风机基础环水平度检测方法的应用研究

刘超群 刘敏 李贞 曾德培

摘 要：在风力发电中，风机的基础环水平度检测是保证风机安全稳定运行的重要保障。本文以云南省楚雄州某已建风电场二期项目试运行阶段的48台风机为研究对象，依据5月和10月的基础环水平度观测数据，提出了一种利用两期风机基础环水平度数据做对比的检测手段。结论表明该方法行之有效，能准确分析得到基础环水平度不合格的风机编号。

关键词：风机基础环;徕卡DNA03;水平度检测;两期数据处理

中图分类号：P258     文献标识码：A      文章编号：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

十四五期间，国家将“推进能源革命，建设清洁低碳、安全高效的能源体系”“大力提升风电、光伏发电规模”，继续大力发展绿色新能源[1]。近年来，随着风力发电产业的發展，我国在建大型风电场的风机越来越多，风机安全稳定运行显得尤为重要。风机基础环水平度检测是保证风机安全稳定运行的重要保障[2]。一般风机由风机底座、塔身、风机叶片三部分组成。风机基础环是连接风机底座与塔身的重要关键部件，在现实施工安装过程中对其法兰面水平平整度控制要求严格，其安装水平平整度直接关乎整个风机的正常运行与否[3-4]。因此，在风机塔身安装前，对风机进行基础环水平度监测[5]及施工精度控制[6-7]，是必不可缺的一个环节。

1 研究对象及测绘仪器介绍

1.1 研究对象及项目特点分析

云南楚雄州某已建风电场二期，风机总数为48台，为102 MW风电场项目。该风电场项目处于已投产试运营期，为试运营期风电场基础环水平度监测项目。该项目与传统风机基础环水平度监测不同，传统风机基础环水平度监测是在风机塔身、风机叶片未安装前监测的，由于风筒内作业空间狭小、自然光线暗淡、风机上半部机身振动等问题，大大增加了外业监测的难度。

1.2 采用的测绘仪器介绍

徕卡电子水准仪DNA03，为瑞士徕卡公司在2002年推出的全新第二代精密测量电子水准仪，测量精度为0.3 mm/km，最小显示读数为0.01 mm，能满足该施测项目测量精度要求。考虑到风筒水平度（基础层内）作业空间狭小，经测量实地考察确定，测量塔尺为特殊定制1.5 m长的条码数字水准尺。为解决测量环境采光补偿及作业安全问题，采用便携式大功率强光LED手电筒辅作作业。

2 观测方法简介

把基础环划分成六等分，如表1中观测点布设示意图所示，将徕卡电子水准仪DNA03仪器架于基础环尽可能中心的固定位置，采用人工手电筒，分别观测6点的高度（以测站为基准），计算出最低点与最高点，然后以最低点为计算基准，分别计算出其他点与它的差值，从而算出平均差值与最大差值。本项目采用本年度5月、10月两期观测结果来统计分析两期数据，最后计算分析评价出该个基础环水平度合格与否。

2.1 基础环水平度检测外业记录表

外业测绘数据采用测量记录本人工方式现场铅笔记录，记录过程满足相关测量规范要求，《基础环水平度检测外业记录表》如表1所示。

2.2 观测注意事项[8]

①严格按照最新版《工程测量规范》的要求实施作业测量。②观测过程中应关闭风机运行系统，直至机身保持稳定或静止状态才开始施测。③观测时应安排专人打手电筒，手电筒光照应均匀照射水准尺读数区域位置，保证测绘仪器能正常补光读数。④读数时，望远镜成像应清晰、稳定，立尺人应保证水准尺静止且气泡居中。⑤观测结果应满足限差要求，否则重测。

2.3 两期数据观测结果分析

观测结果如表2、表3所示，表中分别显示了某风电场二期77#-126#共48台风机5月、10月的风机基础环水平度观测数据。

5月最大差异数据统计分析结果为：最大差异值2 mm以内的风机数量为29个，占比60.42%;2～3 mm区间内为13个，占比27.08%;3～4 mm区间内为5个，占比10.42%;4 mm以上为1个，占比2.08%。10月最大差异数据统计分析结果为：最大差异值2 mm以内为32个，占比66.67%;2～3 mm区间内为11个，占比25.00%;3～4 mm区间内为5个，占比10.42%;4 mm以上为0。

3 结语

根据业主要求，风机基础环水平度最大差异值超过3.5 mm（一般该值小于5 mm，属于正常运行范围[9]），为基础环水平度检测超限。从表2、表3可知：单次测量中，风机85#、92#、94#、125#基础环水平度检测不合格，应采取矫正措施。

笔者将风机基础环水平度10月数据与5月数据作差（两期计算公式为[I=ρ2-ρ1]，其中[I]为月平均变形速率;[ρ1]、[ρ2]分别为10月、5月风机基础水平度偏差值;[n]为观测时间间距即5个月），可得图1、图2。从图1可知，风机基础水平度最大偏差值大部分在0.25 mm以内，风机79#、82#、101#、111#差值过大，最大风机基础水平度最大偏差值为0.54 mm。从图2可知，风机基础水平度月平均变形速率大部分在0.1 mm/月以内，风机79#、82#、101#、111#差值过大，最大风机基础水平度月平均变形速率为0.204 mm/月;综上分析，79#、82#、101#、111#可能存有地基不均匀沉降、施工安装质量等问题，须采取纠偏加固处理措施。

参考文献：

[1] 中国政府网.中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要[EB/OL].（2021-03-23）[2021-08-02].https：//www.ndrc.gov.cn/，2021-03-23.

[2] 董志勇.浅谈风力发电厂基础环施工方法及工艺措施[J].甘肃科技，2010（19）：21-24.

[3] 李利，万瑞义，王红亮.风力发电机基础环水平度的观测与分析[J].吉林化工学院学报，2011，28（11）：45-47.

[4] 郭奎.风机基础施工的注意事项[J].科技信息，2011（7）：112-114.

[5] 吴启仁，郑主平.风机基础环水平度纠偏方法探讨[J].水利水电技术，2009（9）：31-33.

[6]蔡书成.风電施工基础环的安装水平精度控制方法探讨[J].工程技术研究，2017（12）：99-100.

[7]李建章，李春红.风机基础环水平度控制方法探讨[J].西北水电（5）：87-88.

[8] 中华人民共和国建设部，国家质量监督检验检疫总局.工程测量规范：GB50026—2016[S].北京：中国计划出版社，2016.

[9]彭柱.风机基础风致倾斜加固方法研究[D].湘潭：湖南科技大学，2017.