滕征東（遼寧博昊土地科技發(fā)展有限公司，沈陽 110031）

風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)機(jī)變形監(jiān)測研究

滕征東
（遼寧博昊土地科技發(fā)展有限公司，沈陽 110031）

伴隨現(xiàn)代對綠色清潔能源的關(guān)注，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)逐步成熟，同時由于風(fēng)電機(jī)組在使用過程中受內(nèi)外因素的影響，存在傾斜、倒塌等風(fēng)險，形成對機(jī)械部件、周邊建筑的安全隱患。本文以風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)機(jī)變形監(jiān)測作為研究重點(diǎn)，從沉降監(jiān)測、垂直度觀測的角度，對其施測標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)方式進(jìn)行闡述分析，對有效掌握風(fēng)機(jī)變形特征、研究其變形監(jiān)測機(jī)理，具有重要參考意義。

風(fēng)力發(fā)電場；風(fēng)機(jī)沉降監(jiān)測；塔筒垂直度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.159

0　引言

當(dāng)前國內(nèi)清潔能源、綠色低碳發(fā)展理念日益深入，以風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電為代表的新型能源產(chǎn)業(yè)迅速推廣，2015年底我國已建成并投入并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)電裝機(jī)容量為145104MW，極大促進(jìn)了高效、安全、可持續(xù)的能源發(fā)展。加強(qiáng)風(fēng)電場風(fēng)機(jī)變形監(jiān)測，利用風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降、塔筒垂直度觀測工作，把握建筑物的實(shí)際性狀，通過科學(xué)、正確、及時的分析和預(yù)告風(fēng)電場工程建筑物的變外形況，有助于加強(qiáng)對風(fēng)機(jī)施工和運(yùn)營管理，提升風(fēng)機(jī)發(fā)電的安全性。

1　沉降觀測內(nèi)容及要求

風(fēng)機(jī)場地沉降監(jiān)測工作，依照Ⅱ等水準(zhǔn)觀測的原則開展，數(shù)據(jù)采集時采用國產(chǎn)DS05級南方測繪DL2003電子水準(zhǔn)儀和2m銦鋼水準(zhǔn)尺。數(shù)據(jù)采集采用往返觀測、偶數(shù)進(jìn)站的形式，盡量消除尺端誤差與球氣差影響，初期數(shù)據(jù)應(yīng)雙次觀測，當(dāng)滿足限差要求時，求前后兩次的觀測數(shù)值作為均值；每次觀測要選擇光線適中良好的時段，若光線過強(qiáng)，則采用遮傘的方式適當(dāng)遮蔽強(qiáng)光，并保證視距長度在30m以內(nèi)；線路應(yīng)采用閉合環(huán)或附合水準(zhǔn)線路的形式，增加檢核條件，針對出現(xiàn)誤差較大的區(qū)段，應(yīng)及時重測。

水準(zhǔn)環(huán)線測量時，以距離風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)最近的工作基準(zhǔn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，包括基礎(chǔ)的沉降觀測點(diǎn)在內(nèi)布設(shè)成閉合網(wǎng)狀或附合線路（部分沉降點(diǎn)按間視點(diǎn)處理），按照二級水準(zhǔn)觀測的技術(shù)要求，采用電子水準(zhǔn)儀配合銦鋼條碼尺進(jìn)行觀測，觀測成果采用“清華山維”進(jìn)行平差計算，得出各沉降觀測點(diǎn)高程，然后對比前后兩次高程，得到沉降量。在沉降觀測作業(yè)中，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，在標(biāo)尺分劃線成像清晰和穩(wěn)定的情況下進(jìn)行觀測。

當(dāng)處于早、晚等球氣差較大的光線環(huán)境時，應(yīng)盡量避免觀測，觀測采用水準(zhǔn)路線往返觀測，沉降觀測采用固定儀器、固定人員、固定測站、固定后視的“四固定”原則，以后每次觀測都采用上述的觀測程序。每次觀測結(jié)束后，仔細(xì)計算出前后兩次的沉降量及總沉降量，并將沉降結(jié)果以報告形式提供給甲方，以方便甲方及早根據(jù)觀測成果做出相應(yīng)決策。

