Une inspection shearographique robotisée des pales d’éoliennes pour une détection précoce des défauts
Il se produit environ 3 800 pannes liées aux pales d’éoliennes chaque année, beaucoup d’entre elles étant dues à un mauvais entretien, et certaines entraînant des blessures humaines et des décès. Lorsqu’il s’agit de vérifier que les pales d’éoliennes ne sont ni endommagées ni défectueuses, des inspections minutieuses s’avèrent nécessaires. Les options possibles pour y parvenir consistent généralement à démonter la pale pour la transporter dans un atelier, ou à envoyer des inspecteurs qualifiés pour effectuer des contrôles in situ à l’aide de cordes, de poulies et de harnais. Les deux méthodes impliquent des temps d’arrêt de production importants. Avec le soutien de l’Action pour l’innovation de l’UE, le projet WInspector a mis au point une plateforme robotique permettant de gravir les tours d’éoliennes afin d’y déployer un kit de shearographie (inspection du cisaillement) afin de rechercher d’éventuels défauts sous la surface des pales. Une inspection minutieuse de l’intégrité structurelle Les principaux problèmes rencontrés avec les méthodes actuelles d’inspection des pales d’éoliennes sont de deux ordres. Premièrement, il est très risqué d’avoir à faire travailler une personne, voire plus, en hauteur, celle-ci se servant d’une corde pour pouvoir manœuvrer. Deuxièmement, cela s’avère également inefficace, car l’inspection visuelle ne permet d’identifier que les défauts superficiels. Bien que certaines solutions utilisent des plateformes spécialement conçues pour donner un meilleur accès à la pale à inspecter, elles souffrent généralement d’un manque d’agilité ou ne permettent pas de s’approcher suffisamment près pour employer une technique de contrôle non destructif de haute qualité. Par conséquent, ces plateformes ne sont normalement utilisées que pour des inspections visuelles. Le système d’inspection robotique de WInspector, qui atteint la pale pour y arrimer une unité d’inspection avancée, est contrôlé à distance par des opérateurs au sol, ce qui constitue une amélioration à la fois en termes de sécurité et d’efficacité. «La tâche la plus difficile a consisté à faire en sorte que le système de shearographie soit maintenu sur la pale avec une stabilité suffisante pour l’inspection. Il nous a fallu plusieurs cycles de conception et de tests avant de parvenir enfin à une solution viable», déclare M. Jan Seton, coordinateur du projet. La méthode de shearographie utilisée permet de détecter les défauts sous la surface (comme les fissures, les délaminages, les décollements ou les dégâts liés à aux impacts) en mesurant la déformation (sous la forme de figures de franges) de l’objet cible sous contrainte (contrainte mécanique ou contrainte thermique appliquée à l’aide d’un pistolet à air chaud). En l’absence de défaut, la déformation est généralement uniforme ou lisse, et les figures de franges semblent donc régulières. Lorsqu’il y a un défaut sous la surface, la déformation indiquera une concentration de contrainte à l’emplacement du défaut signalé par des figures de franges irrégulières. La shearographie a pour principaux avantages de couvrir une zone relativement étendue en une seule inspection et de ne détecter que les défauts affectant l’intégrité structurelle, évitant ainsi les fausses alertes déclenchées par des éraflures d’ordre esthétique, etc. Une sécurité et une efficacité accrues Outre le fait de contribuer aux objectifs de l’UE en matière d’énergie renouvelable et de climat, WInspector renforce également le bilan de rentabilité du secteur de l’énergie éolienne en réduisant potentiellement les coûts globaux (dus aux réparations tardives et aux temps d’arrêt de production) d’un parc éolien. Plus tôt cette année, l’équipe a réalisé deux essais de terrain sur le parc éolien du CRES (Centre pour les sources d’énergie renouvelable) à Lavrion, en Grèce. Ces essais ont permis de produire des figures de franges de cisaillement après avoir traité des images de granularité laser enregistrées à l’aide d’un interféromètre différentiel intégré à l’appareil photo numérique. «À notre connaissance, nos essais de terrain réussis sont les premiers au monde à obtenir des figures de franges de cisaillement à partir d’une inspection in situ menée sur une tour d’éolienne, ce qui prouve que notre système et notre stratégie fonctionnent», déclare M. Seton. L’équipe est actuellement en train de peaufiner la technologie, en accordant une attention toute particulière à l’augmentation de la vitesse d’inspection et à l’optimisation des algorithmes de traitement d’images. Ils pensent que la technique sera disponible sur le marché d’ici 3 à 5 ans.
Mots‑clés
WInspector, énergies renouvelables, vent, turbine, pale, inspection, robot, shearographie, figures de franges, essais non destructifs, algorithmes
