海上風機現(xiàn)在是一個比較收到關(guān)注的產(chǎn)品。海上風機可以非常有效的利用海上的風能，從而保證風能的利用效率。可能很多人奇怪海上風機是怎么在海上運行的，其實這涉及到海上風機的支撐結(jié)構(gòu)。在這里多羅星電氣GULF將為大家介紹海上風機支撐結(jié)構(gòu)的監(jiān)測。
1 引言
海上風機支撐結(jié)構(gòu)包括風機基礎(chǔ)及塔筒，屬于重要性基礎(chǔ)設(shè)施，是海上風力發(fā)電機組的支撐構(gòu)件。近海風機結(jié)構(gòu)所處環(huán)境十分惡劣，它不僅要承受海風、海浪、海流、潮汐、海冰、地震等多重作用，而且環(huán)境腐蝕、海生物附著、船只碰撞、材料老化、構(gòu)件缺陷、機械損傷、基礎(chǔ)沖刷、腐蝕疲勞和裂紋擴展的損傷積累等會進一步影響整個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的工作性能，諸多不利因素都會導(dǎo)致近海風機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的失效。因此，對近海風機結(jié)構(gòu)進行從建造安裝階段到投入使用以后的全壽命期內(nèi)的安全性監(jiān)測，精確掌握各風機基礎(chǔ)的服役狀態(tài)，對于風機建設(shè)過程中基礎(chǔ)設(shè)計的驗證和優(yōu)化，風機運行過程中基礎(chǔ)安全性判定、損傷確定、壽命估計以及維修都具有重要意義。
海上風機支撐結(jié)構(gòu)具體的監(jiān)測項目與監(jiān)測比例通常結(jié)合風電場實際情況而定，如地基類型、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式、水深、土壤條件等。對海上風電場所有風機支撐結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測是最理想的方式。然而受成本等條件因素限制，通常難以實現(xiàn)海上風機基礎(chǔ)的“全量”監(jiān)測。盡管如此，為了盡量準確掌握海上風機支撐結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息，所監(jiān)測的數(shù)量應(yīng)不低于全場風機數(shù)量的10%，并根據(jù)實際情況覆蓋最不利狀況，增加監(jiān)測數(shù)量與專項監(jiān)測項目以獲得額外的結(jié)構(gòu)信息。
海上風電機組支撐結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、服務(wù)器及軟件、通信網(wǎng)絡(luò)等組成，應(yīng)具備采集、存儲、分析、統(tǒng)計等功能。
2 總體要求
海上風機支撐結(jié)構(gòu)監(jiān)測方案的確定與業(yè)主具體需求緊密聯(lián)系，要明確哪些監(jiān)測項目是必須要做的，哪些是業(yè)主需要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，以確保為業(yè)主提供最佳的解決方案。此外，由于海上作業(yè)成本高，應(yīng)盡可能在陸上進行安裝工作，采用冗余設(shè)計，設(shè)備安裝前在岸上進行全面的運行模擬;海上安裝方便快捷，減少作業(yè)時間，降低出錯率;保障數(shù)據(jù)安全，應(yīng)用統(tǒng)一程序?qū)Ω鞅O(jiān)測子系統(tǒng)進行集中監(jiān)控。
3 監(jiān)測項目
通常海上風機支撐結(jié)構(gòu)需要重點關(guān)注的監(jiān)測內(nèi)容包括：
· 沖刷監(jiān)測;
· 振動監(jiān)測;
· 位移與變形監(jiān)測;
· 應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測;
· 腐蝕監(jiān)測;
· 環(huán)境因素監(jiān)測等。
3.1 沖刷監(jiān)測
在波浪和潮流的聯(lián)合作用下，風機樁基礎(chǔ)可能產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，會影響風機基礎(chǔ)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)可靠性。風機基礎(chǔ)沖刷涉及水動力、地質(zhì)條件、樁徑等因素，形成機理十分復(fù)雜，必需對海床水平、局部沖刷和侵蝕防護情況進行監(jiān)測，采用防沖刷保護措施的風電場應(yīng)對防沖刷設(shè)施進行維護。
3.2 振動監(jiān)測
