工廠與城市。
在中國2030 “碳達峰，碳中和”的大背景下，中國風電尤其是海上風電建設(shè)掀起了新的高潮。根據(jù)2022年5月國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于促進新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》，到2030年中國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量要達到 12 億千瓦以上的目標。而截至2021年底，中國風電裝機3.28億千瓦、風機市場仍擁有較大的發(fā)展空間。作為智能化解決方案提供商，魏德米勒以BLADEcontrol®風機葉片狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)為核心的風機數(shù)字化解決方案，正在這一領(lǐng)域深受風機制造商的青睞。
海與風的考驗
作為室外運行的大型設(shè)備，風機所處的環(huán)境往往人跡罕至，自然條件苛刻。另一方面，近年來風機制造商的葉片長度不斷刷新紀錄，單機容量持續(xù)突破極限，海上風機功率甚至突破1.6萬千瓦。
由于海況條件復(fù)雜、長期離岸的海上風機面臨著“海與風”的嚴峻考驗，受帶腐蝕性的海上空氣成分影響，一旦風機葉片發(fā)生腐蝕開裂、脫落、折斷等，輕則停機損失，重則造成風機倒塔甚至人身傷亡的事故。另一方面，受雷擊、臺風等環(huán)境因素的影響，也可能會出現(xiàn)葉片表面殼體損傷、結(jié)構(gòu)支撐件損傷、葉片內(nèi)部件松動掉落以及啟動不平衡等不利于機組安全穩(wěn)定運行的問題。
此外，風機在每年冬季還要抵抗嚴寒的天氣帶來的雨、雪、霜、霧的侵擾。在中國北方海域，冬季會形成海冰，凍結(jié)在風機部件上影響風輪轉(zhuǎn)動，并且低溫還會讓風機的零件和潤滑油的性能下降。
風機“守護神”——葉片狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)
保障風機設(shè)備運行的安全可靠性，同時兼顧運行的成本效益，始終是某海上風電制造商極為關(guān)切的核心。
憑借多年來的葉片監(jiān)測知識以及在風電行業(yè)積累的多年經(jīng)驗，來自魏德米勒的葉片狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)——BLADEcontrol®，在提升風機可用性，縮短停機時間，確保工作效率和成本效益方面早已聲名“顯赫”，堪稱風機“守護神”。
魏德米勒為該風機制造商提供的這套定制化系統(tǒng)，基于高精度的加速度傳感器對風機葉片擺振和揮舞方向的振動信號進行采集，再運用特定算法和數(shù)據(jù)模型對于現(xiàn)有無損葉片進行數(shù)據(jù)建模，確定該葉片的固有頻率模型。進一步地，系統(tǒng)會將大量采集的數(shù)據(jù)通過人工智能預(yù)學(xué)習(xí)建立葉片的正常運行時的振動模型。當葉片振動模型建立后，葉片在線監(jiān)測系統(tǒng)便可實時采集、計算、分析葉片振動數(shù)據(jù)，并實時與正常模型數(shù)據(jù)對比，盡早發(fā)現(xiàn)監(jiān)測葉片異常。由于葉片的老化隨時間流逝而不斷變化，越早建立葉片自身數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)可以越準確地對葉片進行監(jiān)測并給出判斷。
數(shù)字運維，贏在“魏”來
BLADEcontrol®的感知、分析和預(yù)測性維護能力，給該風機制造商帶來的價值是很明顯的，因為預(yù)測性的維護能力帶來的資產(chǎn)透明性、機組安全性和海上長期運維的成本效益是相當可觀的。
首先，在海上風機的長期運轉(zhuǎn)中，這一系統(tǒng)始終保持可持續(xù)地單獨記錄每個葉片的狀況，并感知所有微小的變化，幫助海上風電項目運營方在早期階段便能檢測葉片遭受的極其微小的損傷，比如由雷擊造成的葉尖損傷、后緣開裂、腹板分離或葉片軸承損壞等，此外還可以可靠檢測葉片的動態(tài)不平衡和過載等運行偏差，從而明顯縮短了客戶的意外停機時間，并保證系統(tǒng)安全、高效運行。
其次，這一系統(tǒng)擁有可靠的覆冰檢測性能，為北方的海上風電應(yīng)用提供了獨特的價值。這種高度敏感的系統(tǒng)經(jīng)過DNV GL認證，可有效預(yù)防冰帶來的傷害，冰脫落或融化后可自動重啟機組，縮短停機時間。配備該系統(tǒng)的機組在一個冬季可以縮短數(shù)倍的停機時間，因此而帶來的經(jīng)濟收益甚至是明確可見的——利用魏德米勒提供的覆冰檢測ROI計算器，可以明確計算出結(jié)冰機組的葉片監(jiān)測的投資回報率。
事實上，對于該項目的海上風機機組工程師而言，維護維修工作的規(guī)劃與執(zhí)行一直是一項特別費時的工作，基于數(shù)據(jù)的智能運維就顯得尤為重要。如今在魏德米勒 BLADEcontrol®葉片狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)幫助下，工程師們就可以預(yù)測即將發(fā)生的損壞，并事先采取應(yīng)對措施，大大提高系統(tǒng)可用性，降低總體的運維成本。
的確，中國的風機制造商整體上正面臨著盈利水平不斷提高的挑戰(zhàn)，也在不斷地尋求削減平準化度電成本（LCOE）的可能性。以風機大數(shù)據(jù)為驅(qū)動的智能監(jiān)測及運維解決方案，憑借明顯的客戶價值優(yōu)勢正在成為行業(yè)大勢所趨，魏德米勒憑借高質(zhì)量的元器件產(chǎn)品以及多種經(jīng)驗證的定制化解決方案，始終是風電行業(yè)客戶可靠的合作伙伴。