2　垂直度觀測方法

針對風(fēng)機(jī)塔筒存在不便于攀爬、反射照準(zhǔn)設(shè)備安置困難等特點(diǎn)，關(guān)于塔筒的垂直度傾斜觀測，多采用角度測定的方式，采集其角度與距離，進(jìn)而求解水平位移量。由于風(fēng)機(jī)塔筒非剛性建筑具有一定的韌度，在風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中風(fēng)機(jī)塔筒會有規(guī)律性的振動，水平角觀測時應(yīng)進(jìn)行多次觀測找出振動規(guī)律，提高觀測精度。

關(guān)于測站的選定上，應(yīng)在風(fēng)機(jī)塔筒至少架設(shè)2站，且確保每測站均可同時測定主體頂端與底端，假定風(fēng)機(jī)塔筒高度為D，則測站點(diǎn)距離塔筒底部中心點(diǎn)間距為1.5D-2D為宜，即可獲得較高的觀測精度，又可測定適宜的方位角度。因受限于風(fēng)機(jī)觀測環(huán)境的制約，關(guān)于測站點(diǎn)位的選擇方法如下：

2.1軸線設(shè)站法

軸線設(shè)站法是傾斜測量的首選方案，指兩個測站要分別設(shè)在過塔底中心的相互垂直的兩坐標(biāo)軸線上，這里所謂的坐標(biāo)軸線是指如地理坐標(biāo)系的南、北軸線，國家坐標(biāo)系的X ，Y 軸線，工程坐標(biāo)系的N ，E軸線，施工系統(tǒng)的縱、橫軸線等。具體情況視需要（ 傾斜方向參考系） 而定。

采用軸線設(shè)站的方式，多為沿塔底中線的正交垂直方向的軸線，常見的坐標(biāo)軸線通常包括基于國家坐標(biāo)系的XY軸線、施工坐標(biāo)系的縱橫軸等，構(gòu)建坐標(biāo)參考方向線，可根據(jù)風(fēng)場現(xiàn)場條件具體確定，是開展塔筒垂直度觀測的首選方案。

2.2正交設(shè)站法

數(shù)據(jù)采集過程中，若在軸線方向難以布設(shè)觀測站點(diǎn)，則可采用正交設(shè)站的方式來確定，以風(fēng)機(jī)塔筒中心連線為依據(jù)，在其連線正交方向上架設(shè)觀測站點(diǎn)，該方式相對靈活，無需架設(shè)于相關(guān)軸線，但要求測站連線與軸線正交。

2.3任意設(shè)站法

當(dāng)軸線設(shè)站與正交設(shè)站均難以適用時，可采用任意測站（自由設(shè)站）的形式，根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)行測站布設(shè)，使得對測站點(diǎn)夾角為任意角度，一般實(shí)際測繪中考慮矢量合成因素，夾角控制在60°-120°為宜。觀測時，首先測定兩個或以上相關(guān)已知控制點(diǎn)，根據(jù)空間后方交會的方法，利用相關(guān)的距離與角度，測定求解出測站點(diǎn)坐標(biāo)的過程；然后利用側(cè)方交會的形式測定相關(guān)的監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)塔筒的位移求解測定。

3　結(jié)語

本文在分析風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)機(jī)變形監(jiān)測的重要性的基礎(chǔ)上，闡述了利用水準(zhǔn)開展場地沉降監(jiān)測，以及采用軸線、正交與任意設(shè)站的形式采集水平位移矢量的相關(guān)方法，可有效控制了風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中的安全事故，在近年的監(jiān)測任務(wù)中及時有效的為業(yè)主方提供了大量可靠的數(shù)據(jù)，并及時預(yù)警了一座風(fēng)機(jī)的不均勻沉降所存在的傾斜隱患，通過預(yù)警業(yè)主及時對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了處理，避免了重大安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，有助于提升風(fēng)力發(fā)電的工作效能。

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滕征東（1979-），男，現(xiàn)為遼寧博昊土地科技發(fā)展限公司經(jīng)理，從事地籍測繪、工程測量等相關(guān)管理工作。