风力发电塔基础沉降监测方法研究

风力发电塔基础沉降监测方法研究

赵建强

大唐山西新能源公司 山西 朔州 036000

摘要：目前报告的塔网上监测方法包括:通过在舱内安装GPS接收器监测塔的倾角，以测量塔顶的位移，这种方法成本较高，GPS精度不足以监测毫米级地震；在舱内安装加速度传感器测量塔振动信号并监测塔的晃动和倾斜，这种测量方法难以准确标定初始位置；最常用的方法是在船舱和肯塔基州安装倾斜传感器，以测量地基沉降和倾斜，从而更好地监测柱倾斜和地基倾斜。然而，传统方法无法充分提取坡度数据，也无法评估管道疲劳的健康状况。本文对风力发电塔基础沉降监测方法进行分析，以供参考。

关键词：风力发电塔；沉降监测；方法

引言

近年来，随着经济发展，能源需求不断增加，石油和天然气等传统能源带来的环境挑战日益突出，人们越来越重视新能源，特别是清洁能源目前，中国风力发电规模居世界第一，风力发电园区建设在全国范围内逐步普及。

1随机地震动模拟

目前，越来越多的基于随机理论的近场振动模拟方法采用地面振动的高频和低频分量叠加法。仿真过程中，现场附近高频和低频分离1Hz，三角拟合规范响应谱随机振动，地面振动分量大于1Hz，作为现场附近高频振动分量；提出了模拟近场速度脉冲的等效速度脉冲模型，然后得到近场加速度脉冲作为近场振动的低频分量。具有多个波的多脉冲速度脉冲模型显然具有较宽的反应谱，当结构的自振周期落在反应谱峰区时，可能引起较大的结构反应。无脉冲、单脉冲和多脉冲模型的加速度时间和功率谱，与无脉冲随机振动相比，准场随机振动在时域表现为短时间内异常加速度脉冲，功率谱能量显示在frr域中低频聚集能量越高，与实际准现场振动越匹配，验证了合成方法的合理性。

2马氏距离的风力发电塔筒在线监测

据统计，中国的风力发电储量为32.26亿千瓦，适合发展约13.3亿千瓦。风能是中国最大的新能源之一，目前中国的总发电量超过210千兆瓦，居世界前列。大多数风力发电厂位于内陆高山、戈壁和沿海地区等风力资源丰富的地区，但这些地区的服务条件对风力发电厂来说很困难，有时会发生重大的安全事故，如登陆艇、飞天车和火灾，从而造成塔作为风力发电机组的支撑结构，在确保机组安全可靠地运行方面发挥着关键作用。目前，并非所有管道供应商都配备了在线监测和诊断设备，有效运作主要取决于检查员的定期检查。由于制造、不合格安装、设备检查、运行检查和维修检查等诸多因素，塔故障造成了倒塔事故频发，造成了巨大的经济损失塔内有很多类型的断层，根据多年的行业经验，最常见的断层类型包括塔基础的不均匀沉降或剥离、塔体的异常弯曲和倾斜、法兰螺栓的疲劳等。该研究采用了在风塔顶部和塔基同时测量的两轴坡度检测技术。利用两组坡度数据构造迭代的马距，并以马距中心为基准，通过计算塔木马距离中心与原点之间的距离作为基准指标，对圆柱体地面沉降进行监测；计算塔顶距离中心与肯塔基州距离中心之间的距离，并将此参数用作倾斜和弯曲管的参考指示器；柱的累积影响测量是根据柱倾斜统计数据计算的，柱的健康状况是根据柱的服务年数和历史的累积影响计算的，剩馀部分的使用寿命也是估计的。

3风力发电塔筒螺栓监测前沿技术

3.1振动-应力复合传感技术

使用时，整个传感器安装在螺栓附近的法兰上，励磁线圈受一定频率的正弦波影响，振动梁与底座之间的传感器气体集中产生变压器磁场，下部法兰产生回转磁场和感应磁场风塔振动时，振动梁产生变形，从而改变传感器的空气间隔磁场；磁敏感元件能感觉磁场变化，转换成输出电压变化；传感器下方法兰上的应力变化时，电导率也可能稍有变化，从而引起涡流场和感应磁场的变化，磁敏感元件也能感受到这种变化，并转化为输出电压的变化。当螺栓处于运动状态时，螺栓孔周围的压力应力将显着降低，从而导致材料强度(压力阻力效应)增加，电导率降低。因此，本实施例中的气动圆柱法兰螺栓监控约束复合振动传感器既可以监控风力发电机的振动(螺栓脱附的来源)，也可以监控螺栓脱附的程度(当螺母转动不明显时可以观察到)，从而有助于由于振动信号是动态的，并且应力变化几乎是静态的，因此可以通过对传感器输出信号进行光谱分析来区分振动和应力。

