静力水准仪风力发电塔自动化沉降监测

1. 应用背景

 风力发电是一种高效、节能、环保的电能生产方式，加上我国是一个风力资源比较丰富的国家，大规模的开发和建设风电对于缓解我国能源短缺和环境污染的突出问题具有极大的现实意义。

风电机组的塔杆是风电机组的重要部件之一，具有支撑风电机组和降低机组震动的双重作用。然而在实际运行中由于其受各种力和力矩比较复杂，在各种力和力矩的综合不平衡作用下机组塔杆极易发生倾斜和沉降，从而给风电机组的安全运行带来隐患 ，而一旦风电机组杆塔发生倾斜倒塌，将会造成巨大的经济损失， 甚至会对人身安全构成威胁。

目前，在现场风电机组的运行中主要通过人工巡检的方式对风电机组杆塔的倾斜或沉降程度进行检查和识别，这种巡检方式虽然简单、便于实施，但人工劳动强度大，而且住往由于工作人员的大意和疏忽极有可能造成安全隐患发现不及时，进而酿成重大事故。基于此，采用静力水准测量系统自动化沉降监测，通过对实测数据的处理，能够达到有效预测风电塔的沉降或倾斜状况。

2. 产品概述

液压式静力水准仪是监测工程沉降系统中的重要底层监测传感器；静力水准测量系统是通过测量两点间或多点间液面沉降相对液面高度变化的精密仪器。主要用于大坝、核电站、风力电站、高层建筑、矿山、滑坡、桥梁等垂直位移和倾斜的监测。

静力水准系统一般安装在被测物体等高的测墩（基台）上或被测物体墙壁等高线上，通常采用模块化自动测量单元采集数据，通过有线或无线通讯与计算机连接，从而实现自动化观测。

3. 监测系统组成

静力水准监测系统由采集器、一只基准点静力水准仪和若干只监测点静力水准仪，通过水准仪的安装架、数据传输线缆、液体连通管及固定配件、大气连通管及固定配件、干燥管、液体等组成。安装方式分为测墩平装式安装和墙壁侧装式安装两种方式，视现场条件和设计要求选定。

4. 系统工作原理

静力水准监测系统由监测点传感器、基准点传感器、储液罐、采集系统、数据处理中心组成，传感监测系统至少由三只传感器组成，其中一个基准点和至少2个监测点组成。

采集系统实时或按设定时间、频率采集监测点的数据和基准点的数据传输至数据处理中心，数据处理中心通过对各时间段采集到的数据综合分析对比，得出监测点的沉降数据，以此来判定被监测点是否处于安全状态。

所有静力水准仪的压力通过联通管以串联或并联形式连接至贮液容器的接口上，贮液容器内注入液体后，液体通过联通管传输到每一个静力水准仪的压力腔内，同时排除腔体和管道内的空气以减少空气在冷热状态下对传感器精度的影响；当液体液面*静止后系统中所有连通容器内的液面应同在一个大地水准面上，此时每一容器的液位由传感器测出差异沉降。
为保证测量的准确性及应用有效性，多个监测点与监测点相邻之间的距离应控制在30米以内，具体间距布设由设计单位依据现场工况确定。

5. 风电塔项目安装

初次安装监测系统时，需结合现场施工情况遵循先后主次的顺序操作，合理的规划安装顺序可有效避免安装过程的失误造成的返工。

正常顺序为：

① 测量基准点与监测点之间的水平高度，基准点与监测点水平高度保持一致，储液罐应高于所有测点。

监测点布置示意图

② 确定监测点的位置，外部基准点固定到基准点保护装置安装板上；风筒内2、3、4号监测点呈等边三角形位置安装，距离尽量保持一致。

③ 安装水准仪，连接液管、气管和通信线缆。

④ 进行通信测试，通信线连接到采集仪上，读取数据观察各个水准仪是否正常工作。

⑤ 系统充液，充液方向由外部往风筒内部2、3、4号点填充，充液完成后需进行排气处理。然后打开储液罐填充硅油，后检查各接头有无气泡和漏液。

⑥ 管线之间加装保温管，用开口的保温管包裹住所有裸露在地面的波纹管，然后用警示胶带缠绕密封。然后把波纹管接头与保护罩连接好，盖上保护罩。

⑦ 固定好各监测点，4号点末端通讯连接采集仪，数据读取，以安装完静止2小时后的数据为准。

系统安装完成！

6. 结语

随着风电行业的不断发展，风力发电塔自动化沉降监测系统的广泛应用对风电场安全运行管理具有重大意义。通过对风电塔基础的实时过程监测，可以及时的发现风电塔沉降并做到预警机制，将其消灭在萌芽当中，杜绝倒塌事故的发生。

我司为自动化结构健康监测开设了专项的事业部门，为风电塔、地铁隧道、综合管廊、铁路路基、桥梁、楼房等提供完善的自动化监测服务，项目经验丰富。