Page 103 - 无损检测2024年第九期

吴劲芳，等：
高温高湿环境下大规模海上风电机组零部件的防腐检测

域，长期暴露在高温、高湿、高盐度的海洋环境中， 域，在红外图像中会呈现出明显的温度异常。
风电机组的金属零部件难以避免地会受到腐蚀。腐 在红外相机型号与规格选择上，需要确保其能够
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蚀的类型多种多样，主要包括海水腐蚀 、海洋微生 适应海上高温高湿的恶劣环境，同时在灵敏度、分辨
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物腐蚀 、疲劳腐蚀 、应力腐蚀 等。腐蚀会导致
率和响应速度方面能够满足检测需求。为此，将基于
零部件的强度降低、性能退化，甚至引发安全事故。
分辨率为256×192晶圆级红外模组开发而成，集成
因此，了解风电机组零部件腐蚀的类型和机制，对于
红外热成像仪与可见光摄像机为一体的NC200NW
制定针对性的防腐措施和检测方法至关重要。
红外相机作为监测装置，具体布设方式如图1所示。
张轶东等 对海上风电机组发电机轴承电腐蚀
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原因进行分析并提出了检测方法，在阐明轴承电腐 红外相机
安装点位
蚀和轴电流产生的基础上，通过发电机振动、轴电压
和接地电阻等数据完成电腐蚀检测。BRIJDER等 [7]
提出了基于切换卡尔曼滤波的海上风力涡轮机结构
腐蚀检测方法，利用切换卡尔曼滤波算法对涡轮机
红外相机
振动数据进行处理，根据滤波结果结合腐蚀检测模 安装点位
型，判断结构腐蚀现象。ZHANG等 提出了基于多 红外相机
[8]
物理场耦合模型的海上风电塔架高强度螺栓腐蚀疲 安装点位
劳检测方法，在考虑动力载荷和环境载荷的情况下
建立海上风电塔架结构力学模型，通过监测海上环
境中盐雾、湿度等因素对螺栓长期腐蚀的影响，建立 图 1 红外相机布设方式
螺栓疲劳寿命模型，再利用模型计算得到螺栓状态， 考虑风电机组运行时间和天气的扰动影响，设
完成腐蚀疲劳检测。
定拍摄时间间隔为
风电机组零部件腐蚀过程通常会影响材料的热
传导性能，从而对其温度产生影响。一般情况下，腐
蚀部位的金属表面会表现出与周围未腐蚀区域不同 （1）
的热传导性能，温度分布异常，同时腐蚀部位局部热
式中：Δt为红外相机采集海上风电机组零部件表面
量增加。利用红外热成像仪能够捕捉零部件表面的
状态数据时的定时拍摄时间间隔；x 为采集到的海
热量分布情况，及时定位腐蚀区域。基于此，文章提 ij
上风电机组零部件的表面状态数据；T 为当前的定
出高温高湿环境下大规模海上风电机组零部件防腐 1
时拍摄时间间隔；N为采集到的海上风电机组零部
检测方法，利用红外相机对零部件表面进行监测，通
件表面状态数据x 的规模。
ij
过热点图确定腐蚀区域，为及时维护或更换腐蚀零
为了确保相机能够自动拍摄，使用GPS模块对
部件提供可靠指导。
每张照片拍摄位置进行标记，即
1 海上风电机组零部件防腐检测方法设计
（2）
1.1 基于红外热成像的数据采集
红外热成像技术是一种基于红外辐射原理的无 式中：D(x )为采集到的海上风电机组零部件表面状
ij
损检测方法，能够实时监测被检测物体的表面温度变 态数据x 对应的位置标记；a为GPS定位功能对于
ij
化 [9-10] 。当腐蚀发生时，金属表面形成氧化物、氢氧 红外相机的跟踪常量； κ 为红外相机的响应元延迟偏
化物或其他化合物，其热传导性能通常低于原始金属 差系数。
1.2 基于热点图分析的防腐检测
的。同时，腐蚀过程伴随着氧化反应，反应中热量释
放使腐蚀区域温度升高，高温高湿环境下的化学反应 采用高斯滤波去除海上风电机组零部件红外数
据噪声 [12-14] ，即
更为剧烈，产生的热量也更多。腐蚀还可能引起金
-
2
属材料塑性变形或断裂等，造成金属内部应力分布不 k exp[ (x -m ) ]
ij
( Gx = （3）
)
均，从而产生温度梯度 。上述缺陷处为热量集中区 ij 2 σ 2
[11]
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测