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挑戰(zhàn)：渦輪機葉片涂層損壞

導致高額維護成本

為了應對氣候危機，從電力和熱能到運輸和重工業(yè)，經(jīng)濟的各個方面都脫碳至關重要。為了實現(xiàn)這一目標，作為綠色能源的風能，已經(jīng)逐漸成為人類能源的來源之一。

風電應用中，通常采用風電渦輪機這種裝置來實現(xiàn)風的動能到電能的轉變。而葉片是風電渦輪機最關鍵的部件，它的結構長期暴露在環(huán)境條件下，由此可能產(chǎn)生一些損傷，因此通常要對葉片采用涂層保護。這些涂層由多層先進材料組成，必須滿足高質量要求，以確保渦輪機的平穩(wěn)運行。

然而，渦輪機的葉片涂層損壞是當前渦輪機產(chǎn)生故障的主要來源之一，由此會導致長時間的停機和昂貴的運營維護（O&M）費用，使得風能行業(yè)面臨重大的經(jīng)濟損失，這是目前行業(yè)標準質量控制流程中的技術還無法檢測到的。

實際上，風能行業(yè)30%的O&M成本都用于葉片涂層的檢查或維護上。因此，為了降低這些成本，在安裝之前確保任何風電渦輪機葉片的質量水準至關重要，以避免過早失效。除此以外，還需要現(xiàn)場定期檢測風電渦輪機葉片上的涂層缺陷，以防止意外停機。

風電行業(yè)

渦輪機葉片損壞

通常，葉片涂層的質量控制只能通過目視檢查進行。但是實際檢測的情況會更加復雜，由于渦輪機的葉片暴露于高熱、機械和化學應力下，涂層的內部完整性經(jīng)常有所損傷，肉眼無法察覺。此外，微小的外部缺陷往往預示著內部隱藏著更大的問題，基于目視檢查的維修活動并不能解決根本問題。目前，至少有1/3已維修的渦輪機零件最終仍然需要再次進行維修操作。對于涂層內部的質量控制，有時只能使用破壞性的統(tǒng)計分析方法，但是這樣的檢查方式花費時間長，對葉片可能造成明顯損傷，反而增加了維護成本。

因此，風電行業(yè)迫切需要一種全新的檢測技術，能夠探測葉片涂層的內部是否存在缺陷，檢測過程不會對被測葉片及涂層造成損傷，并且適應生產(chǎn)制造與現(xiàn)場維護等多場景的應用。

02

虹科解決方案：太赫茲 Notus 系統(tǒng)

虹科提供的 Notus 無損檢測系統(tǒng)，是市場上唯一能夠有效檢測風電渦輪機的葉片涂層內部缺陷的無損檢測工具。

Notus 系統(tǒng)的原理為太赫茲時域技術，反射式、無接觸、非電離輻射的檢測方式不會對葉片涂層造成任何可能的損傷，開發(fā)的專業(yè)軟件可以實現(xiàn)厚度與粘附性檢測，具體包括涂層厚度檢測、吸附控制、磨砂缺陷檢測、孔隙檢測、空洞缺陷檢測與氣泡檢測，從而對涂層的內部損傷實現(xiàn)快速的評估與檢測。

Notus 系統(tǒng)可以對任何涂層結構和任何風車葉片的涂層進行深入表征，適用于任何基材：復合材料（碳或玻璃）和金屬（鋼、鋁、鈦、鎂等）。它是市場上第一款能夠量化涂層間粘附性的無損檢測工具，能夠預測可能的缺陷，從而防止已安裝的渦輪風車的停機和葉片更換，還可以應用于船舶與航空航天領域的零部件生產(chǎn)檢測與部件維護等。

特別的是，基于相同的太赫茲探測原理，Notus 系統(tǒng)針對不同的使用場景開發(fā)了不同的版本，適應實驗室、工廠制造與現(xiàn)場維護的特定場景的應用需求。

Notus系統(tǒng)

Notus-lab：專門針對風力發(fā)電和新材料實驗室的研究人員和開發(fā)人員。自動測量，無需樣品配置。

Notus-factory：專門針對風力發(fā)電的葉片制造公司，機械臂集成，精準定位，可以檢測大表面積。

Notus-field：專門針對風力發(fā)電場所有者和負責監(jiān)督維修風電場葉片的公司，手動放置，自動測量。

結果：更可靠、成本更低的

葉片涂層控制

西門子歌美颯（Siemens-Gamesa）是世界風能行業(yè)的先驅，致力于為世界范圍提供利用風能的尖端技術釋放風能的未來潛力，以應對當今最大的挑戰(zhàn)：氣候危機。西門子-歌美颯目前已經(jīng)在約90個國家開展風電業(yè)務，提供廣泛的陸上風能渦輪機技術，涵蓋所有風力能級與現(xiàn)場條件，還提供海上風力發(fā)電的解決方案與服務。

遍布世界的風電渦輪機對西門子-歌美颯的運營維護能力而言是一個巨大的挑戰(zhàn)，同樣地，風能行業(yè)普遍存在的渦輪機葉片涂層損害造成的停機與維護成本也是西門子歌美颯面臨的難題。

基于太赫茲技術的 Notus 系統(tǒng)成為了西門子歌美颯的首要選擇。通過在風車葉片制造質量控制過程中利用基于太赫茲技術的 Notus 系統(tǒng)，可以實現(xiàn)更可靠、更低成本的葉片涂層控制。自2017年以來，西門子歌美颯一直依靠 Notus 系統(tǒng)進行風電渦輪機葉片涂層的制造質量控制。

通過利用不同版本的Notus 系統(tǒng)，材料研究部門能夠利用 Notus-lab 實現(xiàn)對涂層材料的快速準確表征與研究，以選擇出最優(yōu)的涂層材料，并深入了解材料的性質與損傷情況。葉片制造工廠能夠利用 Notus-factory 檢測大面積的葉片涂層情況，通過厚度優(yōu)化與減少返工來達到節(jié)省材料的目的。最為重要的是，Notus-field 是一種便攜式設備，不僅可以用于制造工廠，還可以移動到物流中心和風電現(xiàn)場進行預防性或糾正性維護的檢測，降低了返工成本與維修的時間與難度。

得益于 Notus 系統(tǒng)，西門子歌美颯可以在生產(chǎn)過程中和整個使用壽命期間獲得有關風車葉片涂層狀況的實時數(shù)據(jù)。Notus 的使用表明，風電場運營商每年可能節(jié)省10%的運維成本，考慮到目前風能行業(yè)每年的運維支出為150億，這是一個巨大的節(jié)省成本的機會。