一、先说规模:一台风机的塔筒要查多少东西

以陆上主流 5 兆瓦级机组为例,塔筒高度通常在 100 到 140 米之间,由 4 到 6 段法兰拼接,单段塔筒的法兰连接螺栓就有数百颗,全部螺栓加起来动辄上千颗。塔筒内部还有爬梯、平台、电缆束、照明与升降机导轨。任何一项出问题,代价都不小:法兰螺栓松动会引发塔筒晃动加剧,涂层破损会加速内壁腐蚀,爬梯与平台缺陷直接关系到作业人员安全。

过去这些检查主要靠人工攀爬目视加望远镜远观,问题是高风险、低精度、难留痕——人爬上去看一眼,很难对螺栓力矩一致性、垂直度变化这类“渐进型缺陷”给出可比较的结论。所以塔筒巡检更适合按下面这三层拆成检查单来做。

二、第一层:螺栓与法兰连接

塔筒法兰是受力的关键节点,检查要点有三条:

  • 螺栓是否齐全、有无明显松动:目视检查螺栓外露长度是否一致,偏差过大往往对应预紧力异常;
  • 标记线是否错位:检修时通常会在螺母与法兰面画防松标记线,巡检时看标记线是否错开,是判断松动最直接的方法;
  • 连接部位有无锈蚀与渗水:法兰缝隙锈蚀、渗水痕迹说明密封失效,会影响长期承载力。

专业检测里,螺栓预紧力会用液压扳手复核或抽检超声波轴力,但这类作业属检修范畴,巡检环节要做的是把异常筛出来、把趋势记下来:同一法兰上哪几颗螺栓的标记线在动、连续几次巡检有没有扩大趋势。

三、第二层:垂直度与基础

塔筒垂直度是反映整体结构状态最直观的指标。检测方法主要是经纬仪或全站仪量测塔筒不同高度断面的中心偏移,再换算出倾斜率。行业里通常关注两点:一是绝对倾斜率是否超出设计与规范允许范围,二是相较历史测值的变化速率——同样是轻微倾斜,三个月变化 0.05‰ 和一年变化 0.05‰,风险等级完全不同。

与垂直度配套还要看基础:基础环附近的混凝土有无裂缝、基础周围地面有无沉降与积水。这几项结合起来,才能判断塔筒的“姿态”是稳定的还是在发展。

四、第三层:内壁、爬梯与附件

塔筒内部检查容易被忽略,但恰恰是巡检频次要求最高的部分:

  • 内壁涂层与腐蚀:关注锈斑、涂层起皮、渗水痕,尤其是法兰段与门洞附近;
  • 爬梯与平台:踏棍变形、连接松动、平台格栅破损、安全门与护栏缺失;
  • 电缆与照明:电缆束固定卡箍脱落、护套磨损,照明灯具与应急照明是否正常;
  • 升降机导轨:导轨直线度、连接螺栓、限位装置。

五、案例:一次从“人工攀爬”到“机器人例行”的改造

某沿海风电场,装机 40 余台 5 兆瓦级机组,塔筒高度 110 米、每台法兰螺栓 900 余颗。改造前,塔筒内部检查依赖攀爬作业,单台全塔检查耗时约 1.5 到 2 小时,受天气与作业票限制,实际月度覆盖率偏低,且检查记录以照片和文字描述为主,难以横向比对。

改造后的做法是把例行检查交给爬壁/爬升类巡检装备:按固定路线逐段采集法兰标记线、内壁涂层、爬梯与电缆的图像,同时记录位置与时间戳,形成可纵向比对的影像档案。关键指标上,单台塔筒例行检查时间压缩到 40 分钟以内,同位置影像可逐次叠图比对,人工攀爬频次大幅下降,只在机器人标出异常后才安排人工登塔复核。

验收口径定得很实在:一是覆盖率(螺栓、内壁、爬梯、电缆四类对象的采集覆盖率);二是可复核性(任一次巡检的影像能否按位置回查、与上期比对);三是异常闭环率(机器人标出的异常是否都有人工确认结论)。这三条比“机器人能不能上塔”更能说明项目是否成功。

六、检查单怎么落地

把三层检查项整理成一张固定表格,每台机组一张,按周期打勾并附影像编号,是成本最低的起点。表格里建议明确四列:检查项、判定标准、采集方式(人工/机器人)、异常处置责任人。有了这张表,巡检数据才有可追溯性,后续上任何自动化装备都能接得进去。

在塔筒这类高耸、狭窄、金属结构密集的场景里,HT- 系列的爬壁与爬升类巡检装备可根据塔筒内径与爬梯形式选型;若要兼顾塔筒外部焊缝与涂层检查,也可用防爆四足或轮式装备在外围场区承担例行巡检。青岛莱西 · 2014 年成立 · 特种机器人研发制造,风电塔筒与叶片检测正是瀚泰装备长期投入的方向之一。同类高耸结构的检测案例与检查单模板,可参考产品能力与参数页。

常见问题

问:塔筒螺栓松动能不能靠巡检直接测出力矩值?
答:巡检环节一般不做力矩测量,而是通过标记线错位、外露长度一致性等可观察特征筛出异常,真正测力矩或轴力由检修阶段的专业工具完成。

问:垂直度多久测一次合适?
答:常规做法是每年至少一次,并在基础周边出现沉降迹象、机组经历极端天气后加测,重点是看变化速率而非单次数值。

问:塔筒内部检查一定要停机吗?
答:多数塔筒内部例行检查可在机组维护窗口或小风时段开展,涉及升降机、电气部分时应按运维规程停机并办理作业票。

问:机器人巡检能覆盖叶片吗?
答:塔筒与叶片属于不同检测对象。叶片多用无人机或专用检测装备,塔筒内部多用爬升/爬壁类装备,两者通常配合使用而非互相替代。

Logo

DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。

更多推荐