一支葉片的智能之旅
我的名字叫做小葉,即將成為遠景智能風機的一部分,開啟創(chuàng)造智慧和美好能源的生命之旅。?
孕 育
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1935年以來,全世界的葉片設計師都在利用Glauert提出的葉素動量理論(BEM)來分析螺旋槳葉片的氣動性能。但近年來,隨著葉片長度和柔度的增加,BEM理論已越來越不能真實地體現(xiàn)葉輪在運動中受到的風載,成為大葉片最優(yōu)氣動設計的理論桎梏。2014年,遠景能源中國上海研發(fā)中心聯(lián)合美國科羅拉多全球葉片創(chuàng)新中心,向葉片技術理論發(fā)起挑戰(zhàn),用三年時間打開了葉片設計的黑匣子——小葉的智能之旅開始啟程。
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接下來,遠景能源基于智能物聯(lián)網(AIoT)操作系統(tǒng)(EnOS?)建立的葉片設計生成和預測評估兩大模塊,開始發(fā)揮作用。多年數據積累厚積薄發(fā),得益于智能管理、機器學習能力的大幅提升,模型智能尋優(yōu)挖掘未被認知的氣動效率,實現(xiàn)葉片性能、載荷、重量和噪音最優(yōu)設計。
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成 長
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當然以上不是新聞,接下來才是亮點:遠景AI系統(tǒng)有效控制葉片在工廠出產過程中的質量缺陷,形成研發(fā)到制造的閉環(huán)。
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葉片制造過程中的諸多工序不能用機器作業(yè)來完成,葉片人工成本居高不下。比如貼涂層,不僅要用大量人工來完成,涂層表面的缺陷也不能像機械產品系統(tǒng)那樣用公差或平面度來直接定義。換句話說,葉片的表面缺陷無法用準確的規(guī)則來表述。
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一般認為,葉片涂層白斑面積超過20%,就意味著葉片制造質量不合格??扇绾蝸砗饬窟@20%,又怎樣確認其分布形態(tài)?不僅需要葉片工廠質量專家從過程的角度來分析認知,也需要葉片設計開發(fā)專家從設計的細節(jié)作出判斷。因此復雜而漫長。
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現(xiàn)在通過AI系統(tǒng),葉片制造專家和設計專家的經驗和知識發(fā)現(xiàn)都沉淀到機器學習系統(tǒng)中,幫助葉片專家做出質量和原因判斷,就像為醫(yī)生提供了一張患者的X光照片。不僅大大提高了效率,也沉淀并驗證了葉片質量控制知識和經驗的有效性。
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旅 行
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經過了智能制造的洗禮,小葉的朋友們出廠后各奔東西,趕赴不同的風場。因為身體太長了,在運輸過程中往往會遇到道路、廠區(qū)受限等多個不確定因素,加大了運輸安全風險,這時需要智慧物流幫忙解除各種麻煩。
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遠景智慧物流三維可視化解決方案從道路、運輸工具、運輸過程、運輸過程監(jiān)控等方面提供數字化解決方案,化解不確定因素,解除葉片進入風場機位點的各種麻煩,讓小葉實現(xiàn)了從工廠到風場的安全、高效和經濟之旅。
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通過AIoT技術將相應的傳感器安裝到車輛的相關部位,再通過對當前葉片及車輛相關參數信息的分析,進而提前做出判斷、規(guī)避風險,確保了運輸過程的安全。
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獨 立
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小葉很快就在安徽的一個風場落位運行了。在未來二十年的時間里,遠景的數字雙胞胎還將始終與小葉如影隨形。
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數字雙胞胎的跟蹤分析結果顯示:通過AI系統(tǒng)小葉可以實現(xiàn)兩大突破:一是葉片最佳捕獲段的氣動效率提升5%以上;二是改變了傳統(tǒng)葉片設計中對剛度制約的上限,測試結果表明葉片整體剛度提升10%。
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葉片外表面早期失效會帶來氣動噪聲,葉片內部結構早期失效會帶來凈空均值的變化,外部極端風況也會帶來葉片擦塔的風險。遠景某風場的葉片AI監(jiān)控系統(tǒng),可以基于葉片凈空變化歷史數據,運用機器學習算法建立葉片畫像,實現(xiàn)葉片結構早期失效預警;還能夠通過聲音頻譜來判斷葉片表面各種異常情況,及早對葉片外表面缺陷作出預警。AI系統(tǒng)還可以通過對聲音數據與工作狀態(tài)的挖掘,把聲音與失效模式進行對應,把不能通過規(guī)則說清楚的東西,通過模式識別解決了,類似人臉識別一樣。
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小葉從生命孕育到二十年甚至更長的運行歷程,始終保持智能的生命之旅。出身智能家族的小葉變得越來越聰明——更安全、發(fā)更多的電。
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在江蘇、在內蒙、在廣西、在山東,如果看到風機,記得和這個能給你帶來美好能源的大玩具一起拍照哦,說不定那上面就是智慧的我。
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本文由中國風電新聞網編輯整理。
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