滕征东（辽宁博昊土地科技发展有限公司，沈阳 110031）

风力发电场风机变形监测研究

滕征东
（辽宁博昊土地科技发展有限公司，沈阳 110031）

伴随现代对绿色清洁能源的关注，风力发电技术逐步成熟，同时由于风电机组在使用过程中受内外因素的影响，存在倾斜、倒塌等风险，形成对机械部件、周边建筑的安全隐患。本文以风力发电场风机变形监测作为研究重点，从沉降监测、垂直度观测的角度，对其施测标准、作业方式进行阐述分析，对有效掌握风机变形特征、研究其变形监测机理，具有重要参考意义。

风力发电场；风机沉降监测；塔筒垂直度

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

0　引言

当前国内清洁能源、绿色低碳发展理念日益深入，以风力发电、太阳能发电为代表的新型能源产业迅速推广，2015年底我国已建成并投入并网发电的风电装机容量为145104MW，极大促进了高效、安全、可持续的能源发展。加强风电场风机变形监测，利用风力发电场风机基础沉降、塔筒垂直度观测工作，把握建筑物的实际性状，通过科学、正确、及时的分析和预告风电场工程建筑物的变外形况，有助于加强对风机施工和运营管理，提升风机发电的安全性。

1　沉降观测内容及要求

风机场地沉降监测工作，依照Ⅱ等水准观测的原则开展，数据采集时采用国产DS05级南方测绘DL2003电子水准仪和2m铟钢水准尺。数据采集采用往返观测、偶数进站的形式，尽量消除尺端误差与球气差影响，初期数据应双次观测，当满足限差要求时，求前后两次的观测数值作为均值；每次观测要选择光线适中良好的时段，若光线过强，则采用遮伞的方式适当遮蔽强光，并保证视距长度在30m以内；线路应采用闭合环或附合水准线路的形式，增加检核条件，针对出现误差较大的区段，应及时重测。

水准环线测量时，以距离风机基础最近的工作基准点为起算点，包括基础的沉降观测点在内布设成闭合网状或附合线路（部分沉降点按间视点处理），按照二级水准观测的技术要求，采用电子水准仪配合铟钢条码尺进行观测，观测成果采用“清华山维”进行平差计算，得出各沉降观测点高程，然后对比前后两次高程，得到沉降量。在沉降观测作业中，严格执行规范，在标尺分划线成像清晰和稳定的情况下进行观测。

当处于早、晚等球气差较大的光线环境时，应尽量避免观测，观测采用水准路线往返观测，沉降观测采用固定仪器、固定人员、固定测站、固定后视的“四固定”原则，以后每次观测都采用上述的观测程序。每次观测结束后，仔细计算出前后两次的沉降量及总沉降量，并将沉降结果以报告形式提供给甲方，以方便甲方及早根据观测成果做出相应决策。

2　垂直度观测方法

针对风机塔筒存在不便于攀爬、反射照准设备安置困难等特点，关于塔筒的垂直度倾斜观测，多采用角度测定的方式，采集其角度与距离，进而求解水平位移量。由于风机塔筒非刚性建筑具有一定的韧度，在风机运转过程中风机塔筒会有规律性的振动，水平角观测时应进行多次观测找出振动规律，提高观测精度。

关于测站的选定上，应在风机塔筒至少架设2站，且确保每测站均可同时测定主体顶端与底端，假定风机塔筒高度为D，则测站点距离塔筒底部中心点间距为1.5D-2D为宜，即可获得较高的观测精度，又可测定适宜的方位角度。因受限于风机观测环境的制约，关于测站点位的选择方法如下：

2.1轴线设站法

轴线设站法是倾斜测量的首选方案，指两个测站要分别设在过塔底中心的相互垂直的两坐标轴线上，这里所谓的坐标轴线是指如地理坐标系的南、北轴线，国家坐标系的X ，Y 轴线，工程坐标系的N ，E轴线，施工系统的纵、横轴线等。具体情况视需要（ 倾斜方向参考系） 而定。

采用轴线设站的方式，多为沿塔底中线的正交垂直方向的轴线，常见的坐标轴线通常包括基于国家坐标系的XY轴线、施工坐标系的纵横轴等，构建坐标参考方向线，可根据风场现场条件具体确定，是开展塔筒垂直度观测的首选方案。

2.2正交设站法

数据采集过程中，若在轴线方向难以布设观测站点，则可采用正交设站的方式来确定，以风机塔筒中心连线为依据，在其连线正交方向上架设观测站点，该方式相对灵活，无需架设于相关轴线，但要求测站连线与轴线正交。

2.3任意设站法

当轴线设站与正交设站均难以适用时，可采用任意测站（自由设站）的形式，根据现场条件进行测站布设，使得对测站点夹角为任意角度，一般实际测绘中考虑矢量合成因素，夹角控制在60°-120°为宜。观测时，首先测定两个或以上相关已知控制点，根据空间后方交会的方法，利用相关的距离与角度，测定求解出测站点坐标的过程；然后利用侧方交会的形式测定相关的监测点坐标数据，进而实现对风机塔筒的位移求解测定。

3　结语

本文在分析风力发电场风机变形监测的重要性的基础上，阐述了利用水准开展场地沉降监测，以及采用轴线、正交与任意设站的形式采集水平位移矢量的相关方法，可有效控制了风机在运行中的安全事故，在近年的监测任务中及时有效的为业主方提供了大量可靠的数据，并及时预警了一座风机的不均匀沉降所存在的倾斜隐患，通过预警业主及时对风机进行了处理，避免了重大安全生产事故的发生，有助于提升风力发电的工作效能。

［1］彭文春，周炎明.桥市风电场风机基础沉降观测及预测分析［J］.湖南城市学院学报（自然科学版），2014（03）.

［2］王景乔.浅谈风电场风机沉降观测的方法［J］.地矿测绘，2016（01）.

［3］纪琨，余荣祖，毛璐明.风机基础沉降监测系统应用研究［J］.电网与清洁能源，2013（08）.

［4］郑主平，吴启仁.响水风电场风机基础不均匀沉降原因及处理方法［J］.水利水电技术，2009（09）.

［5］彭程.金紫山风电场风机基础沉降观测与资料分析［J］.能源与节能，2014（12）.

滕征东（1979-），男，现为辽宁博昊土地科技发展限公司经理，从事地籍测绘、工程测量等相关管理工作。