Page 104 - 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

式中：G(x )为去噪后的海上风电机组零部件表面状 物和溶解气体等成分，这些物质会与金属表面发生
ij
态红外数据；k为常数，主要决定高斯函数的滤波强 化学反应，导致严重的腐蚀。同时，风力发电机组
度；m为原始海上风电机组零部件表面状态红外数 在运行过程中会经历周期性的载荷变化，其金属表
据均值； σ 为原始海上风电机组零部件表面状态红外 面会产生疲劳裂纹，在应力和腐蚀介质的共同作用
数据的标准差参量。 下，也会出现应力腐蚀开裂现象。因此，选定海水
基于区域平均法将像素值转换为温度值，将平均 腐蚀、海洋微生物腐蚀、疲劳腐蚀、应力腐蚀的主要
温度值对应为海上风电机组零部件表面区域中心像 缺陷作为测试所用的检测目标。各腐蚀缺陷图像
素的温度，即 如图2所示。
xs ( )  ij  t  s
T = n n （4）
a
式中：T 为温度值参量；x (s)为海上风电机组零部件表
a
ij
面区域s内的红外热像数据信息；t 为区域内每个像素
n
的温度参数；n为区域内的像素数量规模。
根据像素温度值生成零部件表面的热点图，通 (a) 海水腐蚀 (b) 海洋微生物腐蚀
过提取温度梯度特征计算相邻像素点之间的温度差
值，反映零部件表面温度变化的剧烈程度，即

（5） (c) 疲劳腐蚀 (d) 应力腐蚀
图 2 风力发电机组零部件腐蚀缺陷图像
选择某海上风电场作为测试对象，其总装机容

式中：ΔT 、ΔT 和ΔT 分别为根据像素温度值生成零部 量为400 MW，共安装60台风力发电机组，单台风力
r
o
t
件表面热点图的一阶温度梯度参数、二阶温度梯度参 发电机组平均装机容量为6. 67 MW，协同工作以产
数以及三阶温度梯度参数；T 为热点图温度梯度参数 生电力。风力发电机组切入风速为3~4 m/s，切出
a,i
计算的基准区域温度参数；T a,i+1 、T a,i+2 和T a,i+3 分别为 风速为20~25 m/s，效率为40%~50%。
基准区域的邻居、次邻域以及三级邻域温度参数。 将海水腐蚀、海洋微生物腐蚀、疲劳腐蚀、应力
通过提取温度峰值特征，即热点图中温度最高 腐蚀缺陷转换为固定点，共选取5 000张高分辨率、低
的区域，判断风电机组零部件腐蚀区域中心位置，即 噪声、高质量的图像，其中4 500张用于训练，500张
gs a s （6） （海水腐蚀120张、海洋微生物腐蚀100张、疲劳腐蚀
( )=maxT 
140张、应力腐蚀140张）用于测试。具体测试指标
式中：g(s)为零部件表面腐蚀区域中心位置。 及参数设置如表1所示。
热点图中温度最高区域即为腐蚀区域，但是其
存在约束条件，即 表1 测试指标及参数设置
指标名称 检测参数标准值 可控范围

（7） 缺陷检测耗时/ms 0.15 ±0.05
假反例 2.5 ±0.1
最大检测误差/% 0.15 ±0.01
由此完成海上风电机组零部件防腐状态的检 2.2 测试结果
测，从而保障海上风电机组稳定运行。 2.2.1 腐蚀缺陷类型识别分析

2 测试结果与分析 将海上风电机组零部件腐蚀缺陷类型识别准确
率作为测试指标，采用文章方法、文献[6]方法（海上
2.1 测试环境 风电机组发电机轴承电腐蚀检测方法）和文献[7]方
海水是一种复杂的电解质，含有高盐度、微生 法（基于切换卡尔曼滤波的海上风力涡轮机结构腐
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测