金紫山风电场风机基础沉降观测与资料分析

源占　键　２０１４年第１２期（总第１１１期）　ＥＮＥＲＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＥＲＧＹ　ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ　２０１４年ｌ２月　金紫山风电场风机基础沉降观测与资料分析　彭　程　（中电投广西兴安风电有限公司，广西桂林５４１３００）　摘要：　结合金紫山风电场工程，介绍了金紫山风电场风机基础监测具体方法、监测时间和密度及监测数据分析。分　析结果表明：风机基础在最初时期，由于风机基础本身自重、回填土重量、风机塔筒及风机机舱垂直荷载，呈现出下沉　状态。沉降经过一段时间后，下降趋向稳定，风机基础沉降主要与主风向呈有规律变化，与主风同向的监测点上升，与　主风反向的监测点下沉。　关键词：风机基础；主风方向；沉降观测　’　中图分类号：ＴＫ８３　文献标识码：　Ａ　文章编号：　２０９５—０８０２一￣０１４）１２—００８１—０３　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄａｔａ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｉｎｋｉｎｇ　ｏｆ　Ｗｉｎｄ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｂａｓｅ　ｉｎ　Ｊｉｎｚｉｓｈａｎ　Ｗｉｎｄ　Ｆａｒｍ　ＰＥＮＧ　Ｃｈｅｎｇ　（Ｘｉｎｇ　ａｎ　Ｗｉｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ　Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ　Ｐｏｗｅｒ　Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，Ｇｕｉｌｉｎ　５４１　３００，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｈｔｅ　ｐｍｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｊｉｎｚｉｓｈａｎ　Ｗｉｎｄ　Ｆａｒｍ，ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｉｆｃ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｉｍｅ，ｄｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄａｔａ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｂａｓｅ　ｓｉｎｋｉｎｇ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｉｎ　Ｊｉｎｚｉｓｈａｎ　Ｗｉｎｄ　Ｆａｒｍ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｉｔｉｌａ　ｐｅｒｉｏｄ，ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｂａｓｅ，ｂａｃｋｆｉｌｌ　ｗｅｉｇｈｔ，ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｌｏａｄ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｔｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｎａｃｅｌｌｅ，ｔｈｅ　ｂａｓｅ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｓｈｏｗｅｄ　ａ　ｓｉｎｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｍｔｅｒ　ａ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｓｉｎｋｉｎｇ，ｔｈｅ　ｓｉｎｋｉｎｇ　ｔｅｎｄ　ｂｅｃａｍｅ　ｓｔａｂｌｅ．Ｔｈｅ　ｓｉｎｋｉｎｇ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｒｅｇｕｌａｒｌｙ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｍａｉｎｌｙ，ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｗｉｎｄ　ｒｏｓｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｔｅ　ｍａｉｎ　ｗｉｎｄ　ｓｕｎｋ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｂａｓｅ；ｍａｉｎ　ｗｉｎｄ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ；ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｎｋｉｎｇ　０引言　少量为树林。