風(fēng)電機(jī)組塔筒傾斜度測(cè)量方法探究

周 斌

（大唐定邊風(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司，陜西 榆林718600）

0 引言

大唐定邊風(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司在陜西省榆林市定邊地區(qū)規(guī)劃建設(shè)風(fēng)電總裝機(jī)容量為700MW，目前已建成投產(chǎn)風(fēng)電裝機(jī)為100MW。隨著風(fēng)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行已成為公司安全生產(chǎn)管理中的一件頭等大事。由于風(fēng)場(chǎng)地處毛烏素沙漠南緣，地質(zhì)為濕陷性黃土，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定成為了風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。風(fēng)電裝機(jī)不斷增加，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)水平度測(cè)量的工作量也在逐年增加，而目前也沒(méi)有更可行的辦法。為探索一種簡(jiǎn)便可靠的測(cè)量手段，我們正做出積極嘗試，試圖研究和開發(fā)一種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)測(cè)量裝置，目前處于試驗(yàn)論證階段。

1 存在的問(wèn)題

現(xiàn)在大部分風(fēng)電場(chǎng)對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的測(cè)量停留在以風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)預(yù)留基準(zhǔn)點(diǎn)為基礎(chǔ)的測(cè)量上，而我國(guó)大部分風(fēng)場(chǎng)都建在風(fēng)沙較大的地方或沿海潮濕和鹽堿較重的地方，這些地方的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)預(yù)留基準(zhǔn)點(diǎn)很容易磨損，進(jìn)而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，更有早期的風(fēng)場(chǎng)甚至沒(méi)有安裝基準(zhǔn)點(diǎn)，而后期立的基準(zhǔn)點(diǎn)僅能反映后期沉降，并不能全面反映風(fēng)機(jī)自安裝以來(lái)的累計(jì)沉降量。并且現(xiàn)在的測(cè)量方法需要專業(yè)人員進(jìn)行，這對(duì)風(fēng)電場(chǎng)也是一筆不小的開銷。此外，目前各個(gè)風(fēng)電公司規(guī)模在不斷擴(kuò)大，風(fēng)機(jī)數(shù)量也與日俱增，繁瑣的傳統(tǒng)測(cè)量方法和只有專業(yè)人員可以使用掌握的測(cè)量裝置也無(wú)形中大大增加了各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)在此項(xiàng)工作上的工作量。

2 解決方案

2.1 設(shè)計(jì)思路

我們變換了一種角度，改為對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的不均勻沉降進(jìn)行測(cè)量，也就是對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)的水平度進(jìn)行測(cè)量。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)的水平度是風(fēng)機(jī)安裝前必須測(cè)量的一個(gè)重要參數(shù)，基礎(chǔ)環(huán)是直接承載風(fēng)機(jī)上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，而風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的沉降直接反映為基礎(chǔ)環(huán)水平度的變化，因此基礎(chǔ)環(huán)水平度的變化能反映風(fēng)機(jī)傾斜程度。鑒于此，我們通過(guò)對(duì)一種風(fēng)機(jī)地基測(cè)量裝置的開發(fā)與應(yīng)用，來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)致的上述多項(xiàng)缺陷和不足。

2.2 風(fēng)電機(jī)組塔筒傾斜度測(cè)量裝置機(jī)構(gòu)說(shuō)明

這種風(fēng)機(jī)地基測(cè)量裝置包括1個(gè)圓盤、1個(gè)主激光發(fā)射器和3個(gè)輔助激光發(fā)射器，圓盤的邊緣部分等間距設(shè)置3個(gè)輔助激光發(fā)射器，輔助激光發(fā)射器的發(fā)射頭垂直于圓盤設(shè)置，圓盤的中心位置豎直向上設(shè)有主激光發(fā)射器，主激光發(fā)射器的發(fā)射頭豎直向上設(shè)置，所述圓盤的底部設(shè)有三角支撐架，三角支撐架包括3根支撐柱，支撐柱為伸縮結(jié)構(gòu)，包括頂柱和底柱，底柱內(nèi)設(shè)有凹槽，頂柱在凹槽內(nèi)滑動(dòng)連接，底柱內(nèi)設(shè)有升降裝置，激光發(fā)射器和三角支撐架分別與圓盤可拆卸連接，還配套設(shè)有1個(gè)盒體，放置圓盤、激光發(fā)射器和三角支撐架。

測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，俯視圖如圖2所示；支撐柱結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示；盒子結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖" 測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖- 測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)俯視圖

圖* 支撐柱結(jié)構(gòu)示意圖

圖. 盒子結(jié)構(gòu)示意圖

3 風(fēng)電機(jī)組塔筒傾斜度測(cè)量裝置工作原理

這種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)測(cè)量裝置是利用基礎(chǔ)環(huán)和塔筒接縫作為測(cè)量的基礎(chǔ)，需要用到的主要裝置為4個(gè)激光發(fā)射器，將3個(gè)輔助激光發(fā)射器水平固定在1個(gè)圓盤上面，將圓盤固定在1個(gè)三角支撐架上面，通過(guò)調(diào)節(jié)三角支撐架3個(gè)支撐柱的長(zhǎng)度，使3束激光都達(dá)到基礎(chǔ)環(huán)與上節(jié)塔筒連接的縫隙處，繼續(xù)微調(diào)使激光束的中心與縫隙中心重合，這樣圓盤所處的平面就是基礎(chǔ)環(huán)上被激光所照3點(diǎn)所處的平面。然后在圓盤上放置主激光發(fā)射器，主激光發(fā)射器發(fā)射的激光和圓盤垂直，調(diào)節(jié)激光發(fā)射器在圓盤上面的位置，使激光穿過(guò)在塔筒平臺(tái)上面的小孔，且盡量與小孔同心。

從塔筒平臺(tái)的小孔中豎下一個(gè)鉛垂線，鉛垂線直豎到與圓盤剛剛接觸，測(cè)量鉛垂線與圓盤接觸點(diǎn)與激光發(fā)射器中心點(diǎn)的距離L1，然后再測(cè)量鉛垂線的長(zhǎng)度L2，根據(jù)三角函數(shù)tanα＝L1／L2，角度α＝arctanL1／L2，這樣便能方便快捷地查出塔筒傾斜的情況。在激光發(fā)射器的中心放上一個(gè)坐標(biāo)系，通過(guò)指南針找到方向，即可知道塔筒傾斜的方向。通過(guò)上述方法反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)支架尋找不同的基礎(chǔ)環(huán)上面的點(diǎn)來(lái)測(cè)量，可使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

目前該測(cè)量辦法的主要影響因素為環(huán)境因素，公司風(fēng)場(chǎng)所處地域年平均風(fēng)速均在6m／s以上，無(wú)風(fēng)天氣少。風(fēng)速超過(guò)5.5m／s后，塔筒的擺動(dòng)將影響測(cè)量精度。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)和傳統(tǒng)測(cè)量工藝以及當(dāng)下行業(yè)內(nèi)其他類型測(cè)量裝置的比對(duì)，本文所述裝置具有數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、可信度高，誤差小，對(duì)操作人員要求不高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，體積小、重量輕、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。一旦優(yōu)化完善工作結(jié)束，投入實(shí)際應(yīng)用后，將實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔筒傾斜度監(jiān)控的自行測(cè)量，既可以保證測(cè)量頻次，也可以為企業(yè)節(jié)約每年因該項(xiàng)工作外委所支付的一筆不小的開支。