延长风力涡轮机寿命：Nabla Wind Power数字化解决方案，风力涡轮机叶片实地3D扫描

Creaform形创 2024-01-11

经过反复研判，最适合这项任务的3D扫描仪是计量级便携式蓝光3D扫描仪 HandySCAN 3D | BLACK 系列。凭借其动态参考功能，它可以在恶劣的条件下精确地采集数据。振动不会影响结果，测量的不确定性远远小于1 mm。

维护保养风力涡轮机和整个风电场是一项巨大挑战。通常情况下，风力涡轮机的设计寿命为20年。在这20年中，它们会受到各种天气条件和重负荷的影响。由于现代化数据采集技术产品和先进的数字模型的问世，其使用寿命得到延长，甚至年发电量也得以增加。

为了优化风电场整个生命周期内的发电量，必须详细了解其运行条件，然后在此基础上进行定期维护保养。这样做的目的是控制磨损，防止产生意外的振动或薄弱点，防止涡轮机结构和部件的完整性遭到破坏，同时最大限度地提高发电量。

图1 专业技术人员将目标点贴在叶片上

西班牙公司Nabla Wind Power隶属于Nabla Wind Hub公司，该公司是一家独立的服务提供商，主要为风电场提供其专属的多技术产品解决方案，旨在延长其寿命、提高性能和优化维护保养措施。

高危工作环境下实现的数字化

2020年，Nabla Wind Power 受委托延长一台风力涡轮机的转子叶片长度，以便将现有装置的性能提高10%。为此，他们必须扫描转子叶片边缘的最后几米，以便随后设计出叶片的延长部分。在第一次尝试中，使用的是地面激光扫描仪来采集数据。但Nabla需要大幅降低测量的不确定性，因此开始寻找其他解决方案，并最终找到Creaform形创的服务部门为其提供支持。

经过反复研判，最适合这项任务的3D扫描仪是计量级便携式蓝光3D扫描仪 HandySCAN 3D | BLACK 系列。凭借其动态参考功能，它可以在恶劣的条件下精确地采集数据。振动不会影响结果，测量的不确定性远远小于1 mm。由于该任务必须直接在风力涡轮机本体上实施，Creaform 形创应用工程师对两名来自 Asaken 公司的专业技术人员进行培训，帮助他们了解如何使用 HandySCAN 3D | BLACK 系列。

图2 3D测量软件平台 VXelements 中转子叶片的扫描

然后，技术人员爬到130 m高的风力涡轮机顶部后离开叶毂，并下降到离地面 65 m的位置悬空作业。他们首先要做的是，在转子叶片尾端的7 m部分贴上目标点。这些目标点作为HandySCAN 3D | BLACK 系列的参考点使用，开始扫描。其中一名专业技术人员负责使用笔记本电脑，而另一名工作人员则负责操作3D扫描仪。同时，Creaform 形创的应用工程师通过 Teamviewer 在地面实时查看扫描情况。在这个高度，风力条件总是一个问题，有几次由于风力太大他们不得不停止工作。此外，风力涡轮机本身的一些技术问题也干扰了扫描过程：例如，转子卡住使他们无法进入垂直位置。克服种种困难，他们终于成功完成了扫描。

他们使用的采集软件是3D测量软件平台 VXelements 中的扫描到 CAD 软件模块 VXmodel。然后，生成的 .stl文件可转移到CATIA中进行逆向工程。

在 VXelements 中用网格显示扫描结果

Nabla公司的运营主管 Eder Murga 对结果非常满意：“无论是 Creaform形创还是 Asaken公司，他们提供的服务都非常专业。尽管条件恶劣，并且我们的工作也因强风而多次遭到中断，但参与到其中的每个人都以最大的灵活性克服了恶劣条件，最终，我们成功地获得了理想结果。像HandySCAN 3D | BLACK 系列这样的手持式自我参照测量系统是目前我们能从市场上找到的，非常适用于这种恶劣的环境下完成测量的工具。”

本文内容来源于：MM《现代制造》，责任编辑：胡静，审核人：李峥