Kontrola stavu rotorových listů větrných elektráren
Detekce povrchových nedokonalostí a strukturálních odchylek na lopatkách rotoru větrné turbíny, než se stanou závažnými a způsobí úplné selhání, je stěžejním prvkem údržby těchto obřích zařízení. Mimořádný význam má zejména u větrných turbín instalovaných na moři, kde každý servisní zásah je mimořádně technicky náročnou a nákladnou operací.
Na povrch rotorů a strukturu vrstveného rotorového listu mají velký vliv podmínky konkrétního prostředí, v němž turbína pracuje – k nejnáročnějším patří právě extrémní podmínky mořských elektráren (vysoká vlhkost, korozivní slaná voda, velké rychlosti větru, teplotní výkyvy atd.), kdy se vzhledem k různým zatížením a stresovým situacím mohou objevit škody jako eroze, delaminace a praskliny. Aby se zabránilo kritickému poškození nebo dokonce úplnému selhání, měl by být stav listů pravidelně kontrolován s použitím různých metod nedestruktivní kontroly, mezi něž patří např. techniky vizuální a tepelné infračervené kontroly.
IR kontroly a ultrazvuk odhalí i skrytá nebezpečí
Pravidelné vyšetření rotorových listů s vizuálním a infračerveným zobrazovacím systémem dokáže rozpoznat provozní problémy předtím, než se stanou vážnými a umožní efektivní plánování reakcí. Z tohoto pohledu jsou nedestruktivní kontrolní techniky cennými nástroji prediktivní údržby.
Ke kontrole tepelných podmínek a stavu se využívá infračervená termografická technika (IRT), metoda bezkontaktní a nedestruktivní kontroly, která poskytuje vizualizaci tepelných vzorků v různých systémech, jako jsou lopatky rotoru. Technologie IR termografické kontroly se snaží poskytnout zobrazení strukturálního stavu lopatky rotoru v reálném čase.
Detekce materiálu pomocí techniky tepelné infračervené kontroly umožňuje odhalit výrobní vady a nepravidelnosti, delaminaci, cizí tělesa, ale i např. chybějící lepidlo a nedostatečnou adhezi či změny tloušťky. Díky ní lze zjišťovat rovněž hrozící provozní poruchy způsobené erozí, nárazovým poškozením či poruchy vazby ve struktuře materiálu apod.
Na rotory jsou také umísťovány nejrůznější sondy a snímače umožňující průběžně monitorovat stav rotoru, jako jsou třeba systémy ultrazvukové detekce montované přímo na rotorové listy. Ovšem v tomto případě jsou určitá omezení daná pevnou instalací příslušného zařízení na konkrétní kritické místo či úsek, takže není k dispozici přehled o celkovém stavu nebo jiné konkrétní sekci.
Létajícím inspektorům nic neunikne
K nejnovějším technikám, které pomáhají řešit tento problém, patří integrovaný systém využívající pro vizuální a tepelné prohlídky drony, jako je např. řešení dánské firmy Force Technology, určené pro sledování strukturálního stavu a „zdraví“ rotorových listů. Její „droní" technologie umožňuje získat jak vizuální, tak termografické obrazy na větrných turbínách, aby bylo možné provést analýzu a posouzení stavu rotorových listů na místě. Dron je vyslán na požadovanou pozici, aby zachytil potřebná data a provedl prohlídku listu rotoru (ať už jde o úplnou kontrolu nebo konkrétní oblasti rotorového listu). Jeho kontrola umožňuje ekonomičtější a efektivnější kontrolu ve srovnání s tradiční telefotografií nebo jinou manuální kontrolní metodou. Oproti klasickým inspekčním metodám, prováděným pomocí lidských servisních techniků, nabízí řadu výhod. Mezi hlavní patří bezpečné pracovní prostředí, protože inspekční personál pracuje z úrovně země, místo toho aby operoval v nebezpečné výšce, a také snížené prostoje. Dron může rychle a efektivně dosáhnout pracovní výšky a okamžitě zahájit zachycování dat v reálném čase. Kvalifikovaní operátoři mohou létat v rozmezí až 5 m od větrné turbíny se specializovanými zařízeními, která dodávají obrazové informace vysoké kvality a ve velkém detailu. Provádí měření nebo pozorování v jinak těžko přístupných oblastech. Už prakticky neexistují nepřístupná místa - během několika minut může být dron nasměrován i na špičky listů, aby provedl průzkum, který by byl jinak s použitím tradičních postupů nebezpečný a časově náročný.
Další výhodou je dynamické měření - pomocí snímků v reálném čase, které jsou vysílány k personálu na zemi, může být průzkum zaměřen na vyšetřování případných problémů, zatímco dron je stále ve vzduchu, což umožňuje zaměřit se na výsledky.
NDT na vrtulích větrných elektráren
První test NDT měření pomocí metody shearografie byl provedený v roce 1996 týmem z Kasselské univerzity na lopatce jednolisté větrné turbíny.
Použitá metoda: Zatížení vnitřním tlakem (rotorový list byl zafixován do obalu). Ke zvýšení tlakového rozdílu proti okolí byla použita ruční pumpa. Obrázky třásňovitých útvarů ukazují oblasti v různých místech zkoumaného rotorového listu, tyto třásně jsou úměrné rovině povrchových deformačních gradientů, což umožňuje identifikovat nehomogenní tuhost konstrukce: vlevo - delaminace; střed - průběžné strukturální změny (jiný počet vrstev skelných vláken), vpravo - axiální trhliny.
382
