Vượt qua những thách thức của các phương pháp truyền thống, kiểm tra tuabin điện gió (Wind Turbine Inspection) với giải pháp Drone đang được xem là một phương pháp mới mang đến những hiệu quả đáng ghi nhận. Hãy cùng Đất Hợp tìm hiểu chi tiết hơn về chủ đề này qua bài viết dưới đây.
Tổng quan về ngành công nghiệp điện gió tại Việt Nam
Ngày nay, với sự phát triển của của các nguồn cung năng lượng, năng lượng tái tạo đang ngày càng phát triển và dự kiến sẽ thay thế các nguồn năng lượng có chất thải rắn để trở thành nguồn sản xuất điện lớn nhất trên toàn thế giới vào năm 2025. Trong các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng gió là năng lượng tái tạo phát triển nhanh nhất. Dự kiến nguồn cung năng lượng gió sẽ đóng góp gần 30% tổng công suất năng lượng tái tạo bổ sung đến năm 2025.
Việt Nam là quốc gia có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời và gió do ở gần xích đạo, có khí hậu nhiệt đới, nhiều vùng khô nắng và gió như các tỉnh Nam Trung Bộ. Vì thế điện gió cùng với điện mặt trời đang được Nhà nước Việt Nam khuyến khích phát triển, thể hiện ở Quyết định 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, đảm bảo phát triển nguồn điện khi dừng các dự án điện hạt nhân và giảm bớt các nhiệt điện đốt hóa thạch.
Có rất nhiều công trình điện gió trên bờ và ngoài khơi dọc khắp lãnh thổ trải dài từ Bắc vào Nam tại Việt Nam. Các chủ đầu tư dự án điện gió này bắt buộc phải giữ cho các tuabin hoạt động ở công suất cao nhất và kéo dài tuổi thọ tài sản của họ để tối đa hóa tỷ lệ hoàn vốn (ROI).
Tại sao lại cần phải kiểm tra tuabin điện gió?
Các tuabin điện gió được chế tạo để hoạt động trong từ 20 đến 30 năm. Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động theo thời gian, các bộ phận của hệ thống có thể bị ảnh hưởng, hao mòn và hư hại.
Các yếu tố tác động từ môi trường như mưa, gió, bão, mưa đá, muối, sấm sét, bụi,.. có thể ảnh hưởng tới hệ thống hằng ngày. Cánh tuabin cũng có thể bị hư hại cơ học do bị vênh tải hoặc lỗi sản xuất. Các động cơ chuyển động như hộp số, bánh răng cũng có thể bị ảnh hưởng bởi quá trình hao mòn. Ngoài ra, một số khuyết tật trên mỗi bộ phận có thể được phát hiện trong quá trình kiểm tra tuabin điện gió như:
- Phần thân tháp: Nứt, hư hỏng, sơn bong tróc, ăn mòn.
- Phần cánh quạt: Nứt, hư hỏng, bong tróc sơn, biến dạng, dấu vết rỉ sét, nước xâm nhập.
- Phần hộp vỏ: Dấu vết rỉ sét, vết nứt, hư hỏng, ăn mòn, tràn dầu, bong tróc sơn.
- Phần Hub: Lệch, kết nối lỏng lẻo, hư hỏng.
Hình 1. Vết rỉ sét ngay mối hàn xuất hiện trên thân tháp tuabin gió.
Có rất nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng trong trường hợp chủ đầu tư không có chi phí bảo trì dự phòng, mỗi tuabin khi xảy ra sự cố có thể tiêu tốn chi phí sửa chữa và thay thế đến 30,000$. Tham khảo thêm tại Wind turbine repairs cost $8bn in 2019 | Wood Mackenzie | Wood Mackenzie
Những thách thức với các phương pháp kiểm tra tuabin điện gió truyền thống
Thông thường, chủ đầu tư có thể sử dụng hai phương pháp chính để kiểm tra tuabin điện gió cũng như các thành phần của chúng, đó là:
- Kiểm tra bằng dịch vụ đu dây: Phương pháp kiểm tra tuabin điện gió được sử dụng rộng rãi nhất cho cả công việc kiểm tra và sửa chữa.
