風(fēng)電塔筒安全在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的必要性

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；風(fēng)電監(jiān)測(cè)；風(fēng)電塔筒安全

在風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)備管理中，風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行是設(shè)備管理中首要考慮的問(wèn)題。由于風(fēng)電機(jī)組地處野外，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)設(shè)備外觀的檢查，特別是對(duì)于存在地質(zhì)隱患的區(qū)域，如泥石流、礦山開(kāi)采、地震等自然災(zāi)害，目前現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行事前預(yù)控。此外，風(fēng)電機(jī)組的主要設(shè)備均運(yùn)行在幾十米高的塔架上方，在風(fēng)速、重力、葉片扭力的作用下，風(fēng)電塔筒的螺栓和焊縫能否承受住設(shè)計(jì)載荷，特別是在極端風(fēng)速下實(shí)現(xiàn)挺穩(wěn)定機(jī)及塔筒安全，均已成為風(fēng)電行業(yè)所重視的課題。

面對(duì)安全問(wèn)題，提高設(shè)備可利用率和進(jìn)行功率一致性系數(shù)驗(yàn)證已顯得不再重要。單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的造價(jià)少則幾百萬(wàn)，多則幾千萬(wàn)，甚至有些海上風(fēng)電單機(jī)綜合投資已經(jīng)上億元?；谝陨峡紤]，在如此巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備安全管理的責(zé)任下，我們將更應(yīng)關(guān)心風(fēng)電機(jī)組的設(shè)備安全，特別是塔架的安全和風(fēng)機(jī)著火兩大隱患問(wèn)題，因?yàn)樗艿陌踩坏┏霈F(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)風(fēng)電機(jī)組則必將損毀。開(kāi)展風(fēng)電機(jī)組塔筒安全采取在線監(jiān)測(cè)主要基于以下幾個(gè)原因。

1、 運(yùn)行環(huán)境惡劣

風(fēng)電機(jī)組大多安裝在山地、隔壁、潮間帶、沙漠等野外

環(huán)境中，不可避免要長(zhǎng)期受風(fēng)沙、日曬、雨淋、鹽霧等侵襲。勢(shì)必帶來(lái)風(fēng)機(jī)防腐方面的難題，國(guó)內(nèi)對(duì)于風(fēng)機(jī)塔筒（架）底部基礎(chǔ)環(huán)外的防腐并未形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。大部分業(yè)主未進(jìn)行有效的底部基礎(chǔ)縫隙的防腐處理。此外、由于部分風(fēng)機(jī)所處環(huán)境晝夜溫差大，載荷變化頻繁，不同風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)地質(zhì)條件也各不相同，以上多種因素造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣，直接關(guān)系到設(shè)備的健康狀況，影響設(shè)備的使用壽命。

2、 存在薄弱環(huán)節(jié)

目前，風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)壽命大多是20年，在這期間，

每一個(gè)塔架螺栓至少要被力矩扳手拉伸40多次，這使螺栓接近設(shè)計(jì)疲勞期。同時(shí)，在實(shí)際的運(yùn)行工況下風(fēng)機(jī)必須適應(yīng)在各種風(fēng)速下運(yùn)行，塔架螺栓和焊縫受各方向的剪切力，極有可能造成焊縫的應(yīng)力集中或螺栓的過(guò)度疲勞，致使風(fēng)機(jī)使用壽命降低。

3、 設(shè)備健康狀況不佳

截止2012年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)中進(jìn)口機(jī)組累計(jì)8597臺(tái)，

約占全部裝機(jī)臺(tái)數(shù)的16%。國(guó)產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組占有比例將越來(lái)越大，設(shè)備質(zhì)量良莠不齊。一方面源于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)的快速發(fā)展，產(chǎn)能過(guò)剩引起設(shè)備質(zhì)量相對(duì)進(jìn)口機(jī)組不是很高，另一方面是有些機(jī)組引進(jìn)技術(shù)改造后存在國(guó)外的技術(shù)壁壘，致使部分國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備健康狀況不佳。

