Немецкие инженеры создают робота для техосмотра ветрогенераторов

Хотя ветрогенераторы относятся к наиболее надежным и перспективным установкам так называемой альтернативной энергетики, они отнюдь не идеальны. Например, многие модели издают шум, причем довольно значительный и в очень широком частотном диапазоне - от инфразвукового до ультразвукового.

При соответствующей погоде на лопастях турбин часто намерзает лед, куски которого, срываясь, могут повредить соседние строения, не говоря уже о риске для людей. А поскольку на лопасти ветрогенератора действуют огромные механические нагрузки, к наиболее вероятным аварийным сценариям относится также отрыв лопастей. Поэтому все фирмы, эксплуатирующие ветрогенераторы, придают большое значение регулярному контролю их технического состояния.

Сегодня для этой работы привлекаются так называемые "альпинисты": закрепив на оси ротора остановленного ветрогенератора веревку, люди, словно настоящие скалолазы, спускаются вниз вдоль лопасти и простукивают ее молоточком, пытаясь по звуку определить на слух наличие микротрещин или дефектов клеевого слоя внутри конструкции…

Слух - дело тонкое...

По словам Норберта Элькмана (Norbert Elkmann), возглавляющего в Институте организации и автоматизации производства Общества имени Фраунгофера в Магдебурге отдел робототехники, такой метод дефектоскопии не только опасен, но и не слишком надежен: "Восприятие звука, как, впрочем, и любое другое чувственное ощущение, носит индивидуальный характер. А тем более в ситуации, когда человек, пристегнувшись карабином, висит на ветру на большой высоте. Мы же предлагаем систему, способную с высокой надежностью выявлять дефекты на всей поверхности ротора".

Open Frame - открытая рама

Норберт Элькман имеет в виду робота - итог двухлетней конструкторской работы магдебургских инженеров. Правда, внешне это изделие мало соответствует расхожим представлениям о том, как должен выглядеть робот. Собственно, речь идет об огромной прямоугольной раме - столь гигантских размеров, что она легко охватывает лопасть ветрогенератора. "Мы старались максимально упростить не только процедуру дефектоскопии, но и обращение с роботом, - говорит Норберт Элькман. - Правда, сотруднику технической службы все равно придется взбираться на ось ротора, однако вся его задача сведется к тому, чтобы закинуть тросы за две другие лопасти. К этим тросам внизу, на земле, крепится наша рама. А потом раму поднимают вертикально вверх, пропустив сквозь нее подлежащую осмотру лопасть ветрогенератора".

Чтобы облегчить продевание лопасти в раму, один из боковых элементов конструкции выполнен разъемным. По этой причине робот и получил свое название - "Open Frame", что в переводе с английского означает "открытая рама". А затем робот может - наподобие строительной люльки - перемещаться вверх и вниз вдоль свисающей лопасти. "Внутри этой рамы смонтирована специальная система роликов, выполняющая сразу две функции, - поясняет Норберт Элькман. - Она обеспечивает, во-первых, плавное перемещение робота по поверхности лопасти, а во-вторых, равномерное распределение нагрузки, что предохраняет лопасть от повреждений".

Незаменим в оффшорных ветропарках

Сенсоры, призванные выявлять собственно дефекты, также смонтированы в раме. Термографическая камера позволяет обнаруживать поверхностные и подповерхностные микротрещины, ультразвуковое устройство контролирует качество клеевых соединений в толще лопасти. Результаты измерений в каждой точке регистрируются вместе с ее координатами, благодаря чему определить точное местоположение дефекта, если таковой обнаружится, не составляет труда. Контроль одной лопасти занимает около двух часов, за процессом можно следить в режиме реального времени через интернет. Тило Фёрстер (Tilo Förster), коллега Элькмана, подчеркивает, что Институт получает множество запросов от промышленных предприятий, заинтересованных в использовании нового робота, прежде всего, в оффшорных ветропарках, поскольку там технический контроль ветроустановок связан с особыми трудностями.

Пока, правда, робот в сборе существует только на бумаге - вернее, на мониторе компьютера. Однако некоторые, в том числе и наиболее важные, элементы конструкции, уже с успехом прошли натурные испытания. Похоже, надежды разработчиков подтверждаются: их робот способен совершить подлинную революцию в техническом обслуживании ветрогенераторов.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева