內蒙古鼎遠暖通工程有限公司
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這些年,由于風機整體結構體系的損傷等問題,引起了一系列的風電安全事故,內蒙古風機其中如結構部分,比如說風機倒塔事故,它占風機損壞總數的18%,保障風機的結構安全,延長了其使用壽命是迫切需要研究的問題。其實在除了在風電領域,像其他的一些工程結構領域也常有結構倒塌事故發生。我們原來一直從事大型橋梁結構的安全監測,它同樣也面臨安全問題。內蒙古鍍鋅風管在橋梁領域,早期主要是傳統的人工檢測為主,但人工檢測存在著效率低、難到達、難實時一些問題。后來從90年代開始,在國際上提出了結構健康監測一個技術,就是在橋上布設大量的傳感器,通過實時監測數據來評估橋梁結構的安全,實現橋梁的信息化和智能化的管理維護。結構健康監測有兩大核心技術,其中是高耐久性傳感技術,就是研發一系列的一個傳感器,滿足真實環境下結構的長期監測需求。第二是監測大數據挖掘和健康診斷理論,就通過對監測數據的分析挖掘,來實現對結構狀態監測和評估。
在橋梁領域和一些大型工程,我國目前有將近500余座重大工程,已經安裝了實時監測系統,內蒙古風機這些監測系統對大型工程的養維護起到了非常好的作用。這兩個例子,一個是在臺風中的,一個是在地震中,這些數據實時顯示了結構在災害事件中的狀態。結構健康監測系統,非常有助于重大工程的科學管養。
我們后來有機會和金風科技合作,就把我們原來用在橋上的監測技術,用到了風機結構安全監測方面。我具體介紹一個工程實例,來介紹一下在風機結構安全監測方面的一些工作。這是山西的一個風電場,當時和金風科技合作,對一個1.5兆瓦的實驗樣機安裝了結構健康監測系統。這是監測系統的設計方案,主要包括振動和應變的監測。振動就是采用加速度傳感器監測塔筒的振動。還有應變,采用的是光纖光柵傳感技術,對葉片、動定軸和整個塔筒的一些關鍵點,都布設了光纖光柵應變傳感器。
通過現場安裝的傳感器,我們得到了很多數據,其中包括振動、葉片變形、溫度等。接下來是對數據的分析,主要包括塔筒振動監測數據的分析,內蒙古風機我們采用結構模態參數識別的方法,識別它在不同季節模態參數,這是夏季的塔筒頻率識別結果,這是冬季的結果,主要包括前三階振動模態,那不同季節可以畫一些曲線來表示塔筒振動頻率的變化規律。通過分析塔筒的這種頻率特性,可以了解結構動力特性的改變。
風機葉片的監測數據分析,是對風機在常見的六個工作狀態下——風機停機葉片不旋轉、風機停機葉片旋轉、風機正常發電運轉、風機停機到開機、風機開機到停機、風機風大停機的實時監測數據。這些數據非常好,是我們提出的一個新的指標,內蒙古防火閥對葉片的揮舞和擺振方向它的應變數據進行了分析,其中的話揮舞方向是圖里面藍色的點,因為風機葉片總是在隨著風速的變化不停的在變槳,所以這個指標是和風速是相關的,但是在擺正方向就是葉片前后翼緣,指標和時間有一定的關系,后來我們發現他在一個結冰期,比如說從冬天的11月份到第二年的4月份時間的前后,指標值變小這樣一個趨勢。是否可以通過這個指標來判斷葉片結冰情況?我們發現這個指標異常之后,特意去現場拍了照片,內蒙古風機發現葉片上確實處于這樣一個結冰狀態,翼緣上有結冰。我們還進一步進行了實驗,在實驗室對做了驗證,我們提出的這個指標確實隨著結冰厚度的增加指標值變小,進一步證實了用來判斷結冰可行性。