吉泰智能：机器人破解风电事故防范难题

ROBOT INDUSTRY

2025年1月11日，中国中车“启航号”在山东东营风电装备测试认证创新基地成功吊装，该机组是目前全球最大功率等级的漂浮式风电机组。风电机组大型化、风电叶片越造越长，是我国风电行业发展的显著趋势。容量更大的机组可节约土地，提升单位面积发电效率，减少安装工作量，但与之俱来的是激增的事故隐患，以及飙升的安装难度和保养需求。

根据国家能源局数据，2024年1—11月，中国风力发电累计装机容量同比增长19.2%，截至2024年三季度，中国海上风电累计装机已连续三年稳居全球第一位，超过第二名至第五名国家海上风电并网总和。风力发电在为我国带来清洁电能的同时，正在刺激地方快速形成风力发电全产业链，同时也催生一部分专注于风电场、输电线等大型能源设施运行维护业务的机器人厂商崭露头角。

目前，全球最大功率等级的海上风力发电机组的功率已抵达26MW大关，叶轮直径超过310m，扫风面积超过7.7万㎡，相当于10.5个标准足球场。随着塔筒加高、叶片面积增大、维护难度加大，想要以“智造”突破风电机组运维难题，少不了智能设备如特种机器人的加持。

用于风电设施维护的机器人主要工作在四个工作空间：塔筒、机舱、叶片内舱和外壁。本文以浙江吉泰智能科技有限公司（以下简称“吉泰智能”）研制生产的风电机组高空作业机器人为例，分析风电机组扩容发展对机器人技术创新形成的牵引作用，擘画特种机器人行业与智慧风电产业供需协同发力、推动高质量发展的良好局面。

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机器人维护风电叶片健康运行

据中国可再生能源学会风能专业委员会统计，我国风电行业发生的倒塔、火灾烧毁、关键部件失效等大型事故数量近三年呈上升趋势，2021年为95起，2022年、2023年分别增至114起和130起。在这些案例中，关键部件失效占62%，在部件失效类型中，叶片失效类型占44%，螺栓、塔架、齿轮箱、发电机等其他部件失效的状况不时出现。据测算，叶片正常定期维护维修的费用仅为单台风机发电收益的3%左右，只要对叶片进行及时检查维修，就可以换来稳定的发电收益，把损失和风险降低至最小。

风电机组大多安装在荒漠戈壁、高原山丘及沿海浅滩等地区，它们徐徐转动，将风能转换为机械能，又转换为电能的同时，也无时无刻不承受着风的侵蚀。风电叶片在运行过程中受风蚀环境和恶劣天气的影响，表面保护层容易出现裂纹，带病工作的风电叶片存在不可小觑的安全隐患，且叶片表面的清洁程度和完整性对风力发电机组的发电效率有着重要影响。因此，风电叶片外巡检和内窥机器人应运而生。

·风电叶片外部检测机器人

传统的人工巡检方法需要维护人员攀爬至风机顶部，近距离检查叶片表面是否有损坏，虽然直观，但存在安全风险高、工作效率低、检查范围有限的问题。研发用于叶片外部检测的机器人，可以减少维护人员攀爬风机顶部的高危险性操作，同时节省起重设备的布设成本。

风电叶片出厂时，表面被涂敷高分子聚合物，使得叶片具备耐磨耐污的特性，进一步延长其使用寿命。为使机器人稳定吸附在此类非金属非磁性材料的表面，吉泰智能将机器人设计为“真空泵+多个小吸盘”吸附的模式，并采用碳纤维、钛铝合金等轻质材料制作，保证机器人可靠吸附。经过实际权衡与综合分析，团队选择以拖线缆方式供电替代电池方案，以获得更安全可靠的有线信号传输通道，即使机器人攀升至百米以上，依然能够在安全吊装设备的辅助下保证操作的可靠性。

·风电叶片内窥检测机器人

风电叶片内窥检测机器人主要在叶片的前缘、后缘、腹板之间的空间内行进，对前梁、后梁与壳体之间的粘接胶和腹板内补强胶的空胶、裂纹、开裂等缺陷，以及腹板内侧蒙皮和中间主梁帽的裂纹、泛白、褶皱等缺陷进行检测。受限于机器人的行进能力和视野范围，部分倾斜度高、空间狭窄的区域仍然无法实现无人化检查。