- Kiểm tra trên mặt đất: Sử dụng các camera tele để chụp ảnh cánh quạt, thân tháp.
Hai phương pháp trên đều có ưu và nhược điểm khác nhau như:
| Phương pháp kiểm tra tuabin điện gió bằng dịch vụ đu dây | Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|---|
 |
– Cho phép xem xét kỹ hơn các thiệt hại. – Kiểm tra sâu hơn, cung cấp một đánh giá tốt hơn về mức độ nghiêm trọng và mức độ thiệt hại. – Khả năng thực hiện sửa chữa nhỏ trong khi kiểm tra. |
– Thông thường, cần nhiều hơn 3 người đạt các chứng chỉ an toàn tại công trình, dẫn đến chi phí lao động cao. – Phương pháp này tốn thời gian; Các kỹ thuật viên thường chỉ có thể kiểm tra 1 – 2 tuabin mỗi ngày. – Vì các kỹ thuật viên làm việc trên cao, cả yếu tố rủi ro và chi phí bảo hiểm đều cao. |
| Phương pháp kiểm tra tuabin điện gió bằng cách kiểm tra trên mặt đất | Ưu điểm | Nhược điểm |
 |
– An toàn hơn phương pháp tiếp cận bằng đu dây vì nhiếp ảnh gia ở trên mặt đất. – Tuabin gió không cần phải dừng lại trong điều kiện gió thấp. – Chỉ cần một người để hoàn thành việc kiểm tra. |
– Chất lượng dữ liệu kém đối với các khu vực tối và hạn chế đối các bộ phận chuyển động nhanh như cánh quạt. – Do cần có các thiết lập máy ảnh khác nhau để chụp từng bên của cánh quạt, phương pháp này khá tốn thời gian. – Không thể đo lường và xác định vị trí thiệt hại do góc chụp ảnh khác nhau. |
Ứng dụng công nghệ máy bay không người lái (Drone/UAV) trong kiểm tra tuabin điện gió
Ngày nay, công nghệ máy bay không người lái đang phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các ứng dụng có thể kể đến như khảo sát đo đạc bản đồ (Surveying & Mapping); phản ứng khẩn cấp (Emergency Response); tìm kiếm cứu nạn, cứu hộ (Search and Rescue); an toàn công cộng (Public Safety); giải trí (Entertainment); kiểm tra các lĩnh vực chuyên dụng như dầu khí, mỏ, năng lượng (Inspection)…
Công nghệ UAV hiện nay đã phát triển các tính năng đảm bảo an toàn bay và hoạt động tự động hoàn toàn như:
- Tích hợp cảm biến phát hiện chướng ngại vật đa hướng, Radar.
- Tính năng lập trình bay thông minh tự động hoàn toàn.
- Camera đa dạng từ cảm biến hồng ngoại đến cảm biến ảnh kỹ thuật số RGB độ phân giải cao, khả năng thu phóng rõ nét.
- Trang bị hệ thống định vị GNSS tích hợp công nghệ định vị thời gian thực RTK cho phép định vị vị trí mức độ chính xác cm.
Để vượt qua những thách thức chính về tính hiệu quả, chi phí và mức độ chi tiết dữ liệu của những phương pháp kiểm tra truyền thống, nhiều chủ đầu tư các dự án điện gió trên toàn cầu đã bắt đầu sử dụng máy bay không người lái để kiểm tra tuabin điện gió. Kiểm tra tuabin điện gió bằng máy bay không người lái là một phương pháp kiểm tra hiệu quả và tiết kiệm chi phí so với chụp ảnh từ xa truyền thống hoặc các phương pháp kiểm tra thủ công đu dây khác.
Thông thường, việc kiểm tra toàn bộ một tuabin điện gió với các kỹ thuật viên làm việc trên cao có thể mất từ 3 đến 6 giờ (thời gian này không bao gồm các quy trình an toàn kéo dài và thời gian chuẩn bị). Mặt khác, với khả năng chống gió của các dòng máy bay không người lái hiện nay có tích hợp công nghệ định vị RTK thì chỉ mất khoảng 45 phút để kiểm tra hoàn toàn một tuabin. Điều này cho phép toàn bộ dự án gồm 15 tuabin được kiểm tra trong vòng 3 ngày, giảm thời gian 4 lần so với phương pháp kiểm tra thủ công.
