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一文了解如何进行风机塔筒清洗
2024-05-10 来源:千尧科技
 引言
 
随着我国风电行业的不断发展,风力发电场建设开发加大,风电装机容量越来越大,随之而来的风力发电机组的清洗维护问题也愈发突出。风电场的风塔一般都处在偏远山区或海上,常年经历风吹日晒、雨雪盐碱侵蚀、受陆上风沙或海上高盐雾腐蚀等恶劣自然环境影响,且由于在吊、运过程中的损伤,很多风电塔筒表面大多会出现脱漆乃至锈蚀现象,另外,风力发电机组内部齿轮箱和发电机组常年需要加注润滑油和润滑脂进行维护,产生油污会从发电机舱与塔筒之间的缝隙渗透出来,对风机塔筒外壁形成污染,随着风电机组运行时间越来越长,油污污染情况也日益严重,不仅影响风电机组的美观,油污还会对塔筒的油漆表面产生破坏,使塔筒表面更容易出现腐蚀生锈,降低塔筒的结构强度和使用寿命,甚至出现倒塔现象。除此之外,机舱罩密封不严,雨水的渗漏,流挂,加之风沙、飞虫的附着,都会给风电塔筒内外壁带来污染和腐蚀,严重违反风电场安全文明生产规定。故塔筒清洗除锈工作显得格外重要。
 
 
 
图 1塔筒外壁
 
图 2塔筒内壁
1. 行业现状
 
风电塔筒维护基础的就是对风电塔筒的外观进行再次美化,也就是对风机塔筒进行防腐处理,美化前应对风电塔筒的外表进行清洗,清洗的效果是风电塔筒防腐效果的关键。
 
风电塔筒主要分为灰尘污染和油污污染,目前风机塔筒清洗,业内主要还是采用传统的人工作业方式,但高空作业要求的安全系数较高,因此需要聘请具有专业资质的清洗服务公司来操作,主要的竞争是传统类烟囱维护工艺及施工单位。塔筒的清洗工作主要分外壁、内壁和机舱三部分,一般外壁容易洗,只是要登高,由人工喷涂清洁剂清洗,具体施工时还需注意防止二次污染。内壁机舱就只能采用人工清洗剂清洗了。
 
2. 塔筒清洗方式
 
2.1.传统人工清洗方式
 
目前常用的风电塔筒做清洗防腐时,常采用人工喷涂清洁剂清洗,然后用抛丸机打砂除锈,之后由人工喷涂油漆,全程采用人工作业、高空吊篮和大型高空作业车等方式实现,存在劳动强度大、安全系数低、施工周期长、维护费用高等一系列的问题。现阶段塔筒清洗人工施工单位多是传统类的烟囱维护工艺及施工单位。
 
 
图 3人工清洗塔筒
 
2.2.机器人清洗方式
 
传统的人工作业方式存在巨大的安全隐患,且劳动强度大,施工周期长,成本高。因此,使用清洗机器人代替人工作业变得尤为迫切。塔筒自动化清洗机器人专为风电塔筒等小曲率半径的柱状钢结构防腐除锈和清洗而开发,通过遥控操作完成清洗作业,无需人工高空作业,提高清洗效率及安全性。清洗机器人配备高压清洗和清洗剂低压泡沫喷射功能,可遥控切换,还可搭载摄像装置,实时检测清洗效果。
 
2.2.1.  传统爬壁机器人的结构及特性
 
传统爬壁机器人必须具有的两个基本功能是壁面上吸附和移动,其中按吸附形式不同可分为真空吸附、磁吸附两类,按移动方式不同又可分为吸盘式、车轮式和履带式。
 
(1)真空吸附
 
真空吸附类型:单吸盘和多吸盘。
 
真空吸附优点:不受壁面材料限制。
 
真空吸附缺点:当壁面凸凹不平时,容易使吸盘漏气,从而使吸附力下降,承载能力降低。
 
(2)磁吸附
 
磁吸附类型:电磁体和永磁体。
 
磁吸附优点:对壁面的凸凹适应性强,且吸附力远大于真空吸附方式,不存在真空漏气的问题。
 
磁吸附缺点:壁面必须是导磁材料,因此严重地限制了爬壁机器人的应用环境。
 
(3)吸盘式
 
吸盘式优点:能跨越很小的障碍。
 
吸盘式缺点:移动速度慢。
 

4吸盘式
 
(4)车轮式
 
车轮式优点:移动速度快、控制灵活。
 
车轮式缺点:维持一定的吸附力较困难。
 
 
图 5车轮式
 
(5)履带式
 
履带式优点:对壁面适应性强,着地面积大。
 
履带式缺点:不易转弯。
 
 
图 6履带式
 
2.2.2.  爬壁机器人未来发展趋
 
(1)吸附装置:分析壁虎生物原型吸附的功能原理和作用机理的基础,设计并制作模拟壁虎脚趾的仿生吸附装置。
 
(2)移动方式:足式结构多样、运动灵活,适应于各种形状的壁面上,而且能够跨越障碍物。
 
(3)能源问题:体积小、供电性能强的电池,或者通过遥控途径对机器人提供能量和控制信号。
 
综上所述:考虑爬壁式机器人优缺点+塔筒本身材料和曲面特性→真空式多吸盘机器人,综合因素如下:
 
1)车轮式在锥面上移动不方便;
 
2)履带式的底盘要求比较大,不容易安装清洗机构;
 
3)有些塔筒是复合材料,不一定均匀分布钢板,磁铁不起作用;
 
4)真空式多吸盘机器人可以在塔筒外壁灵活移动,即清洗面广;
 
5)塔筒外壁光滑容易吸附。
 
 
图 7真空式吸盘机器人
 
2.2.3.  自动化清洗机器人市场现状
 
目前市场上的风电塔筒清洗机器人多采用遥控或自主导航方式,装备有高压喷水或干冰喷射装置,能够适应不同高度和复杂表面的清洗需求。随着技术的进步,这些机器人将变得更加智能化和自动化,集成先进的传感器和AI算法,实现对清洗路径的精准规划和对风力条件的自适应调整。机器人设计也将更加注重轻量化和模块化,便于运输和维护,从而降低运维成本,提高风电场的整体运营效率。
 
3. 塔筒清洗方法
 
风电塔筒的清洗主要包括机械清洗、化学清洗两种方法。机械清洗是使用各种清洗工具,如刷子、刮刀、磨石、高压水枪等,对塔筒表面进行刮擦和冲刷,去除油污。这种方法操作简单、成本低廉,但可能会对塔筒表面造成损伤。化学清洗则是使用特定的清洗剂与油污发生化学反应,去除油污。这种方法效果好,不损伤基材,但需要选择合适的清洗剂,并严格控制使用条件。
 
4. 结语
 
庞大的体积使塔筒必然要经受风吹日晒雨淋的洗礼,且经过一段时间后,表面容易粘附大量的灰尘等污垢,尤其是风力发电设备产生故障导致润滑油和齿轮箱油泄露时,会严重污染塔筒外表面造成腐蚀问题。因此良好的清洁不仅可以提高风电筒美观,更是可以提高塔筒的防腐性能,大大延长塔筒的使用寿命,提高资源的利用率,增加经济效益和社会效益。随着风电行业的快速壮大,风电塔筒清洗等运维服务行业也正在朝着更安全、更高效、更环保的方向快速发展,自动化和智能化的趋势日益明显。随着技术的不断进步和创新,未来这一行业有望实现更加高效和可持续的发展。
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