نظرة عامة على المشروع

تقع مزرعة الرياح في منطقة جبلية على ارتفاع يزيد عن 2,000 متر ، وتشغل 80 توربينة رياح ، كل منها بقدرة اسمية تبلغ 3 ميغاواط وأطوال شفرات تبلغ حوالي 68 مترًا.

يمثل فحص شفرات التوربينات الضخمة هذه في بيئة مرتفعة تحديات كبيرة للفحص اليدوي التقليدي. إذ يتطلب الأمر من العمال الصعود إلى قمة التوربينات وفحص الشفرات من ارتفاع شاهق، مما يثير مخاوف تتعلق بالكفاءة والسلامة على حد سواء.

تستغرق عملية الفحص اليدوي التقليدية حوالي ساعتين لكل توربين.

لتحسين كفاءة الفحص وتقليل تعرض الأفراد لمخاطر العمل على ارتفاعات عالية، أدخلت مزرعة الرياح فحص الشفرات باستخدام الطائرات بدون طيار.

بفضل تجهيزها بكاميرات تكبير عالية الدقة ومعدات الكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية ، يمكن للطائرات بدون طيار إجراء فحص شامل لشفرة توربين واحدة في حوالي 15 دقيقة.

تُمكّن بيانات الفحص فرق الصيانة من تحديد الشقوق الطفيفة في الشفرات وعيوب الطلاء والأضرار المحتملة الأخرى في مرحلة مبكرة، مما يسمح بالصيانة في الوقت المناسب قبل أن تتطور العيوب إلى أعطال أكثر خطورة.

التحديات

بيئة التشغيل على ارتفاعات عالية

تقع مزرعة الرياح على ارتفاع يزيد عن 2,000 متر ، مما يخلق تحديات إضافية لموظفي الفحص والصيانة.

يتطلب العمل في مثل هذه البيئة مراعاة دقيقة لكل من الكفاءة التشغيلية وسلامة الأفراد.

شفرات توربينية كبيرة

يبلغ طول شفرات كل توربين حوالي 68 متراً ، مما يجعل الفحص اليدوي الشامل أمراً صعباً.

يجب على المفتشين الوصول إلى هياكل التوربينات المرتفعة وفحص أسطح الشفرات الكبيرة بحثًا عن العيوب المحتملة.

أوقات فحص يدوية طويلة

يتطلب الفحص التقليدي ساعتين تقريبًا لكل توربين.

بالنسبة لمزرعة رياح تضم 80 توربينًا ، قد تتطلب عمليات الفحص اليدوي المتكررة وقتًا وجهدًا بشريًا كبيرين.

مخاطر السلامة في العمل على ارتفاعات

يتطلب الفحص اليدوي من العمال الصعود إلى قمة التوربينات والعمل على ارتفاعات عالية، مما يخلق خطرًا محتملاً للسقوط ويزيد من تعقيد عمليات الفحص.

صعوبة اكتشاف الأضرار في مراحلها المبكرة

قد يصعب تحديد الشقوق الصغيرة وعيوب الطلاء وغيرها من الأضرار التي تلحق بالشفرة في مراحلها المبكرة من خلال الفحص البصري التقليدي وحده.

يُعد اكتشاف هذه العيوب مبكراً أمراً ضرورياً لمنع حدوث أعطال أكثر خطورة في الشفرات وتوقف التوربينات عن العمل بشكل غير مخطط له.

حلول فحص الطائرات بدون طيار

ولمعالجة هذه التحديات، أدخلت مزرعة الرياح نظام فحص شفرات التوربينات باستخدام الطائرات بدون طيار.

الطائرات المسيرة مزودة بما يلي:

• كاميرات تكبير عالية الدقة
• أجهزة الكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية
• إمكانيات الطيران الجوي لفحص شفرات التوربينات
• الحصول على صور عالية الدقة
• جمع بيانات التفتيش

بإمكان الطائرة بدون طيار الاقتراب من شفرات التوربينات الكبيرة وفحصها دون الحاجة إلى تسلق العمال للتوربين.

يمكن إكمال الفحص الشامل لشفرة توربين واحدة في حوالي 15 دقيقة ، مما يقلل بشكل كبير من وقت الفحص مقارنة بالطرق اليدوية التقليدية.

كيف تتم عملية فحص الطائرات بدون طيار

1. إعداد مهمة التفتيش

يقوم فريق التفتيش بتحديد التوربين المراد فحصه وتحديد منطقة التفتيش المطلوبة وخطة الطيران.

2. نشر طائرة التفتيش بدون طيار

يتم نشر الطائرة بدون طيار حول التوربين وتقترب من الشفرات مع الحفاظ على وضعية فحص آمنة.

3. التقاط صور عالية الدقة

تلتقط كاميرا التكبير عالية الدقة صورًا تفصيلية لسطح الشفرة.

وهذا يسمح لموظفي التفتيش بفحص المناطق التي قد يصعب تقييمها من الأرض.

4. إجراء عملية الكشف عن العيوب

توفر معدات الكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية بيانات فحص إضافية للمساعدة في تحديد العيوب المحتملة التي قد لا تكون واضحة من خلال الفحص البصري وحده.

