動(dòng)態(tài)傾斜監(jiān)測(cè)技術(shù)在海上風(fēng)電工程中的應(yīng)用

摘要：根據(jù)現(xiàn)在人們生活質(zhì)量的逐步提高，對(duì)電量的需求也不斷提高。所以利用海上風(fēng)力發(fā)電的方式進(jìn)行發(fā)電也逐漸成為相關(guān)部門傾向的發(fā)電方式。但是這一發(fā)電方式也存在一定的弊端，在海上所建筑的發(fā)電設(shè)施因?yàn)殚L(zhǎng)期在水里浸泡，受到各種極端天氣以及鹽度較高等惡劣環(huán)境的影響，這些不良因素必然會(huì)給這些發(fā)電設(shè)施造成很大程度上的影響，影響發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。所以針對(duì)這一風(fēng)險(xiǎn)，就需要對(duì)海上發(fā)電設(shè)備作出一系列保護(hù)措施，如安裝有針對(duì)性的檢測(cè)設(shè)施或者進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，相關(guān)工作人員也可以通過檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行維修和修補(bǔ)，并且這一方式也逐漸成為電力行業(yè)檢測(cè)發(fā)電是否穩(wěn)定的主要方式，其具備的可靠性、穩(wěn)定性也逐漸被行業(yè)內(nèi)人士認(rèn)可?；诖?，陳述海上監(jiān)測(cè)設(shè)施的各項(xiàng)性能，為海上發(fā)電的穩(wěn)定運(yùn)行提供科學(xué)有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)傾斜監(jiān)測(cè)技術(shù)；海上風(fēng)電工程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP39文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009-9492 （ 2022 ） S1-0046-03

Application of Dynamic Tilt Monitoring Technology in Offshore Wind Power Engineering

Ye Liang

（GUANGDONG HUA ER CHEN OFFSHORE WIND POWER ENGINEERING CO.LTD，Zhongshan，Guangdong 528400， China）

Abstract： According to the gradual improvement of peoples living quality， the demand for electricity is also increasing. Therefore， the use of offshore wind power generation has gradually become a preferred power generation method for relevant departments. However， this power generation method also has some drawbacks. The power generation facilities built on the sea are affected by various extreme weather and harsh environments with high salinity because of long-term immersion in water. These adverse factors will inevitably have a great impact on these power generation facilities and affect the normal operation of power generation equipment. Therefore， in view of this risk， it is necessary to take a series of protective measures for offshore power generation equipment， such as installing targeted detection facilities or conducting remote monitoring and operation. Relevant staff can also repair and repair power generation equipment through detection data. This method has gradually become the main way for the power industry to detect whether power generation is stable， and its reliability and stability are gradually recognized by people in the industry. Based on this， the performance of offshore monitoring facilities was stated to provide a scientific and powerful data basis for the stable operation of offshore power generation.

Key words： dynamic tilt monitoring technology； offshore wind power engineering； application

0引言

海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)所處環(huán)境復(fù)雜，結(jié)構(gòu)除受到自身重力之外，還受到風(fēng)、波浪、海流、運(yùn)行荷載及地震波、浮冰荷載等各種動(dòng)力荷載，使結(jié)構(gòu)在服役期間不停息地發(fā)生振動(dòng)。在這種持續(xù)的振動(dòng)作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)在未達(dá)到極限應(yīng)力，甚至是未達(dá)到彈性極限時(shí)發(fā)生破壞，即發(fā)生疲勞破壞。在實(shí)際工程中，疲勞破壞會(huì)嚴(yán)重威脅海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的使用安全，因此疲勞破壞問題不容忽視。

