[发明专利]一种海上风机桩腿无损检测系统及方法

说明书

本发明公开一种海上风机桩腿无损检测系统及方法，系统包括检测装置和上位机，所述检测装置设有超声波检测模块、涡流检测模块以及超声波衍射时差法检测模块，所述检测装置的底部设有用于在风机桩腿上行走的行走机构，所述检测装置背离风机桩腿的一面设有推动机构，所述上位机设于海上平台并通过有线或无线的方式与所述检测装置进行通讯。本发明能对海上风机单桩进行全面的检查和维护，提高作业效率，降低了整体的维护成本。

技术领域

本发明涉及探测技术领域，特别是涉及一种海上风机桩腿无损检测系统及方法。

背景技术

当前海上风电机组的基础常用类型包括：单桩基础、重力式基础、桩基承台基础(潮间带风电机组)、高桩承台基础、三脚架或多脚架基础、导管架基础等。其中单桩式结构形式是比较简单常用的支撑结构形式，塔架直接由基础桩腿支撑或者通过过渡段把两者连接起来，塔架、桩腿以及过渡段都是圆柱形的钢铁管件，桩腿一直插到海底以下，插入的距离可根据实际的环境载荷以及海底的地质条件确定。除了结构简单外，单桩腿型的优点在于可用在上层泥土流动的海底以及受淘空影响的海况，缺点是在水深较深时，这种结构的柔性很大，支持结构上端过大的偏移量以及振动是其发展的限制条件。

数据显示，许多单桩没有经过足够的测试和认证，发生问题的比例比较高。而一旦发生问题，要维修、维护，就会产生很高的费用，费用主要来自于租用船只。如果它是大型基础，要用到重型船只，费用将高达每天30万英镑。因此及时对单桩进行清洁、进行缺陷检测作业，并除去表面附着的海洋生物污垢，对腐蚀区域进行喷涂防腐涂料等工作显得尤为重要。

风电机组通过过渡段与单桩连接，连接方式包括灌浆连接和螺栓连接。设计者设计通过用海水和空气密封单桩内部，氧气将被消耗，腐蚀将被抑制。完全密封平台是非常困难的，因为海水会进入腐蚀。海上风力风电机与过渡段连接部分为密封的平台基础，因此检测区域为底部靠近过渡段与单桩的连接处。由于存在部分填土，旧单桩地基内部已无法人工检查。并且由于能见度和海水增长的潜在问题，采用潜水员或者遥控潜水艇进行检查具有挑战性，不仅效率低下，安全性也难以得到保障。目前存在的爬壁清洁与检测装置，使用环境受限，适用于单一的水下或者水上环境，例如公布号为CN 108380601A、公开日为2018.8.10的中国专利：一种水下钢管桩表面清洁机器人，其只具备使用单一的清洁方式，并不能对海上风机单桩进行有效的无损检测及缺陷探测。

发明内容

本发明提供一种海上风机桩腿无损检测系统及方法，对海上风机单桩进行全面的检查和维护，提高作业效率，降低了整体的维护成本。

本发明的技术方案为：

一种海上风机桩腿无损检测系统，包括检测装置和上位机，所述检测装置设有超声波检测模块、涡流检测模块以及超声波衍射时差法检测模块，所述检测装置的底部设有用于在风机桩腿上行走的行走机构，所述检测装置背离风机桩腿的一面设有推动机构，所述上位机设于海上平台并通过有线或无线的方式与所述检测装置进行通讯。

该系统的检测装置需要在单桩水上及水下壁面上进行移动，需保证足够的吸附力使该装置进行两栖作业，因此装置设有行走机构在单桩的面壁上进行行走，同时在装置上增设推动机构，推动机构产生合适的推力,使装置稳定可靠地附着在壁面上，使装置更高效、可靠地在单桩上进行移动。检测装置采用超声波检测(UT)、涡流检测(ECT)以及超声波衍射时差法检测(TOFD)三种无损检测方式相结合，对单桩中的焊缝进行无损检测及缺陷探测，全面且精准高效。

进一步，该系统还设有用于喷射高压水流进行清洁的清洁装置，所述清洁装置的底部设有用于在风机桩腿上行走的行走机构，所述清洁装置背离风机桩腿的一面设有推动机构，所述上位机通过有线或无线的方式与所述清洁装置进行通讯。

进一步，所述清洁装置上设有超声波机构。

进一步，所述超声波机构发出的超声波段的声波频率在9～20kHz/s或20kHz/s以上。