海上風機系統(tǒng)具有高度非線性，其動態(tài)特性隨波浪與風力的變化而迅速變化。風力發(fā)電機組由于高度高，機械結(jié)構(gòu)具有一定的柔性，且結(jié)構(gòu)容易發(fā)生振動，對基礎(chǔ)和塔架的振動特性進行監(jiān)測分析，可判定其動力運行特性，主要監(jiān)測內(nèi)容包括振動加速度、振動速度、振動位移等。
3.3 位移與變形監(jiān)測
海上風電支撐結(jié)構(gòu)在復(fù)雜多變的風、浪條件聯(lián)合作用下，所受載荷劇烈變化，特別是在強風、暴風或風機發(fā)電系統(tǒng)啟動階段，風機支撐結(jié)構(gòu)劇烈運動，甚至?xí)绊戯L機總體的使用壽命。海上風機支撐結(jié)構(gòu)的位移與變形監(jiān)測包括水平位移、垂向位移、不均勻沉降、傾斜、變形、裂縫、裂紋等。
3.4 應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測
海上風力發(fā)電機組基礎(chǔ)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測可參考成熟的水利水電工程及海洋油氣工程應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測方案及經(jīng)驗。當應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測變化規(guī)律正常，測值在經(jīng)驗值、規(guī)范、設(shè)計、試驗規(guī)定的允許值內(nèi)，可認為風電機組支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變安全狀態(tài)正常。監(jiān)測內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)應(yīng)力、土壓力、環(huán)境載荷、船舶載荷等監(jiān)測項目
3.5腐蝕監(jiān)測
腐蝕是一種局部變化的現(xiàn)象，可能會發(fā)生不同種類的腐蝕，主要腐蝕的類型包括：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、機械腐蝕、微生物腐蝕等。按具體的環(huán)境區(qū)域來劃分，包括：海洋大氣區(qū)腐蝕、浪濺區(qū)腐蝕、水位變動區(qū)腐蝕、水下腐蝕、泥下區(qū)腐蝕。在大多數(shù)項目中，只能測量總體平均腐蝕速率。確定和檢測特定的腐蝕十分困難。
腐蝕監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)包含陰極保護電位、外加電流、犧牲陽極外形尺寸、犧牲陽極的輸出電流、鋼筋混凝土腐蝕等。
3.6 環(huán)境因素監(jiān)測
海上風電場生產(chǎn)運維作業(yè)過程受風、浪、流、潮汐等環(huán)境因素的影響，應(yīng)根據(jù)風電場運維管理、結(jié)構(gòu)安全評估等的需要，設(shè)計環(huán)境因素監(jiān)測項方案。環(huán)境量素測，包括波浪要素、風速、風向、氣溫、水溫等監(jiān)測項目。
4、結(jié)束語
海上風機基礎(chǔ)所處環(huán)境極其惡劣，實施風機支撐結(jié)構(gòu)監(jiān)測，有助于精確掌握海上風機支撐結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)，實時掌握風機支撐結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)，對可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)破壞進行某種程度上的預(yù)警，及時反饋信息，避免造成風機主體結(jié)構(gòu)的破壞或產(chǎn)生影響風機正常運行而造成的巨大經(jīng)濟損失，保證風機的正常使用壽命和安全性，并為以后的勘察設(shè)計施工提供可靠的資料及相應(yīng)的參數(shù)。
然而，海上風機支撐結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測未來需要做的工作還很多，監(jiān)測系統(tǒng)的壽命究竟有多長，極限荷載條件下能否有效反映風機支撐結(jié)構(gòu)狀態(tài)還有待進一步驗證。
綜上所述，通過多羅星電氣GULF的介紹，海上風機的支撐結(jié)構(gòu)顯得更加明晰和容易理解。我們對于海上風機的了解也加深了不少。海上風機的支撐結(jié)構(gòu)保證了海上風機能在海上發(fā)揮作用，所以定時而科學(xué)的監(jiān)測手段是很有必要的。
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