Với giải pháp kiểm tra tuabin điện gió bằng máy bay không người lái, chủ đầu tư có thể có được hình ảnh trực quan và hình ảnh nhiệt trên tuabin điện gió để phân tích và đánh giá tại chỗ về tình trạng của cánh quạt. Những lợi ích khi sử dụng công nghệ này có thể kể đến như:
- Môi trường làm việc an toàn.
- Giảm thời gian chết (thời gian ngừng tuabin để thực hiện kiểm tra).
- Hình ảnh và video chất lượng cao.
- Truy cập vào các khu vực không thể tiếp cận khác.
- Khảo sát trực tiếp, nguồn dữ liệu tin cậy.
- Lập kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng, thay thế.
Hình 2. Nhiệt độ hoạt động của cánh quạt thông qua camera nhiệt cho biết các rủi ro tiềm ẩn.
Người dùng có thể sử dụng Drone để bay chụp kiểm tra các phần thân tháp, cánh quạt, hộp vỏ và phần Hub của tuabin điện gió, thu thập dữ liệu từ nhiều góc khác nhau. Từ dữ liệu thu được, các kỹ thuật viên có thể upload lên trên các nền tảng đám mây để sử dụng các công cụ được phát triển như tích hợp AI để chuẩn đoán các khuyết tật, lỗi từ dữ liệu ảnh. Sau đó chia sẻ nguồn dữ liệu này cho chủ đầu tư để có kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng định kì.
Hình 3. Kiểm tra cánh quạt tuabin gió ở các hướng bằng công nghệ Drone.
Hình 4. Dữ liệu ảnh chụp được tải lên các phần mềm online để cung cấp nguồn dữ liệu số tin cậy cho chủ đầu tư.
Các giải pháp máy bay không người lái của hãng DJI có khả năng ứng dụng trong kiểm tra tuabin điện gió
DJI là nhà cung cấp các thiết bị máy bay không người lái hàng đầu thế giới. Các dòng máy bay của hãng DJI đều được trang bị các cảm biến thông minh, camera đa dạng và độ phân giải cao, tích hợp định vị độ chính xác cao và giao diện phần mềm điều khiển bay thông minh, dễ sử dụng và đầy đủ các tính năng đảm bảo an toàn. Hãng DJI cũng cung cấp nhiều dòng máy bay đã được ứng dụng trong lĩnh vực kiểm tra tuabin điện gió, có thể kể đến như:
– Dòng máy bay DJI Mavic 3 Enterprise Series:
Mavic 3 Enterprise Series xác định lại các tiêu chuẩn công nghiệp cho máy bay không người lái thương mại nhỏ. Tích hợp màn trập cơ học, camera zoom 56× và tích hợp mô-đun RTK cho độ chính xác định vị mức độ centimet.
Các phiên bản máy bay Mavic 3 Enterprise Series có thể phục vụ cho nhiều nhiệm vụ khác nhau như Mavic 3E – đo đạc bản đồ, xây dựng mô hình 3D, Mavic 3T – tìm kiếm cứu nạn, cứu hộ, chữa cháy, kiểm tra. Dòng máy bay Mavic 3 Enterprise Series được tính hợp phần mềm điều khiển, lập trình bay thông minh DJI Pilot 2, giúp lập trình bay tự động, đảm bảo an toàn, dễ dàng sử dụng, tương thích với các nhiệm vụ bay phục vụ đo đạc bản đồ, kiểm tra, giám sát,..
Việc tích hợp camera cảm biến 20 MP trên Mavic 3E và 48 MP trên Mavic 3T đảm bảo Mavic 3 Enterprise Series có thể dễ dàng thực hiện các nhiệm vụ kiểm tra tuabin điện gió một cách hiệu quả.
Các thông số nổi bật của dòng máy bay Mavic 3 Enterprise:
- Thời gian bay tối đa 45 phút.
- Phiên bản RGB và Camera nhiệt.
- Module RTK (NTRIP/VRS/PPK).