1海上風(fēng)電機(jī)組典型故障診斷框架

關(guān)于對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的故障檢測(cè)，其中電器一類的檢測(cè)工作完成的成本較低，并且也可以提前實(shí)現(xiàn)故障警告，調(diào)換內(nèi)部的零件也很方便。但是對(duì)于機(jī)械類的零件進(jìn)行檢測(cè)成本就比較高，相關(guān)工作人員能夠得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)也不夠完備。關(guān)于實(shí)現(xiàn)預(yù)警這一方面，對(duì)于機(jī)械類部件也是有一定難度的，調(diào)換涉及到的部件也有較大難度。眾所周知，主軸、發(fā)電機(jī)軸和發(fā)電機(jī)繞組這三方面是最為常見的突發(fā)情況。主軸常見的問題主要有軸不對(duì)中以及主軸可能會(huì)發(fā)生彎曲兩種情況。前者一般是由于設(shè)計(jì)過程中或者是安裝時(shí)會(huì)發(fā)生的問題，后者一般是因?yàn)樵牧嫌袉栴}或者安裝有故障。發(fā)電機(jī)軸承上可能會(huì)發(fā)生的故障主要有軸斷裂以及軸承會(huì)受到不同程度的損害。前者是因?yàn)椴牧嫌幸欢ǖ娜毕荩蛘咧饕且驗(yàn)椴牧虾桶惭b兩方面都出現(xiàn)問題，潤(rùn)滑程度沒有達(dá)到要求等因素影響。發(fā)電機(jī)繞組方面可能會(huì)出現(xiàn)的故障主要有轉(zhuǎn)子、定子故障。前者是因?yàn)檗D(zhuǎn)子會(huì)偏離正常要求的距離、軸承出現(xiàn)缺陷、在制造時(shí)有一定的故障、安裝過程中出現(xiàn)問題，后者主要是因?yàn)橐恍┴?fù)責(zé)絕緣的物體有一定的損害。對(duì)于診斷故障的方法，一般是根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行探究。但是由于各方面因素的影響，發(fā)生故障的情況沒有樣本出現(xiàn)故障的情況頻繁，所以往往建模的效果無法達(dá)到要求。針對(duì)這一現(xiàn)象，可以采用深度自編碼網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行模型建構(gòu)。

2故障診斷技術(shù)

關(guān)于對(duì)風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)的故障進(jìn)行判斷的方法有許多種，但是在工人平常的勘測(cè)過程中主要應(yīng)用的有以下3種：傳統(tǒng)診斷、數(shù)字診斷和利用智能化系統(tǒng)進(jìn)行判斷故障。

（1）傳統(tǒng)診斷主要工作是在風(fēng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行對(duì)設(shè)備的診斷，利用相關(guān)診斷技術(shù)，得出較為準(zhǔn)確數(shù)據(jù)并且根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。最后結(jié)合其他具體方法診斷出故障發(fā)生的具體位置。

（2）數(shù)字診斷方法是針對(duì)于風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式的一種診斷方法，在運(yùn)用這種診斷方法的過程中，工人主要是依靠對(duì)風(fēng)機(jī)的時(shí)序模型進(jìn)行故障判斷，還有就是利用對(duì)距離的估測(cè)進(jìn)行故障判斷。關(guān)于診斷的方法可以利用灰色系統(tǒng)或者模糊診斷這兩種方式，加以根據(jù)不同層面進(jìn)行故障分析的方法，其中關(guān)于故障的分析可以選擇進(jìn)行小波分析以及混沌分析等方式進(jìn)行進(jìn)一步的分析，得到更加準(zhǔn)確性的分析。

（3）利用智能化的方式進(jìn)行判斷故障主要是應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)性的設(shè)備探究。這種研究方式主要是對(duì)主傳動(dòng)鏈上主軸到發(fā)電機(jī)過程中的判斷。根據(jù)相關(guān)的規(guī)定理論性知識(shí)，對(duì)電流出現(xiàn)的問題可以進(jìn)行全面性的分析，其中電流相角差是診斷的主要突破口。與此同時(shí)，博旭分析以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分析方法也可以搭配進(jìn)行分析，這樣也有利于相關(guān)工作人員做出更為準(zhǔn)確的診斷。

3動(dòng)態(tài)傾斜監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1可靠性的檢修決策

其中可靠性的檢修（ReliabilityCenteredMainte？ nance，RCM）的決策是現(xiàn)在非常普遍的一種檢修技術(shù)，這種檢修技術(shù)分為兩個(gè)方面：①靜態(tài)可靠性，這種檢修方式主要是以故障的模式和故障樹為基礎(chǔ)；②動(dòng)態(tài)可靠性。這種檢修方式中典型的例子便是馬兒可夫過程。可以選一個(gè)較為典型的故障模式進(jìn)行主要研究，繼而根據(jù)RCM的理論對(duì)故障模式和故障樹進(jìn)行研究，得出結(jié)論；但是在實(shí)際情況中，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，所以為了穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)的因素，有人提出了半馬爾可夫的觀點(diǎn)，其中包括了研究的過程。大致創(chuàng)建出以半馬爾可夫決策為基礎(chǔ)的風(fēng)機(jī)在不同狀態(tài)下進(jìn)行維修的模型，認(rèn)為在退化的情況下應(yīng)該使用哪種維修的方式；提出了在惡劣天氣條件下，維修風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)選擇的最恰當(dāng)?shù)姆绞?。并且風(fēng)力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)和變流器怎樣才能提高可靠性能的最佳模型?；谠O(shè)備可能出現(xiàn)的不同類型的故障，給出了半馬爾可夫過程中的改進(jìn)方式。