5. تحديد عيوب الشفرات

يتم تحليل الصور عالية الدقة التي تم جمعها وبيانات الكشف عن العيوب لتحديد المشكلات مثل:

• شقوق طفيفة
• تلف السطح
• عيوب الطلاء
• تشوهات أخرى محتملة في الشفرة

6. دعم الصيانة الوقائية

عند اكتشاف الأعطال، تستطيع فرق الصيانة ترتيب الإصلاحات قبل أن يتفاقم الضرر إلى مشكلة أكثر خطورة. وهذا يدعم اتباع نهج استباقي في صيانة توربينات الرياح.

التقنيات الرئيسية

كاميرا تكبير عالية الدقة

تتيح تقنية التصوير عالي الدقة فحصًا دقيقًا لأسطح الشفرات الكبيرة من موقع جوي. كما توفر لفرق الصيانة بيانات مرئية يمكن مراجعتها وتحليلها بعد الفحص.

كشف الخلل بالموجات فوق الصوتية

توفر تقنية الفحص بالموجات فوق الصوتية بيانات إضافية للكشف عن العيوب، مما يدعم تحديد عيوب الشفرات المحتملة بما يتجاوز الفحص البصري التقليدي.

عمليات التفتيش الجوي باستخدام الطائرات بدون طيار

تتيح الطائرة المسيرة الوصول المرن إلى شفرات التوربينات دون الحاجة إلى صعود المفتشين فعلياً إلى أعلى التوربين. وهذا يقلل من الحاجة إلى العمل على ارتفاعات عالية أثناء الفحص الروتيني للشفرات.

بيانات فحص عالية الدقة

إن الجمع بين الصور عالية الدقة وبيانات الكشف عن العيوب يوفر لفرق الصيانة معلومات أكثر تفصيلاً لتقييم حالة الشفرات.

نتائج المشروع

أدى تطبيق عمليات فحص الطائرات بدون طيار إلى تحسينات كبيرة في كفاءة صيانة توربينات الرياح.

تم تقليص وقت الفحص من ساعتين إلى 15 دقيقة

يمكن إكمال الفحص الشامل لشفرة توربين واحدة في حوالي 15 دقيقة ، مقارنة بحوالي ساعتين باستخدام طرق الفحص اليدوية التقليدية.

يؤدي هذا إلى تحسين كفاءة عمليات فحص التوربينات واسعة النطاق بشكل كبير.

تم تحديد 23 حالة تلف في شفرات السكاكين في عام 2023

كشفت عمليات التفتيش التي أجريت بواسطة الطائرات بدون طيار عن 23 حالة تلف في شفرات توربينات الرياح في عام 2023. وقد سمح الكشف المبكر لمزرعة الرياح بترتيب عمليات الإصلاح في الوقت المناسب وتقليل خطر تطور أعطال الشفرات إلى حوادث أكثر خطورة.

120 ساعة أقل من وقت التوقف لكل توربين

كل توربين قلل من وقت التوقف عن العمل بحوالي 120 ساعة في السنة ، مما ساعد على تحسين توافر المعدات بشكل عام.

زيادة توليد الطاقة بمقدار 360,000 ألف كيلوواط ساعة تقريباً

ساهم انخفاض وقت التوقف في توليد ما يقرب من 360,000 ألف كيلوواط ساعة من الطاقة الإضافية سنوياً لكل توربين.

أكثر من مليوني يوان صيني من الفوائد الاقتصادية السنوية

وقد أدى تحسين توافر التوربينات وتوليد الطاقة إلى تحقيق فوائد اقتصادية سنوية إضافية تزيد عن مليوني يوان صيني.

من الفحص اليدوي إلى الصيانة التنبؤية

غالباً ما يتطلب فحص توربينات الرياح التقليدية قوة عاملة كبيرة، وأوقات فحص ممتدة، والعمل على ارتفاعات عالية.

توفر عمليات الفحص باستخدام الطائرات بدون طيار بديلاً أكثر مرونة من خلال إيصال معدات الفحص مباشرة إلى شفرات التوربينات.

في هذا المشروع، مكّن الجمع بين التصوير الجوي عالي الدقة والكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية مزرعة الرياح من تحديد عيوب الشفرات في وقت مبكر والاستجابة قبل أن تتطور الأضرار الطفيفة إلى أعطال أكثر خطورة.

يؤدي هذا إلى تحول من الصيانة التفاعلية نحو نهج أكثر استباقية وقائمة على البيانات لإدارة أصول توربينات الرياح.

طريقة أكثر ذكاءً لفحص شفرات توربينات الرياح

بالنسبة لمزارع الرياح الجبلية وعلى ارتفاعات عالية، يعد الحفاظ على شفرات التوربينات بكفاءة أمرًا ضروريًا لكل من السلامة التشغيلية وتوليد الطاقة.

يوضح هذا المشروع كيف يمكن أن تساعد عمليات التفتيش باستخدام الطائرات بدون طيار مشغلي مزارع الرياح:

• فحص شفرات التوربينات الكبيرة بشكل أسرع
• تقليل تعرض الأفراد لمخاطر العمل على ارتفاعات
• تحديد العيوب الطفيفة في مرحلة مبكرة
• تقليل وقت توقف التوربينات
• زيادة إنتاج الطاقة السنوي
• تحسين القيمة الاقتصادية لأصول مزارع الرياح

من خلال الجمع بين الفحص الجوي القائم على الطائرات بدون طيار والتصوير عالي الدقة والكشف عن العيوب بالموجات فوق الصوتية ، يمكن لمشغلي مزارع الرياح الحصول على نهج أكثر كفاءة واستباقية لصيانة شفرات التوربينات.