王腾洋 徐转琼

（昆明市第一中学，云南昆明650000）

0 引言

全国目前很多已建陆地风电场采用基础环风机基础型式，风力发电机组底部是钢筋混凝土基础，基础内部镶嵌有钢制圆形基础环，基础环通过螺栓和法兰与上部钢制塔筒连接，塔筒顶部安装有机舱，机舱内布置有风力发电机，风能叶片通过机械转轴与风力发电机连接，将风能转化为电能。不少风电场在运行中已发现风机塔筒顶部位移值较大的问题。风机厂家在塔筒上部机舱内一般安装有在线监测系统，但主要监测项目是上部机舱的振动加速度，未直接给出机舱运行中的摇摆位移值，给风机运行安全管理带来了判断不清的困难，存在安全隐患。如果要对风机塔筒偏斜度、混凝土基础表面的倾斜度进行监测，需另外单独建立监测系统，这些监测项目在工程实际中还不够受重视。根据调查，国内大多数风电场基本没有实施风机塔筒和风机基础的倾斜度安全性监测。

本次通过开展创新性实践学习活动，以某工程为实例，分析了风机基础倾斜度的监测成果和安全性范围，可为工程界提供借鉴。

1 某风机基础倾斜度监测情况

云南某风电场单台风机功率2 MW，混凝土基础呈圆台形，基础底板直径19.5 m，基础高度3.2 m，钢制基础环直径4.3 m，塔筒高度85 m。风机基础结构示意图如图1所示。

图1 圆形扩展式风机基础剖面示意图

该风电场部分风机基础混凝土施工质量不满足要求，造成强度偏低，为了保证风机运行安全，研究制定了加固方案，并选择了2台代表性机位，在风机基础台柱顶面水平面上布置了倾角计，迎风侧和背风侧各布置1只，如图2所示，每只倾角计可以同时监测圆形基础沿半径方向（X方向）和沿垂直于半径方向（Y方向）的倾角。其中Z1号风机倾角检测值较大。该风机自2018年2月4日投入运行，至2018年8月20日，连续进行了基础倾斜度监测，每日风较大时读数一次，基础倾角变化趋势如图3所示。监测数据显示，迎风侧基础沿半径方向的最大倾角为0.571°，随运行时间增长，基础水平倾角还在逐渐增大。风机基础运行时动态条件下倾斜度的控制范围，目前国内还没有明确的规范标准，监测单位也没有进一步具体分析。

图2 基础表面倾角计布置图

图3 风机迎风侧基础表面倾角变化趋势图

2 风机基础倾斜度安全性分析

参考国内最大风机生产厂家远景能源公司有关风机机组的安全性技术标准，对风机基础倾斜度安全性范围进行了深入分析。

厂家要求风机基础地基不均匀沉降不超过3 mm/m（约0.17°），基础内安装嵌固的基础环水平度不超过0.5 mm/m（约0.03°），从两者最不利情况考虑，施工允许的基础偏斜度不能超过3.5 mm/m（约0.2°）。同时，基础地基也有一定变形，造成基础运行中微小倾斜度，通过其他正常风机运行时基础倾斜度的对比监测，基础倾斜度一般为0.1°～0.15°，风机基础地基最大变形可按0.15°考虑。因此，风机基础运行中最大安全倾斜度约为0.2°+0.15°=0.35°，即正常运行情况下风机基础倾斜度不能超过0.35°，可以成为安全性控制范围。

上述风电场Z1号风机基础目前最大倾斜度达0.571°，已超过安全范围较多，继续运行存在较大安全隐患。风机塔筒高度达85 m，按照0.571°倾斜度计算，塔筒顶部机舱的水平摆幅达84.5 cm，如果考虑塔筒按照长度L/400的变形设计标准，塔筒顶部的水平位移约为21.2 cm，合计塔筒顶部机舱的水平位移摆幅达105.7 cm。

但是，尽管风机已处于不安全运行状态，风机塔筒顶部机舱厂家的振动在线监测系统却没有报警。通过分析说明，机舱厂家的振动在线监测系统不能完全反映风机的实际整体安全运行状态，目前国内对风机基础倾斜度没有进行普遍性监测，是工程建设中的认识缺陷，需要引起高度重视。

通过分析，该风电场Z1号风机基础地基强度满足要求，倾斜度较大的主要原因还是风机基础混凝土施工质量不满足要求，实际强度低于设计值较多。由此可见，风机基础水平倾角监测可以反映出风机基础混凝土的整体施工质量特性，施工质量差，强度低，基础混凝土块体的刚度就小，变形就大，运行时基础表面的倾斜度就大，将造成风机塔筒顶部水平位移摆幅较大。同时，有些机位，基础地基太软，也会使风机基础运行时倾斜度较大，最终造成风机塔筒偏斜过大，带来安全性问题。因此，为了保证工程安全，对风机基础表面进行水平倾角监测是十分重要和必要的。

3 结语

本文以某风电场风机基础倾斜度监测数据为基础，分析了风机基础运行时动态倾斜度的安全性范围值和造成倾斜度较大的可能原因，并指出，目前风电场工程建设中对风机基础倾斜度安全监测的重要性普遍认识不足，存在较大的安全隐患，工程界需要引起高度重视。