海上風(fēng)機(jī)現(xiàn)在是一個(gè)比較收到關(guān)注的產(chǎn)品。海上風(fēng)機(jī)可以非常有效的利用海上的風(fēng)能，從而保證風(fēng)能的利用效率。可能很多人奇怪海上風(fēng)機(jī)是怎么在海上運(yùn)行的，其實(shí)這涉及到海上風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的監(jiān)測。
1 引言
海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)包括風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及塔筒，屬于重要性基礎(chǔ)設(shè)施，是海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的支撐構(gòu)件。近海風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境十分惡劣，它不僅要承受海風(fēng)、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(jī)械損傷、基礎(chǔ)沖刷、腐蝕疲勞和裂紋擴(kuò)展的損傷積累等會(huì)進(jìn)一步影響整個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的工作性能，諸多不利因素都會(huì)導(dǎo)致近海風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的失效。因此，對(duì)近海風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的服役狀態(tài)，對(duì)于風(fēng)機(jī)建設(shè)過程中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證和優(yōu)化，風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中基礎(chǔ)安全性判定、損傷確定、壽命估計(jì)以及維修都具有重要意義。
海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)具體的監(jiān)測項(xiàng)目與監(jiān)測比例通常結(jié)合風(fēng)電場實(shí)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(duì)海上風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)現(xiàn)海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的“全量”監(jiān)測。盡管如此，為了盡量準(zhǔn)確掌握海上風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)數(shù)量的10%，并根據(jù)實(shí)際情況覆蓋最不利狀況，增加監(jiān)測數(shù)量與專項(xiàng)監(jiān)測項(xiàng)目以獲得額外的結(jié)構(gòu)信息。
海上風(fēng)電機(jī)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(chǔ)、分析、統(tǒng)計(jì)等功能。
2 總體要求
海上風(fēng)機(jī)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(xiàng)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(jìn)行安裝工作，采用冗余設(shè)計(jì)，設(shè)備安裝前在岸上進(jìn)行全面的運(yùn)行模擬;海上安裝方便快捷，減少作業(yè)時(shí)間，降低出錯(cuò)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(jìn)行集中監(jiān)控。
3 監(jiān)測項(xiàng)目
通常海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)需要重點(diǎn)關(guān)注的監(jiān)測內(nèi)容包括：
· 沖刷監(jiān)測;
· 振動(dòng)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(fēng)機(jī)樁基礎(chǔ)可能產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，會(huì)影響風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)可靠性。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沖刷涉及水動(dòng)力、地質(zhì)條件、樁徑等因素，形成機(jī)理十分復(fù)雜，必需對(duì)海床水平、局部沖刷和侵蝕防護(hù)情況進(jìn)行監(jiān)測，采用防沖刷保護(hù)措施的風(fēng)電場應(yīng)對(duì)防沖刷設(shè)施進(jìn)行維護(hù)。
3.2 振動(dòng)監(jiān)測
海上風(fēng)機(jī)系統(tǒng)具有高度非線性，其動(dòng)態(tài)特性隨波浪與風(fēng)力的變化而迅速變化。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于高度高，機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一定的柔性，且結(jié)構(gòu)容易發(fā)生振動(dòng)，對(duì)基礎(chǔ)和塔架的振動(dòng)特性進(jìn)行監(jiān)測分析，可判定其動(dòng)力運(yùn)行特性，主要監(jiān)測內(nèi)容包括振動(dòng)加速度、振動(dòng)速度、振動(dòng)位移等。
3.3 位移與變形監(jiān)測
海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)在復(fù)雜多變的風(fēng)、浪條件聯(lián)合作用下，所受載荷劇烈變化，特別是在強(qiáng)風(fēng)、暴風(fēng)或風(fēng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)啟動(dòng)階段，風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)劇烈運(yùn)動(dòng)，甚至?xí)绊戯L(fēng)機(jī)總體的使用壽命。海上風(fēng)機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(yàn)。當(dāng)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測變化規(guī)律正常，測值在經(jīng)驗(yàn)值、規(guī)范、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)規(guī)定的允許值內(nèi)，可認(rèn)為風(fēng)電機(jī)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(xiàng)目
3.5腐蝕監(jiān)測
腐蝕是一種局部變化的現(xiàn)象，可能會(huì)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(jī)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(dòng)區(qū)腐蝕、水下腐蝕、泥下區(qū)腐蝕。在大多數(shù)項(xiàng)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(hù)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(fēng)電場生產(chǎn)運(yùn)維作業(yè)過程受風(fēng)、浪、流、潮汐等環(huán)境因素的影響，應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場運(yùn)維管理、結(jié)構(gòu)安全評(píng)估等的需要，設(shè)計(jì)環(huán)境因素監(jiān)測項(xiàng)方案。環(huán)境量素測，包括波浪要素、風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、水溫等監(jiān)測項(xiàng)目。
4、結(jié)束語
海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)所處環(huán)境極其惡劣，實(shí)施風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)監(jiān)測，有助于精確掌握海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)，實(shí)時(shí)掌握風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)，對(duì)可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)行某種程度上的預(yù)警，及時(shí)反饋信息，避免造成風(fēng)機(jī)主體結(jié)構(gòu)的破壞或產(chǎn)生影響風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行而造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失，保證風(fēng)機(jī)的正常使用壽命和安全性，并為以后的勘察設(shè)計(jì)施工提供可靠的資料及相應(yīng)的參數(shù)。
然而，海上風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)狀態(tài)還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
綜上所述，通過多羅星電氣GULF的介紹，海上風(fēng)機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)顯得更加明晰和容易理解。我們對(duì)于海上風(fēng)機(jī)的了解也加深了不少。海上風(fēng)機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)保證了海上風(fēng)機(jī)能在海上發(fā)揮作用，所以定時(shí)而科學(xué)的監(jiān)測手段是很有必要的。
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