- Truyền phát O3 9-15km (lý tưởng), khó khăn 1.5 – 3km.
- Chịu gió cấp 6 (<12m/s).
Hình 5. Dòng máy bay Mavic 3 Enterprise Series.
– Dòng máy bay DJI Matrice 30 Series:
DJI Matrice 30 là dòng máy bay chuyên dụng được phát triển cho các ứng dụng chuyên nghiệp, bao gồm hai phiên bản Matrice 30 và Matrice 30T đều được tích hợp nhiều cảm biến hiệu suất cao, hệ thống gimbal và camera hoạt động ổn định, cùng khả năng di động mạnh mẽ, dễ dàng vận chuyển và thiết lập nhanh chóng, hỗ trợ người dùng đạt được hiệu suất tối ưu trong công việc. Với việc cải thiện khả năng zoom, và tích hợp camera FPV, người dùng có thể dễ dàng sử dụng Matrice 30 cho các công việc kiểm tra tuabin điện gió, hệ thống đường dây tải điện,… một cách hiệu quả và chính xác.
Các tính năng nổi bật có thể kể đến như:
- Chống chịu thời tiết: Chịu gió cấp 7 (<15m/s).
- DJI RC Plus: Màn hình tích hợp 7 inch rõ nét, thiết kế tiện dụng với các phím bấm và tùy chọn dùng song song 2 bộ điều khiển.
- Tải trọng mạnh mẽ: Cải thiện khả năng zoom, tích hợp camera FPV và module RTK.
- Triển khai nhanh chóng: Thời lượng bay 41 phút, trọng lượng 3,77 Kg và bỏ vừa balo.
Hình 6. Dòng máy bay DJI Matrice 30 Series.
– Dòng máy bay DJI Matrice 300 RTK:
Matrice 300 RTK là nền tảng máy bay không người lái thương mại mới nhất của DJI, lấy cảm hứng từ các hệ thống hàng không hiện đại và thiết lập một tiêu chuẩn hoàn toàn mới đối với các thiết bị bay không người lái như: Trang bị hệ thống Cảnh báo tình huống khẩn cấp hàng không ADS-B, hệ thống gimbal tích hợp được nhiều loại cảm biến khác nhau.
Các thông số nổi bật của DJI Matrice 300 RTK:
- Hiệu suất vượt trội: Thời gian bay 55 phút, truyền phát 15km, cảm biến chướng ngại vật định vị 6 hướng.
- Tính năng thông minh: Kiểm tra thông minh (Ghi lại nhiệm vụ trực tiếp + Kiểm tra điểm AI), ghim và theo dõi thông minh (Ghim điểm + Theo dõi thông minh), cảnh báo tình huống khẩn cấp hàng không.
- Tải trọng: 3 tải trọng cùng lúc (lên đến 2.7 kg), tương thích DJI H20 Series, P1, L1 và các Sensor (cảm biến) của bên thứ 3.
Với những tính năng cao cấp đã nói trên, M300 RTK có thể nói là thiết bị phù hợp và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu khắc khe nhất trong lĩnh vực giám sát, kiểm tra tuabin điện gió.
Hình 7. Dòng máy bay DJI Matrice 300 RTK.
Ứng dụng Drone trong kiểm tra tuabin điện gió là một giải pháp mới, mang đến hiệu quả cao cho công tác vận hành và bảo trì ngành công nghiệp điện gió. Để được tư vấn chi tiết hơn về giải pháp Drone được ứng dụng trong kiểm tra tuabin điện gió, bạn hãy liên hệ ngay Đất Hợp qua HOTLINE 0903 835 125, chúng tôi sẽ giải đáp nhanh chóng nhất!
>>> Xem thêm: 3 giải pháp đo đạc, khảo sát lập bản đồ với Drone DJI Enterprise
Mọi thông tin xin vui lòng liên hệ:
CÔNG TY TNHH ĐẤT HỢP
Địa chỉ: Số 2, Đường số 4, Khu nhà ở Vạn Phúc 1, P. Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức, TP. HCM
Tel: (028).3.6208.606
Mobile: 0903 825 125
Email: cskh@dathop.com.vn
Website: https://dathop.com/ – https://dathop.com.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/DatHopCompany
