1.產品概況

隨著國家能源結構轉型和對新能源領域發展的重視，風力發電產業得到了快速發展。風電機組數量逐年增加，每年為社會提供可觀綠色能源。同時，風電場的大量建設，也存在著風電場運行安全事故頻發的問題。隨著風電技術的發展，尤其是超高柔性塔筒得以大批量運用推廣，然而柔塔也帶來了共振、渦激振動等風險。隨著存量機組使用年限加長，塔筒螺栓失效，基礎開裂、不均勻沉降等成為僅次于風電機組安全鏈失效的風險點。這些安全隱患是個漫長的緩變過程，中期難以準確發現，一旦無法及時發現，可能造成倒塔等嚴重事故，存在著經濟損失大、人員傷亡風險高的問題，負面影響尤為突出。因此，行業內迫切需要對塔筒的安全與健康狀態進行在線實時監測。

圖 1 風電機組倒塔案例

1.1系統原理

針對風力發電行業內塔筒安全問題，陜西中科啟航開發出一套塔筒安全監測系統，用于風電機組塔筒傾斜狀態、基礎沉降狀態、塔筒相對晃動及振動的塔筒狀態監測系統，通過自主開發的專業計算軟件實時計算塔筒傾斜、基礎不均勻沉降與塔筒相對位移實時變化。系統采用高精度的傳感器對風機的塔筒進行、有效地實時監測，通過邊緣計算單元實時、同步、高速采集傳感器數據，利用數據處理和計算分析功能，準確輸出塔筒傾斜、基礎沉降和塔筒晃動幅度。

該系統不僅能夠為業主及維護方提供的塔筒傾斜狀態、基礎姿態，還能實現對塔筒共振、塔筒異常振動和塔基傾斜狀態的異常識別，實現有效預警監測。

1.2硬件說明

風力發電機組塔筒安全監測系統由相對位移傳感器MT18、傾角儀MT200、邊緣采集單元和風場中控室的服務器組成。風機端邊緣采集單元進行傳感器數據采集，并通過風場環網將數據傳輸至風場服務器拉格朗日系統，可實現數據的存儲、分析、顯示。通訊協議為ModubsTCP，采樣頻率為20Hz。同時系統平臺運行多種預警算法，通過故障診斷模型實現異常狀態的監測及預警。

具體配置如下圖所示。

圖 2 標準版塔筒安全監測系統圖

2.傳感器安裝

塔筒內部MT18相對晃動傳感器根據機組信息部署在塔頂法蘭連接處低1米位置，傳感器自帶磁性底座，直接安裝在主風向位置，同時標記當前偏航位置和偏航位置的變化方向（左加右減）。如下圖所示。

圖 3 塔筒相對晃動傳感器安裝圖示

針對柔塔機組根據實際需求部署2個相對晃動傳感器。個傳感器傳感器安裝位置位于塔頂法蘭連接處低1米位置。第二個傳感器安裝在70%塔筒高度位置附近，在70%塔筒位置往上或往下尋找適合安裝高度位置。傳感器都安裝在主風向位置。

以塔筒底面為基準，記錄位移傳感器的安裝高度值和安裝位置對應的偏航位置。如圖所示。

圖 4塔筒相對晃動傳感器安裝圖示

圖 5塔筒相對晃動傳感器安裝圖示

塔筒傾角傳感器MT200安裝在底法蘭主風向上，用于測量基礎傾斜程度。安裝時確保支架處于水平狀態。

圖 6傾角傳感器安裝圖示