風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)錨栓預(yù)緊力監(jiān)測(cè)
風(fēng)力發(fā)電以其能源蘊(yùn)藏量大、環(huán)境破壞小、裝機(jī)速度快、投資回收期短等優(yōu)點(diǎn)受到各國廣泛重視，至2020年末，世界風(fēng)機(jī)建造總?cè)萘繉⒔咏?00gw，中國裝機(jī)量有望達(dá)200gw。然而，隨著我國內(nèi)陸風(fēng)機(jī)裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為主要承重部件的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)問題逐漸呈現(xiàn)出來。我國風(fēng)機(jī)使用壽命僅為20年，但在實(shí)際工程中存在部分機(jī)組在運(yùn)行的前2～5年內(nèi)就出現(xiàn)因基礎(chǔ)疲勞損傷而導(dǎo)致機(jī)組無法正常運(yùn)行的情況，問題嚴(yán)重的甚至需拆除重建，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
在風(fēng)機(jī)疲勞損傷中，基礎(chǔ)錨栓預(yù)緊力矩?fù)p失過大和失效是最為常見和易發(fā)的嚴(yán)重問題，常引發(fā)風(fēng)機(jī)停機(jī)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。為預(yù)防基礎(chǔ)錨栓預(yù)緊力矩?fù)p失過大或失效導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，博感科技提出一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)錨栓監(jiān)測(cè)解決方案。
基礎(chǔ)地腳錨栓監(jiān)測(cè)主要由針對(duì)錨栓設(shè)計(jì)的無線螺栓預(yù)緊力傳感器SAS100A、網(wǎng)關(guān)GU100P、風(fēng)電場(chǎng)級(jí)服務(wù)器組成。螺栓監(jiān)測(cè)傳感器通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)接入風(fēng)電場(chǎng)的環(huán)網(wǎng)，將螺栓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到位于風(fēng)電場(chǎng)中控室的服務(wù)器上。
系統(tǒng)拓?fù)淙缦拢?/span>
在錨栓一端的端面安裝螺栓預(yù)緊力傳感器，利用超聲波在另一個(gè)端面反射的原理測(cè)量超聲飛行時(shí)間，計(jì)算錨栓長度，通過超聲波在不同預(yù)緊力下的飛行時(shí)間差，計(jì)算錨栓伸長量，再經(jīng)過專業(yè)算法可得到實(shí)時(shí)的預(yù)緊力；如錨栓出現(xiàn)斷裂情況，超聲信號(hào)會(huì)在斷裂的位置返回，測(cè)量到的錨栓長度和實(shí)際長度不相符，還可判斷錨栓是否出現(xiàn)斷裂和斷裂位置。
實(shí)施案例：
某內(nèi)蒙古風(fēng)場(chǎng)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的地腳錨栓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。錨栓為M42，長度為4米。在錨栓上加裝無線螺栓預(yù)緊力傳感器SAS100A，對(duì)錨栓的預(yù)緊力、裂紋裂縫、長度、溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
網(wǎng)關(guān)安裝于附近的塔筒壁上，傳感器和網(wǎng)關(guān)之間無線通訊，網(wǎng)關(guān)通過風(fēng)場(chǎng)光纖將數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器。
服務(wù)器數(shù)據(jù)展示如下圖：
通過無線錨栓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可監(jiān)測(cè)長達(dá)數(shù)米長的錨栓，能及時(shí)獲取錨栓的斷裂、預(yù)緊力、松動(dòng)狀態(tài)和松動(dòng)趨勢(shì)，并發(fā)出預(yù)警和報(bào)警信息，預(yù)測(cè)需要維護(hù)的時(shí)間。整套系統(tǒng)為超低功耗設(shè)計(jì)，安裝便捷，測(cè)量精準(zhǔn)，能夠大大降低維護(hù)費(fèi)用和成本，延長發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的壽命，減少停機(jī)時(shí)間，降低安全事故。