[发明专利]一种风力发电机塔筒与基础连接的变形测试装置及其用途

说明书

本发明公开了一种风力发电机塔筒与基础连接的变形测试装置及其用途，该装置包括全温补高精度的倾角传感器、数据采集模块；倾角传感器与数据采集模块相连；当基础为陆地风机基础时，在高度方向上，倾角传感器安装在从基础顶面起h处，h小于2m，倾角传感器的x、y轴分别与基础连接段塔筒的径向和切向平行；当基础为海上风机基础时，倾角传感器固定在海水面以上。本发明的变形测试装置测试精度和可靠性显著提高；提供了风机塔筒与基础连接变形测试装置在施工期和服役期的用途；确定了一个高精度的风机基础连接段的安全监控指标，为结构的安全评价提供了依据；测试和分析方案简洁、性能更稳定，安装简便，节省投资。

技术领域

本发明属于风力发电、新能源领域，尤其涉及一种风力发电机塔筒与基础连接的变形测试装置及其用途。

背景技术

风力发电机(以下简称风机)主要由机舱、叶片、塔筒、基础等组成，其中机舱和叶片位于塔筒的顶部。对于陆上风电，风机塔筒与基础之间采用基础环连接或锚栓连接，对于海上风电，风机塔筒和基础采用基础环连接、或法兰螺栓连接或灌浆套筒连接，该塔筒与基础连接的区段统称为基础连接段。在风机基础施工过程中，需要准确调整安装基础连接段，使其水平度满足很高的要求，以往主要采用水准观测仪器进行人工水平度测试，测试效率低、不能实时给出水平度结果，且与基础施工存在交叉作业问题，极大影响施工进度和控制精度。在风机的长期服役过程中，由于塔筒与基础的连接段受到复杂的疲劳荷载作用，基础环或锚栓周边的混凝土易破碎、脱开，螺栓连接易疲劳受损，水通过连接段的裂缝渗入到基础中、加速基础劣化。当风机基础连接段出现损坏后，风机基础对塔筒的约束降低，风机塔筒的晃动位移加大，遇到较大的风荷载时，极易发生风机倒塌，严重影响风机安全运行。因此需要一套针对风机基础连接段的变形测试装置及监测方法。

现有的专利主要是针对风机塔筒的倾斜测试方法。专利申请CN201410045389.1和CN201510166891.2主要是利用摄像头获取塔筒倾斜角度。CN201010245707.0公开了一种利用自动化数字水准仪进行风机塔筒倾斜测试的方法。专利申请CN201310454617.6和CN201510783851.2公开了一种利用激光测距技术的塔筒状态测试装置和方法。专利申请CN201410437076.0在塔筒底部距离基础为2～3m处，安装四个单轴倾角传感器,并以塔筒直径为对称轴对称分布。专利申请CN201110458573.5和CN201310166732.3采用倾斜加速度传感器组进行倾斜测量，传感器安装在塔筒顶部和塔筒底座(即基础)的中心。这些专利申请与本次申请的测试对象、测试要点和技术方案不同。现有文献未给出风机塔筒的安全监控指标确定方法或预警临界值。

目前基于倾角传感器(或倾角加速度传感器组)的风机监测方法，存在的问题是：1)传感器设置在塔筒中上部和顶部，受风机振动干扰严重、引入噪声，尽管有部分测试采用滤波等方法过滤掉高频信号，但是这种处理显著降低了测试精度和灵敏度，对塔筒和基础缺陷的识别灵敏度低。2)传感器选型和技术指标不明确，布置的传感器数量和种类多，现场测试系统布置复杂、繁琐。3)风机塔筒和基础的连接对于结构体系的承载力至关重要，但是现有技术对该重要部位的检测处于空白。4)对于风机基础连接段的检测或监测，缺乏一套测试方法和安全监控指标确定方法。

综上所述，风机基础连接段对于风机结构安全非常重要，目前缺少有效的测试装置和监测方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种风力发电机塔筒与基础连接的变形测试装置及其用途。建立了一套针对塔筒与基础连接的倾斜变形测试装置，测试精度和可靠性显著提高；建立了一个高精度的风机基础连接段的安全监控指标确定方法，为结构的安全评价提供了依据；提供了风机塔筒与基础连接变形测试装置在施工期和服役期的用途；测试和分析方案简洁、性能更稳定，安装简便，节省投资。