3.2智能螺栓

智能螺栓的紧固件主体包括变形部分和连接部分，由于变形部分连接到测量单位，因此安装紧固件时，连接部分会使变形部分变形，从而移动测量单位以生成位移量。一种智能紧固件的监控系统也是如此。本发明的智能螺栓可通过测量单位测量的位移量得到变形部分的形状变量，因此预热力可以手动计算，也可以通过预定公式计算，与预应力指示螺栓相比具有精度高、结果数字化的优点。

4风力发电塔沉降监测的方法

随着近年来风力发电站侧塔主体施工工程进展，荷载不断变化增加，风力发电站侧塔塔身及其主体基础不断发生下沉，风力发电站侧塔主体施工工程完成后，在水和风荷载的双重作用下，随着施工时间的不断增长，风力发电站主塔的整体沉降(或整体上浮)和整体倾斜也在不断发生变化，通过实时观测其整体沉降倾斜量，来实时监测整个风力发电站主塔的整体沉浮倾斜情况，及时组织调整整体施工进度，必要时可以采取措施，确保整个风力发电站主塔的稳定和安全。同时，根据整体累计爬升沉降物体积数量及整体累计沉降观测爬升沉降观察时间的相互关系三个基本曲线，计算整个郑州风力发电站以沉降塔数数量为计算基础的整体累计爬升沉降观测时间曲线速率，根据累计爬升沉降观测时间速度曲线，计算整体累积爬升沉降观测时间速度曲率三个基本系数，并通过系数计算确定累积沉降累计观测沉降物体积数量、沉降观测时间曲线速率和计算累计累积沉降观测时间速度曲率三个基本系数，预测整个风力发电站主塔的稳定及安全运行情况。

5往返同时观测法

往返是进行气象观测的一种方法，也是水准测量的一种方法。是否都完全可能采用了后后前前的两个反复连续观测操作程序，由于一个新的新型电子测量射线应用光学工程测量电子水准仪只需要反复连续分别读取一次两个中线上的一次反复读数和一个夹在观测者的平均视距，所以不一定完全可能存在反复连续分别读取一次夹在红面和一个夹在黑面中的光线上各一次读数的种种观测可能性和安全问题，只是在一个新的新型电子射线光学测量水准尺上反复连续分别读取2次两个中线上的一次读数，取其中的一个作为平均值一次反复读取读数即可，所以均为后后前前的两个反复连续观测操作程序。

结束语

往返同时同地进行沉降观测法的沉降沉升法，各项沉降观测操作技术指标，精度均基本能够达到国家二级一等级和国家水准测量的各项沉降观测操作技术指标，基本符合要求。观测分析方法也广泛应用于其他类似工程项目的水体沉降测量观测中，对其他类似工程的水体沉降测量观测工作具有重要的技术指导意义。

参考文献

[1]贾甲,贾宁,曹庆涛.三维激光扫描技术在风电塔筒倾斜监测中的应用[J].勘察科学技术,2018(S1):103-106.

[2]曹雨奇,张明熠,阳荣昌.预制体外预应力混凝土风电塔施工过程监测[J].河北工程大学学报(自然科学版),2018,35(03):1-5.

[3]程友良,薛占璞,渠江曼,杨国宁.考虑能源利用率的风力发电技术结构改进研究[J].科技通报,2018,34(05):192-198.

[4]谢宏全,杨涛,徐德伟,秦亚洲,卢霞,王晨.利用激光点云数据求取风电塔倾斜度的试验[J].测绘通报,2017(12):38-42.

[5]戴靠山,王英,黄益超,袁天骄.风力发电塔结构抗风抗震、健康监测和振动控制研究综述[J].特种结构,2017,32(03):91-100.