3.2預(yù)防維修

對(duì)于每一項(xiàng)工程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)都要設(shè)置專業(yè)的人員或者組建專業(yè)部門進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施，并且做出應(yīng)急方案。所謂預(yù)防維修，就是指在風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)之前要及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備可能存在的問題，可能會(huì)發(fā)生的故障，并且對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的維修。但是維修活動(dòng)的步驟比較繁瑣，這也就會(huì)給相關(guān)工作人員帶來較大的挑戰(zhàn)，步驟分為潤(rùn)滑、對(duì)設(shè)備零件進(jìn)行擦拭、調(diào)試、進(jìn)行對(duì)問題的檢查、拆修、調(diào)換這幾項(xiàng)內(nèi)容。維修活動(dòng)中要求工作人員注意不同方面的因素，之所以過程這樣的復(fù)雜，就是要保障最大程度上保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低設(shè)備可能出現(xiàn)故障的可能性。對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防維修，也可以減少設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行維修的費(fèi)用?？偟膩碚f，就是對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防維修一定程度上有使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低的可能性，若是減少維修設(shè)備的頻率可以提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。所以要想保障性設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，又想保障設(shè)備的運(yùn)行效率，還需要進(jìn)行不斷地探索。

3.3設(shè)備安裝過程保護(hù)

對(duì)于可以檢測(cè)海上發(fā)電設(shè)備是檢測(cè)儀器可能會(huì)收到的損害，主要有以下4種原因：施工過程中受到的損害；在檢測(cè)過程中可能有人為性的破壞；安裝埋設(shè)中可能也會(huì)收到損害；還有工作人員無法預(yù)料到的一系列可能會(huì)造成破壞的因素。

所以，為了解決這一系列可能會(huì)對(duì)發(fā)電設(shè)施造成影響的情況，工作人員也給出了一系列的解決方案：

（1）在安裝海上檢測(cè)設(shè)備之前，要準(zhǔn)確掌握相關(guān)的施工情況和施工方案，和土建施工的部門及時(shí)溝通，確保二者之間的施工相互不影響。在把握這些條件之后，方可進(jìn)行對(duì)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的安裝；

（2）在施工期間，一定要安排人員進(jìn)行輪班值守，發(fā)現(xiàn)異樣要及時(shí)上報(bào)，可以有效避免一些不必要的問題的出現(xiàn)；

（3）監(jiān)理部門和施工部門二者之間要保持密切的聯(lián)系，進(jìn)行緊密的工作情況對(duì)接，在監(jiān)察部門發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題時(shí)及時(shí)和施工部門聯(lián)系，很大程度上可以減少損失。而且保持緊密聯(lián)系，也有利于工作的進(jìn)程發(fā)展，起到協(xié)調(diào)作用；

（4）為避免檢測(cè)設(shè)備會(huì)受到人為因素的破壞，有很大一部分原因是人們不小心損壞的，所以可以在檢測(cè)設(shè)備上面做出比較顯眼的標(biāo)記，加以相關(guān)工作人員告知附近活動(dòng)人員此處有重要檢測(cè)設(shè)備；

（5）在檢測(cè)的設(shè)備埋入之前，要時(shí)刻安排工作人員進(jìn)行巡邏場(chǎng)地；

（6）若想保護(hù)儀器的安全性，就要對(duì)其所經(jīng)過的各個(gè)步驟進(jìn)行保護(hù)。在運(yùn)輸過程中，要注意儀器儲(chǔ)存的環(huán)境，如濕度、防震措施是否做到位、溫度等方面；

（7）在進(jìn)行設(shè)備安裝或者組裝時(shí)相關(guān)負(fù)責(zé)人員要嚴(yán)格按照相關(guān)條例說明進(jìn)行操作。有效防止因?yàn)槎鄡x器的操作不當(dāng)造成的儀器損壞情況。

4結(jié)束語

針對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的報(bào)警誤報(bào)率高、不能進(jìn)行早期故障監(jiān)測(cè)等問題，文中設(shè)計(jì)了海上風(fēng)電機(jī)組故障監(jiān)測(cè)一體化系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備中出現(xiàn)安全隱患時(shí)，能夠通過文中系統(tǒng)及時(shí)給出報(bào)警信息，確保風(fēng)電機(jī)組設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：葉亮（1990—），男，大學(xué)本科，工程師，研究領(lǐng)域?yàn)楹Ｉ巷L(fēng)電基礎(chǔ)施工和風(fēng)機(jī)安裝，已發(fā)表論文3篇。

（編輯：王智圣）