行动能力和探测能力决定该机器人吉泰智能研发的叶片内窥机器人为六轮驱动形态，在叶片内曲率较大的面上，可以倾斜机器重心，改用单侧轮驱动前进。此外，机器人配备两套大小不同的轮子，在高度不足的空间内使用小轮驱动前进。该深入叶片内腔的长度可达叶片长度的85%以上。

机器人本体前后分别内置10倍光学变焦、200万像素高清摄像机，摄像云台可实现轴向360°、径向220°旋转，检测范围全面覆盖，在机器人无法继续行进时，可以通过变焦增加检测长度。摄像头前端分布两枚激光灯，可精准测量缺陷尺寸，搭载的高亮LED灯使得机器人在全黑工况下也能完成检测任务，该机器人现已在大唐赤峰风电场投入使用。

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机器人实现风电机舱智能巡检

机舱是风力发电的核心区域，用于容纳并保护风电机组的主轴、齿轮箱、发电机等关键传动系统及其他电气设备。机舱内部空间狭窄，无法容纳轮式机器人在内自主导航、穿梭行驶，因此一般选择安装悬挂式轨道，实现风电机舱巡检机器人在机舱上部沿一定轨道运行，完成指定巡检任务。风电机舱巡检机器人按照程序设定在各检查点获取数据，并将结果自动传输到后台软件系统中，通过软件系统实现在线监测、诊断和预警。

吉泰智能为风电机舱智能巡检机器人搭载可见光摄像头，在关键位置配套安装温振、声音、倾角、监控等各类传感器，结合智能识别模型，解锁多种识别分析能力，包括表计识别、跑冒滴漏识别、异响分析等。该机器人已在广东粤电阳江风电场、广东粤电电白热水风电场等地投入使用。

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机器人帮助风电塔筒清洗检测

在灾害事故突发时，城市的专业消防救援力量由于距离和交通的限制，很难在短时间内迅速到达现场，展开及时有效的救援行动。

塔筒是风电机组的主要承载部件。塔筒必须具有足够高的疲劳强度，能承受发电机组的重力负载、外界风的作用力，以及风机引起的振动载荷。当某处塔筒环焊缝松动，或是法兰面发生腐蚀，都有可能造成风电事故。因此，对风电塔筒进行定期探伤和清洁尤为重要。

高处风力大、风向更稳定，发电效率高，且随着叶片扫风面积的增大，风机塔筒的高度也在逐年刷新记录，目前世界上最高的风电塔筒已达185m。吉泰智能研制的风电塔筒清洗检测机器人，针对塔筒钢结构件检测其腐蚀程度，主要执行塔筒油污清洗及焊缝无损检测的任务，兼备全程高清监控能力。机器人的结构主要包括塔筒爬壁机器人本体，带回收功能的油污清洗模块、具有高扬程的压力泵系统模块、基于相控阵探伤技术的无损探伤仪模块、高清摄像头监测模块等多种作业模块，以及地面远程人员操控系统。经过大唐赤峰风电场等地实际验证，塔筒清洗检测机器人能较好地应对双馈机组漏油而导致塔筒被污染、腐蚀的问题，同时能胜任对复杂焊缝的检查工作。

为减少运维人员登风机的次数，提高巡检效率，帮助风电场从少人化到无人化迈进，大数据技术正成为推动风电产业持续高效发展的关键力量。风电场智能运维管理平台实时获取来自智能机器人终端的多模态数据，为风电机组叶片、机舱、塔筒三大核心部件的健康状态形成量表，并依据风电设备智能诊断模型，提供设备智能诊断和在线监测预警。智能运维平台以数字孪生技术将风电场二维化、可视化，为风电场的智能运维提供集“监、诊、检、巡、安”于一体的全生命周期智能化运维服务。

风电产业正驶入高潜力赛道，向生产数字化、巡检无人化、运营数智化发展，以最具市场竞争力的绿色电力扛起双碳大旗，为建设零碳社会贡献力量。

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