靜力水準儀風力發(fā)電塔自動化沉降監(jiān)測

1. 應用背景

風力發(fā)電是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的電能生產(chǎn)方式，加上我國是一個風力資源比較豐富的國家，大規(guī)模的開發(fā)和建設風電對于緩解我國能源短缺和環(huán)境污染的突出問題具有很大的現(xiàn)實意義。

風電機組的塔桿是風電機組的重要部件之一，具有支撐風電機組和降低機組震動的雙重作用。然而在實際運行中由于其受各種力和力矩比較復雜，在各種力和力矩的綜合不平衡作用下機組塔桿極易發(fā)生傾斜和沉降，從而給風電機組的安全運行帶來隱患 ，而一旦風電機組桿塔發(fā)生傾斜倒塌，將會造成巨大的經(jīng)濟損失， 甚至會對人身安全構(gòu)成威脅。

目前，在現(xiàn)場風電機組的運行中主要通過人工巡檢的方式對風電機組桿塔的傾斜或沉降程度進行檢查和識別，這種巡檢方式雖然簡單、便于實施，但人工勞動強度大，而且住往由于工作人員的大意和疏忽極有可能造成安全隱患發(fā)現(xiàn)不及時，進而釀成重大事故?；诖耍捎渺o力水準測量系統(tǒng)自動化沉降監(jiān)測，通過對實測數(shù)據(jù)的處理，能夠達到有效預測風電塔的沉降或傾斜狀況。

2. 產(chǎn)品概述

液壓式靜力水準儀是監(jiān)測工程沉降系統(tǒng)中的重要底層監(jiān)測傳感器；靜力水準測量系統(tǒng)是通過測量兩點間或多點間液面沉降相對液面高度變化的精密儀器。主要用于大壩、核電站、風力電站、高層建筑、礦山、滑坡、橋梁等垂直位移和傾斜的監(jiān)測。

靜力水準系統(tǒng)一般安裝在被測物體等高的測墩（基臺）上或被測物體墻壁等高線上，通常采用模塊化自動測量單元采集數(shù)據(jù)，通過有線或無線通訊與計算機連接，從而實現(xiàn)自動化觀測。

3. 監(jiān)測系統(tǒng)組成

靜力水準監(jiān)測系統(tǒng)由采集器、一只基準點靜力水準儀和若干只監(jiān)測點靜力水準儀，通過水準儀的安裝架、數(shù)據(jù)傳輸線纜、液體連通管及固定配件、大氣連通管及固定配件、干燥管、液體等組成。安裝方式分為測墩平裝式安裝和墻壁側(cè)裝式安裝兩種方式，視現(xiàn)場條件和設計要求選定。
 

4. 系統(tǒng)工作原理

靜力水準監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測點傳感器、基準點傳感器、儲液罐、采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心組成，傳感監(jiān)測系統(tǒng)至少由三只傳感器組成，其中一個基準點和至少2個監(jiān)測點組成。

采集系統(tǒng)實時或按設定時間、頻率采集監(jiān)測點的數(shù)據(jù)和基準點的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心通過對各時間段采集到的數(shù)據(jù)綜合分析對比，得出監(jiān)測點的沉降數(shù)據(jù)，以此來判定被監(jiān)測點是否處于安全狀態(tài)。

所有靜力水準儀的壓力通過聯(lián)通管以串聯(lián)或并聯(lián)形式連接至貯液容器的接口上，貯液容器內(nèi)注入液體后，液體通過聯(lián)通管傳輸?shù)矫恳粋€靜力水準儀的壓力腔內(nèi)，同時排除腔體和管道內(nèi)的空氣以減少空氣在冷熱狀態(tài)下對傳感器精度的影響；當液體液面完全靜止后系統(tǒng)中所有連通容器內(nèi)的液面應同在一個大地水準面上，此時每一容器的液位由傳感器測出差異沉降。
為保證測量的準確性及應用有效性，多個監(jiān)測點與監(jiān)測點相鄰之間的距離應控制在30米以內(nèi)，具體間距布設由設計單位依據(jù)現(xiàn)場工況確定。

5. 風電塔項目安裝

初次安裝監(jiān)測系統(tǒng)時，需結(jié)合現(xiàn)場施工情況遵循先后主次的順序操作，合理的規(guī)劃安裝順序可有效避免安裝過程的失誤造成的返工。

正常順序為：

① 測量基準點與監(jiān)測點之間的水平高度，基準點與監(jiān)測點水平高度保持一致，儲液罐應高于所有測點。

監(jiān)測點布置示意圖

② 確定監(jiān)測點的位置，外部基準點固定到基準點保護裝置安裝板上；風筒內(nèi)2、3、4號監(jiān)測點呈等邊三角形位置安裝，距離盡量保持一致。

③ 安裝水準儀，連接液管、氣管和通信線纜。

④ 進行通信測試，通信線連接到采集儀上，讀取數(shù)據(jù)觀察各個水準儀是否正常工作。

⑤ 系統(tǒng)充液，充液方向由外部往風筒內(nèi)部2、3、4號點填充，充液完成后需進行排氣處理。然后打開儲液罐填充硅油，最后檢查各接頭有無氣泡和漏液。

⑥ 管線之間加裝保溫管，用開口的保溫管包裹住所有裸露在地面的波紋管，然后用警示膠帶纏繞密封。然后把波紋管接頭與保護罩連接好，蓋上保護罩。

⑦ 固定好各監(jiān)測點，4號點末端通訊連接采集儀，數(shù)據(jù)讀取，以安裝完靜止2小時后的數(shù)據(jù)為準。

系統(tǒng)安裝完成！

6. 結(jié)語

隨著風電行業(yè)的不斷發(fā)展，風力發(fā)電塔自動化沉降監(jiān)測系統(tǒng)的廣泛應用對風電場安全運行管理具有重大意義。通過對風電塔基礎的實時過程監(jiān)測，可以及時的發(fā)現(xiàn)風電塔沉降并做到預警機制，將其消滅在萌芽當中，杜絕倒塌事故的發(fā)生。

我司為自動化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測開設了專項的事業(yè)部門，為風電塔、地鐵隧道、綜合管廊、鐵路路基、橋梁、樓房等提供完善的自動化監(jiān)測服務，項目經(jīng)驗豐富，