风电场总装机容量９９　ＭＷ，分两期建　设，每期安装３３台１　５００　ｋＷ风力发电机组。场地覆　目前国内对风电机组基础的安全监测并没有具体　盖层主要以含砾砂粉质粘土为主，局部地段为粉质粘　标准性规范，本文主要利用常规测量方法对风机基础　土，土层较薄，下覆基岩为花岗岩，南区局部为砂岩Ⅱｌ。　进行沉降监测，通过风机基础沉降监测数据来分析风　金紫山风电项目作为广西第一个风电项目，对保护生　机在运行中的安全问题。结合高山风电风机基础在不　态环境、节约资源、改善广西电源结构、提高广西能　同时间段的沉降数据；得出不同沉降数据所产生的原　源供应的多样性和安全性将发挥积极作用，同时，对　因，总结出风机基础沉降的规律。在不久的将来，随着　地方经济可持续发展、开发当地旅游资源，也将起到　科学技术不断进步，多方法、高精度的监测手段会在风　积极促进作用。全部工程于２０１２年年底投产运行，如　机安全监测中不断涌现，进一步保证风机安全运行。　何保证高山风电机组安全运行，对风机基础进行沉降　观测至关重要。　１　工程概况　２风机基础沉降观测　金紫山风电场位于广西资源县瓜里乡和车田苗族　乡接壤处的金紫山（广西侧），场址中心地理坐标约　２．１风机监测工作基点埋设和布置　为东经ｌ１０。３１　，北纬２６ｏ０９　，距资源县城约６７　ｋｍ，　工作基点应埋设在变形影响范围外、地质条件比　距桂林市约１３０　ｋｍ。场区山体连绵起伏，多呈浑圆　较稳定且便于观测的区域。结合每台风机监测的实际　状，山体自然坡度多为１５。～３Ｏ。，地貌主要为荒草地，　情况，本工程风机监测工作基点主要埋设在风机平台　开挖及回填区域外的基岩层和原状土层中，具体采用　收稿日期：２０１４—０９—０５　每台风机埋设２个工作基点。　‘　作者简介：彭　程，１９７８￣＆，男，湖南汩罗人，２０ｌ０年毕业　２．２工作基点观测　于湖南工业大学土木工程专业，工程师。　待工作基点埋设稳定后方可观测。沉降观测基准　・８１・　２０１４年第１２期　ｉｉ【与　钍　２．４观测时间和密度　２０１４年１２月　点采用金紫山风电场设计及施工阶段的高程控制网点，　作为监测风机沉降位移的首级高程基准点。考虑到风　电场范围大，基准点至工作基点距离远，地形起伏较　大，如果采用水准测量，线路较长，工作量大，可能　难以进行高效率水准测量作业。本工程主要使用电磁　波测距三角高程测量方法替代四等水准测量对每台风　机的工作基点进行测量，采用中间设站观测方式ｔ２３，　求得每台风机２个工作基点高程。测量中严格按照　ＧＢ５００２６—２００７工程测量规范中电磁波测距高程导线　测量规范要求进行。工作基点的观测线路主要采用附　合导线和闭合导线的形式进行。　２．３风机基础沉降观测点布置和观测方案　根据设计要求，风机基础沉降观测点布置主要依　盛行风方向进行布置，从金紫山全年风向玫瑰图上来　看，主要分为春夏季风和秋冬季风盛行方向，其余两　点为垂直盛行风方向布置。春夏季主要风向为西南偏　南方向，秋冬季方向为东北偏北方向，其中东北偏北　方向为ＪＣ０１号点，逆时针顺序布置，最后东南方向点　号为ＪＣ０４。　本工程风机基础沉降观测采用一等水准测量，对　每台风机单独进行沉降观测。观测严格按一等水准测　量要求进行，观测仪器主要采用通过检测的瑞士徕卡　公司ＤＮＡ０３型电子数字水准仪（配２　ｉｎ铟瓦钢尺、专　用数据分析处理软件）进行观测，精度０．３　ｍｍ／ｋｍ，　电子测量最小读数０．０１　ｍｍ。　风机基础沉降监测点观测顺序：往测先从一个风　机工作基点出发，依次经过４个风机沉降监测点，回　到另一个工作基点，组成附合水准路线；然后在不同　时间段，以相反次序进行返测。　ａ）基础浇筑完成后，待监测点稳定后进行初始值　观测。初始值应连续进行２次独立观测，检查２次观测　值较差不超标的情况下，取２次结果的中数作为沉降　测量的初始观测值；　ｂ）在风机尚未回填前每月进行观测１次，来检查　由于基础自重产生的沉降量；　Ｏ　１　２　３　ｃ）风机基础回填后观测。基础回填后和塔筒吊装　前每月观测１次，检查基础自重和回填土压力产生的　沉降量；　ｄ）塔筒吊装后观测。塔筒吊装后和风机运行前每　月观测１次，来检查永久荷载（塔筒和机舱的重量、　基础自重、回填土重）对基础产生的沉降量；　ｅ）风机运行以后第１个月观测１次，观测１　ａ周期　后，如果每台机组沉降速率小于０．０２　ｍｍ／ｄ时，可以　每一季度观测１次；　０当遇到极端天气或发现观测结果异常时，应加　密观测。　３资料分析　ａ）外业观测完成后，严格按照一等水准测量规范　平差，计算出每一个监测点的高程，将每一期高程进　行统计对比，求得每一期变化值及变化速率。主要对　风机运行实时监测，来保证风机运行时安全；　ｂ）金紫山风电场风机主要布置在山脊梁上，选取　其中具有代表性的１３讽机监测资料，对风机沉降过程　作出分析。　从图１风机监测点位移过程线图可看出风机基础　沉降位移变化情况。　■　●　■　曩　暑　由Ｉ　ｌ１　Ｑ　１　＼　、　ｒ　／　奇　一　ｎ　畏　日　Ｙ　、　甘　丑　垂　口　曩　ｅ　８　ｅ　Ｌ　Ｊ　。