Мониторинг повреждений лопастей ветряных турбин с помощью анализа их акустической сигнатуры

Компания/Заказчик:
Ping Services
География:
Австралия
Период проекта:
Компания начала устанавливать системы первого поколения в 2018 году
Отрасли:
Энергетика
Области управления бизнеса:
эксплуатация, управление инфраструктурой
Решаемые бизнес-задачи:
Мониторинг, Мониторинг работы промышленного оборудования и производственного персонала, Ремонт техники, оборудования, инфраструктуры, Техническое обслуживание
Идеологические платформы и тренды:
IoT (Интернет вещей), Машинное обучение, Облачные решения
Источник изображения:
https://pingmonitor.co/media.html
Исходная проблема, вызов, идея

Из-за удаленности ветропарков и высокой стоимости инспекций их операторам сложно проводить регулярные проверки и обслуживание турбин. Это затрудняет выявление повреждений на ранних стадиях, когда ремонт еще мог бы обойтись значительно дешевле, в результате чего незначительные проблемы могут приводить к значительным издержкам.

Отмечается, что в мире ежегодно происходит около 3800 отказов лопастей ветрогенераторов, что ежегодно наносит ущерб на сумму около 5 миллиардов долларов США.

Источники повреждений лопастей турбин могут включать удары молнии, град, песок, дождь, ветер и ускоренный износ в прибрежной среде.

Идея австралийской компании Ping Services заключается в мониторинге акустической сигнатуры лопастей ветряных турбин с целью обнаружения повреждений.

Устройство первого поколения было установлено на ветряных электростанциях в Австралии, а также в нескольких зарубежных странах.

Принцип решения

Использование IoT устройства для звукового мониторинга

Описание кейса

Первый прототип IoT устройства для звукового мониторинга состояния лопастей ветровых турбин компания представила в 2014 году, с 2018 она работала с клиентами в рамках индивидуальных проектов, а в 2020 году компания представила систему Ping Monitor второго поколения, с которой готова к производству системы и ее экспорту в промышленных масштабах.

Еще одна особенность устройств второго поколения это возможность передавать данные на платформу технического обслуживания Ping не только через сотовые сети, но и через сеть наноспутников Myriota Network.

Ping Monitor - это не требующее обслуживания устройство, работающее от аккумулятора, которое крепится непосредственно к металлической башне турбины с помощью магнитов. Его аккумулятор заряжается от встроенной солнечной панели. После установки "интеллектуальный датчик прослушивания" (микрофон, подключенный к встроенному ARM-процессору) начинает записывать звук, который издает турбина при вращении, создавая в течение первых двух недель "акустическую базу". Устройство способно отсеивать окружающие звуки (ветер, движение транспорта и т.д.), не связанные с работой самой турбины.

После определения нормальных звуковых характеристик турбины, Ping Monitor начинает прослушивать звуковые аномалии, которые могут указывать на повреждения лопастей, связанные с обычным износом, а также сколы, ямы, трещины и отверстия, вызванные ударами молнии и другими причинами. Большинство звуков, которые обнаруживает Ping Monitor, находятся в диапазоне человеческого слуха; уровни интенсивности различаются в зависимости от степени повреждения.

Устройство также измеряет изменение звука с течением времени. Встроенный процессор ARM анализирует звуковые данные и загружает информацию в "облако Ping Cloud", позволяя операторам ветряных электростанций удаленно следить за состоянием объекта.

Используя опции оповещения, оператор сети или ветропарка может быть проинформирован, когда турбина показывает признаки повреждения выше выбранного порога, в течение определенного периода времени, с различной чувствительностью и продолжительностью.

При обнаружении потенциальной проблемы на место может быть отправлен беспилотник для проведения визуального анализа. Таким образом, Ping Monitor не заменяет БПЛА или технических специалистов; он просто направляет их к турбинам, которые, скорее всего, нуждаются в обслуживании. Это меняет модель инспекции с профилактического обслуживания на предиктивное обслуживание "точно в срок", что может сэкономить деньги за счет сокращения ненужных инспекций и гарантии того, что все сомнительные турбины будут проверены, как только они покажут признаки износа.

Результат

С момента создания первого прототипа в 2014 году компания протестировала свое устройство на более чем 300 ветряных турбинах, результаты диагностики были подтверждены техническими специалистами на местах. К 2020 году 25 устройств Ping работали в полевых условиях, а еще 150 были готовы для размещения на ветряных электростанциях США.

По словам компании-разработчика, технология способна сэкономить операторам ветропарков до 25% от стоимости обслуживания лопастей.

Дополнительная информация