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風力發電機組基礎錨栓預緊力監測

Release Time: 2023-05-23 16:30:49

 風力發電以其能源蘊藏量大、環境破壞小、裝機速度快、投資回收期短等優點受到各國廣泛重視,至2020年末,世界風機建造總容量將接近800gw,中國裝機量有望達200gw。然而,隨著我國內陸風機裝機規模的不斷擴大,作為主要承重部件的風機基礎問題逐漸呈現出來。我國風機使用壽命僅為20年,但在實際工程中存在部分機組在運行的前2~5年內就出現因基礎疲勞損傷而導致機組無法正常運行的情況,問題嚴重的甚至需拆除重建,造成了巨大的經濟損失。

風力發電機組基礎錨栓預緊力監測(圖1)

  在風機疲勞損傷中,基礎錨栓預緊力矩損失過大和失效是最為常見和易發的嚴重問題,常引發風機停機,造成重大的經濟損失。為預防基礎錨栓預緊力矩損失過大或失效導致的嚴重后果,博感科技提出一種經濟實用的風電機組基礎錨栓監測解決方案。

  基礎地腳錨栓監測主要由針對錨栓設計的無線螺栓預緊力傳感器SAS100A、網關GU100P、風電場級服務器組成。螺栓監測傳感器通過無線傳感網絡傳輸數據到網關,網關通過以太網接入風電場的環網,將螺栓監測數據傳送到位于風電場中控室的服務器上。

  系統拓撲如下:

風力發電機組基礎錨栓預緊力監測(圖2)

  錨栓一端的端面安裝螺栓預緊力傳感器,利用超聲波在另一個端面反射的原理測量超聲飛行時間,計算錨栓長度,通過超聲波在不同預緊力下的飛行時間差,計算錨栓伸長量,再經過專業算法可得到實時的預緊力;如錨栓出現斷裂情況,超聲信號會在斷裂的位置返回,測量到的錨栓長度和實際長度不相符,還可判斷錨栓是否出現斷裂和斷裂位置。

風力發電機組基礎錨栓預緊力監測(圖3)

實施案例:

  某內蒙古風場,對風力發電機組的地腳錨栓進行監測。錨栓為M42,長度為4米。在錨栓上加裝無線螺栓預緊力傳感器SAS100A,對錨栓的預緊力、裂紋裂縫、長度、溫度等進行監測。

風力發電機組基礎錨栓預緊力監測(圖4)  風力發電機組基礎錨栓預緊力監測(圖5)

  網關安裝于附近的塔筒壁上,傳感器和網關之間無線通訊,網關通過風場光纖將數據傳回服務器。

風力發電機組基礎錨栓預緊力監測(圖6)

服務器數據展示如下圖:

風力發電機組基礎錨栓預緊力監測(圖7)

     通過無線錨栓監測系統,可監測長達數米長的錨栓,能及時獲取錨栓的斷裂、預緊力、松動狀態和松動趨勢,并發出預警和報警信息,預測需要維護的時間。整套系統為超低功耗設計,安裝便捷,測量精準,能夠大大降低維護費用和成本,延長發電機系統的壽命,減少停機時間,降低安全事故。


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