，（　ｒ　日　且　／　位移值符号为　廿　８　＿ｄ　厶　・Ａ　日　爸　’（　吉　“§　ｏ－　－ｏ　＼　＋”表示测点　下沉。“一”表示　测点上升　图１　１３　风机监测点位移过程线图　・８２・　２０１４年第１２期　彭程：金紫山风电场风机基础沉降观测与资料分析　２０１４年ｌ２月　（ａ）１３讽机基坑开挖后，基础面为微风化硬质岩石　表面，破碎不明显，地质情况良好；　（ｂ）２０１０年１２月底１３　风机完成浇筑后，２０１１年１月　份对其进行了初始值观测；　（ｃ）基础浇筑完成后，由于基础自重，在２０１１年２　月至４月之间出现了下沉现象，最大下沉值为０．８６　ｍｍ，　整个基础下沉较均匀；　（ｄ）２０１１年５月风机基础在回填后，由于自重和回　监测点基本在最大下沉值和最小下沉值之间波动。从　整个监测点位移过程线中发现，每年盛行风变换方向　时，风机基础最大沉降值点和最小沉降值点也随着风　向改变，呈有规律变化。虽然最大沉降值点和最小沉　降值点不断随着风向改变而变化，但整个风机基础倾　斜值基本位于允计范围内波动，说明风机运行是安全　和可控的。随着观测日期不断延续，风机基础下沉速　率变得越来越小，但风机基础沉降规律随道风向改变　填土压力，风机基础继续出现一定程度下沉，但下沉　的规律始终不会改变。　不很明显，而且均匀，下沉速率比较缓和，没有出现　明显不均匀沉降；　４结语　（ｅ）２０１１年９月风机吊装完成后，由于风机塔筒和　风机机舱的重量及风叶重量和朝向，出现了明显下沉，　通过近２　ａ风机运行情况来看，由于风机基础开　始受到基础自重、回填土压力、上部风机塔筒及机舱　下沉速率较明显。其中位于东南方向的１３ＪＣ０４点（风　的竖向压力，基础刚开始出现下沉是正常现象，特别　机静止状态下与风叶同向）下沉值达到７．９８　ｍｍ，根　是当风机吊装完成后，下沉速率明显加快。当运行到　据实际测量成果可看出，当风机还未运行时（风叶静　一段时间后，基础下沉主要与风向呈规律性变化。通　止时），与风叶同方向下沉较多，与风叶相反方向下　过对风机基础长期监测，为以后风电站风机安全运行　沉较少，与风叶朝向垂直两方向的监测点下沉量基本　提供了可靠依据。　．　位于最大下沉值和最小下沉值之间。同样，由于风叶朝　随着技术不断进步，采取更先进、精度更高、更　向原因基础出现了倾斜，倾斜值均在允许值范围内；　完善的观测手段来对风机基础进行监测（如静力水准　（０２０１　１年１　１月１３讽机正式投产运行。风机运行后　测量）。目前金紫山主要通过对风机基础沉降变形监　监测数据表明：当经过一个时间段后，风机下沉基本　测，来反应风机塔筒倾斜度，以后还可通过在风机塔　不明显，下沉趋向稳定状态，风机沉降呈规律性变　筒内安装测斜仪来监测风机塔筒倾斜值，验算风机基　化，主要与风向呈规律变化（风机机头具有对风功　础不均匀沉降的真实性，进一步保证高山风电风机机　能，风叶与风向基本同向）。春夏季西南风盛行，风　组安全运行。　叶朝向西南方向偏多，由于风的水平推力作用，使得　参考文献：　风机塔筒与风方向呈同方向倾斜，具体表现为位于西　［１］付文俊．金紫山风电场内道路设计［Ｊ］．红水河，２０１１，３０（５）：　南方向（主风方向）的监测点上升，位于东北方向的　１４７－１５１．　监测点下沉，垂直于盛行方向的监测点基本在最大下　［２］杨晓明，杨帆，宋玮，等．中间法电磁波测距三角高程代　沉值和最小下沉值之间波动。秋冬季东北风盛行，风　替精密水准测量的研究［Ｊ］．测绘科学，２０１２，３７（２）：１８２—　叶朝向东北方向偏多，同样位于东北方向的监测点上　１８４．　升，位于西南方向的监测点下沉，垂直于盛行方向的　（责任编辑：高志凤）　０●　，ｏ●０●０●０●ｏ●ｏ●０●ｏ●ｏ●＜＞●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●０●０●ｏ●０●＜＞●０●＜＞●０●＜＞●＜＞。０●０●０●◇●ｏ●ｏ●◇●＜＞。０●０●０‘０●◇●０●０●０●ｏ●０●０●０●０●ｏ●　（上接５１页）　维修中，一定要按照规范要求进行。不带电检修，不　升速度明显加快，其中以低压供电系统引发的安全事　随意搬动防爆器。　故居多。为了保障煤矿经济效益及煤矿工人人身安　４．４对于谐波污染　危，建立完善的预防机制有效防治事故发生，已成为　运用有效滤波器，ＬＣ滤波器能对谐波产生一定抑　了煤矿企业工作中的首要问题，科学合理地进行设计　制作用，从而净化电网环境，提高供电质量。在滤波器　和操作，以集体利益为中心，这样才能实现经济效益　使用过程中要根据谐波产生的不同类型具体区别对待。　与社会效益双赢。　５结语　参考文献：　［１］陈群宾，张钰煜，张占房，等．煤矿井下低压供电系统远方漏　新的时期，中国煤矿企业发展速度也在不断提　电试验装置的研究与应用［Ｊ］．煤矿现代化，２０１１（０１）：７３＿７４．　高，为了满足不断上升的市场需求，在提高煤矿产量　［２］袁贵奇．提高煤矿供电安全可靠性综合措施的探讨［Ｊ］．科技　与质量的同时，保证其各项生产安全进行也是非常必　与企业，２０１３（１Ｉ）：Ｈ９—１２０．　要的。从近些年来中国煤矿事故发生几率来看，其上　（责任编辑：高志凤）　・８３・