4、 風(fēng)電機(jī)組塔筒安全監(jiān)測(cè)的使用價(jià)值

風(fēng)電機(jī)組塔筒安全在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)塔筒的

傾斜度和塔基有角度的沉降量，通過(guò)高性能傾角傳感器感知每一秒內(nèi)塔筒頂部的晃動(dòng)幅度和方向。同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的邊界條件，可以自動(dòng)計(jì)算每一次小風(fēng)條件下塔筒的穩(wěn)定變形，即傾斜度。

通過(guò)對(duì)年度塔筒擺動(dòng)軌跡的點(diǎn)堆積，可以分析出塔筒一整年內(nèi)的受力情況，對(duì)受力較大方向的關(guān)鍵部位螺栓可以提出進(jìn)行特殊檢查，為風(fēng)機(jī)定檢提供技術(shù)支持。

通過(guò)分析傳感器實(shí)測(cè)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)，分析塔筒安全（傾斜度），在惡劣天氣、地質(zhì)條件下，防止發(fā)生和擴(kuò)大事故，主要通過(guò)處理器輸出継電器接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警或停機(jī)功能。

通過(guò)對(duì)塔筒底部和頂部傳感器數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，有利于發(fā)現(xiàn)塔筒局部受力不均，變形不均的情況。

通過(guò)每一次報(bào)警極限值的激活，可以記錄在一定時(shí)期內(nèi)塔筒觸發(fā)最大振動(dòng)要求的次數(shù)，對(duì)分析焊縫及螺栓的過(guò)度疲勞提供依據(jù)。

通過(guò)點(diǎn)堆積實(shí)時(shí)計(jì)算歷史最大擺動(dòng)度，根據(jù)其地形特點(diǎn)更加合理的設(shè)定振動(dòng)保護(hù)觸發(fā)值，讓機(jī)組振動(dòng)保護(hù)更科學(xué)。

通過(guò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔筒安全一段時(shí)間內(nèi)的在線監(jiān)測(cè)，可以掌握風(fēng)電機(jī)組在不同風(fēng)速，不通負(fù)荷下的擺動(dòng)情況，特別是在緊急停機(jī)時(shí)塔筒的最大擺動(dòng)幅度?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)最大擺動(dòng)度的測(cè)試，可以做為保證風(fēng)電機(jī)組安全的有效定值，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的實(shí)測(cè)最大擺動(dòng)度將有所不同，我們的定值是根據(jù)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、塔筒變形、焊縫開(kāi)裂等諸多因素實(shí)測(cè)的風(fēng)機(jī)能夠承受的最大擺動(dòng)度，這些對(duì)于提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行壽命均有顯著意義。

綜上所述，風(fēng)電機(jī)組塔筒安全已成為威脅風(fēng)電機(jī)組安全、

壽命的兩大致命問(wèn)題，相比動(dòng)輒幾千萬(wàn)的風(fēng)電機(jī)組設(shè)備，推行塔筒安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用將成為風(fēng)電設(shè)備管理者的有效手段，這對(duì)于整個(gè)風(fēng)電行業(yè)的健康發(fā)展，對(duì)于風(fēng)電行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新都是一個(gè)積極的方向。在風(fēng)電發(fā)展更加重視設(shè)備質(zhì)量和安全發(fā)展的當(dāng)今，積極推動(dòng)風(fēng)電機(jī)組塔筒安全在線監(jiān)測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，可以有效彌補(bǔ)風(fēng)電機(jī)組自身設(shè)計(jì)不足、運(yùn)行環(huán)境惡劣等因素帶來(lái)的安全隱患，可以有效減少風(fēng)電機(jī)組設(shè)備重大事故的發(fā)生。 

圖文源于電力圈公眾號(hào)

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