風機基礎環水平度檢測方法的應用研究

劉超群 劉敏 李貞 曾德培

摘 要：在風力發電中，風機的基礎環水平度檢測是保證風機安全穩定運行的重要保障。本文以云南省楚雄州某已建風電場二期項目試運行階段的48臺風機為研究對象，依據5月和10月的基礎環水平度觀測數據，提出了一種利用兩期風機基礎環水平度數據做對比的檢測手段。結論表明該方法行之有效，能準確分析得到基礎環水平度不合格的風機編號。

關鍵詞：風機基礎環;徠卡DNA03;水平度檢測;兩期數據處理

中圖分類號：P258 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1003-5168（2021）27-0027-03

Abstract： In wind power generation，the level detection of the basic ring of the wind turbine is an important guarantee for the safe and stable operation of the wind turbine. Based on the observation data of the basic ring levelness of 48 wind turbines in May and October during the trial operation phase of a built wind farm in Chuxiong Prefecture， Yunnan Province， this paper proposes a method for comparing and testing the levelness of the basic ring of wind turbines based on the two-phase data. The conclusion shows that the method is effective and can accurately analyze and obtain the number of unqualified fans for basic ring levelness.

Keywords： fan basic ring; Leica DNA03;levelness detection; two-phase data processing

十四五期間，國家將“推進能源革命，建設清潔低碳、安全高效的能源體系”“大力提升風電、光伏發電規模”，繼續大力發展綠色新能源[1]。近年來，隨著風力發電產業的發展，我國在建大型風電場的風機越來越多，風機安全穩定運行顯得尤為重要。風機基礎環水平度檢測是保證風機安全穩定運行的重要保障[2]。一般風機由風機底座、塔身、風機葉片三部分組成。風機基礎環是連接風機底座與塔身的重要關鍵部件，在現實施工安裝過程中對其法蘭面水平平整度控制要求嚴格，其安裝水平平整度直接關乎整個風機的正常運行與否[3-4]。因此，在風機塔身安裝前，對風機進行基礎環水平度監測[5]及施工精度控制[6-7]，是必不可缺的一個環節。

1 研究對象及測繪儀器介紹

1.1 研究對象及項目特點分析

云南楚雄州某已建風電場二期，風機總數為48臺，為102 MW風電場項目。該風電場項目處于已投產試運營期，為試運營期風電場基礎環水平度監測項目。該項目與傳統風機基礎環水平度監測不同，傳統風機基礎環水平度監測是在風機塔身、風機葉片未安裝前監測的，由于風筒內作業空間狹小、自然光線暗淡、風機上半部機身振動等問題，大大增加了外業監測的難度。

1.2 采用的測繪儀器介紹

徠卡電子水準儀DNA03，為瑞士徠卡公司在2002年推出的全新第二代精密測量電子水準儀，測量精度為0.3 mm/km，最小顯示讀數為0.01 mm，能滿足該施測項目測量精度要求。考慮到風筒水平度（基礎層內）作業空間狹小，經測量實地考察確定，測量塔尺為特殊定制1.5 m長的條碼數字水準尺。為解決測量環境采光補償及作業安全問題，采用便攜式大功率強光LED手電筒輔作作業。

2 觀測方法簡介

把基礎環劃分成六等分，如表1中觀測點布設示意圖所示，將徠卡電子水準儀DNA03儀器架于基礎環盡可能中心的固定位置，采用人工手電筒，分別觀測6點的高度（以測站為基準），計算出最低點與最高點，然后以最低點為計算基準，分別計算出其他點與它的差值，從而算出平均差值與最大差值。本項目采用本年度5月、10月兩期觀測結果來統計分析兩期數據，最后計算分析評價出該個基礎環水平度合格與否。

2.1 基礎環水平度檢測外業記錄表

外業測繪數據采用測量記錄本人工方式現場鉛筆記錄，記錄過程滿足相關測量規范要求，《基礎環水平度檢測外業記錄表》如表1所示。

2.2 觀測注意事項[8]

①嚴格按照最新版《工程測量規范》的要求實施作業測量。②觀測過程中應關閉風機運行系統，直至機身保持穩定或靜止狀態才開始施測。③觀測時應安排專人打手電筒，手電筒光照應均勻照射水準尺讀數區域位置，保證測繪儀器能正常補光讀數。④讀數時，望遠鏡成像應清晰、穩定，立尺人應保證水準尺靜止且氣泡居中。⑤觀測結果應滿足限差要求，否則重測。

2.3 兩期數據觀測結果分析

觀測結果如表2、表3所示，表中分別顯示了某風電場二期77#-126#共48臺風機5月、10月的風機基礎環水平度觀測數據。

5月最大差異數據統計分析結果為：最大差異值2 mm以內的風機數量為29個，占比60.42%;2～3 mm區間內為13個，占比27.08%;3～4 mm區間內為5個，占比10.42%;4 mm以上為1個，占比2.08%。10月最大差異數據統計分析結果為：最大差異值2 mm以內為32個，占比66.67%;2～3 mm區間內為11個，占比25.00%;3～4 mm區間內為5個，占比10.42%;4 mm以上為0。

3 結語

根據業主要求，風機基礎環水平度最大差異值超過3.5 mm（一般該值小于5 mm，屬于正常運行范圍[9]），為基礎環水平度檢測超限。從表2、表3可知：單次測量中，風機85#、92#、94#、125#基礎環水平度檢測不合格，應采取矯正措施。

筆者將風機基礎環水平度10月數據與5月數據作差（兩期計算公式為[I=ρ2-ρ1]，其中[I]為月平均變形速率;[ρ1]、[ρ2]分別為10月、5月風機基礎水平度偏差值;[n]為觀測時間間距即5個月），可得圖1、圖2。從圖1可知，風機基礎水平度最大偏差值大部分在0.25 mm以內，風機79#、82#、101#、111#差值過大，最大風機基礎水平度最大偏差值為0.54 mm。從圖2可知，風機基礎水平度月平均變形速率大部分在0.1 mm/月以內，風機79#、82#、101#、111#差值過大，最大風機基礎水平度月平均變形速率為0.204 mm/月;綜上分析，79#、82#、101#、111#可能存有地基不均勻沉降、施工安裝質量等問題，須采取糾偏加固處理措施。

參考文獻：

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