風(fēng)機(jī)塔架，作為支撐風(fēng)機(jī)葉片與機(jī)艙的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，需承受巨大的風(fēng)力、重力以及復(fù)雜的動(dòng)態(tài)載荷，同時(shí)還要抵御雷電、風(fēng)暴等自然災(zāi)害的侵襲。一旦塔架出現(xiàn)垂直度偏差、水平位移或者沉降異常，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性就會(huì)受到威脅，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)倒塔等災(zāi)難性事故，造成難以估量的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患 。所以，精準(zhǔn)的觀測(cè)工作對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題、預(yù)防事故發(fā)生有著不可或缺的意義。 接下來，讓我們一同深入大唐某風(fēng)機(jī)塔架的觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，揭開這項(xiàng)工作的神秘面紗。
垂直度，簡(jiǎn)單來說，就是風(fēng)機(jī)塔架相對(duì)于垂直基準(zhǔn)線的偏離程度 。在理想狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)塔架應(yīng)與地面保持嚴(yán)格垂直，這樣才能使風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中均勻受力，確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。一旦塔架出現(xiàn)垂直度偏差，哪怕只是極其微小的角度，都會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生一系列嚴(yán)重影響。
從力學(xué)角度來看，垂直度偏差會(huì)改變風(fēng)機(jī)的受力分布。原本均勻作用在塔架上的風(fēng)力、重力等載荷，會(huì)因?yàn)榇怪倍葐栴}而集中在塔架的某些局部區(qū)域，使得這些部位承受遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力 。長(zhǎng)期處于這種不均衡的受力狀態(tài)下，塔架結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸出現(xiàn)疲勞損傷，大大縮短其使用壽命。比如，當(dāng)塔架向一側(cè)傾斜時(shí)，靠近傾斜方向的塔壁會(huì)承受更大的壓力，而另一側(cè)則承受更大的拉力，這種不均勻的應(yīng)力容易導(dǎo)致塔架材料出現(xiàn)裂縫，隨著時(shí)間的推移，裂縫不斷擴(kuò)展，最終可能引發(fā)塔架斷裂等嚴(yán)重事故。
在風(fēng)機(jī)的運(yùn)行過程中，垂直度偏差還會(huì)引發(fā)振動(dòng)問題。風(fēng)機(jī)的葉片在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生周期性的激振力，正常情況下，垂直的塔架能夠有效地將這些激振力傳遞和分散，使風(fēng)機(jī)保持平穩(wěn)運(yùn)行。但如果塔架垂直度不足，激振力就無(wú)法均勻傳遞，從而引發(fā)塔架的異常振動(dòng)。這種振動(dòng)不僅會(huì)影響風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率，導(dǎo)致發(fā)電量波動(dòng)，還會(huì)進(jìn)一步加劇塔架結(jié)構(gòu)的疲勞損壞，形成惡性循環(huán) 。想象一下，一個(gè)垂直度有問題的風(fēng)機(jī)，就像一個(gè)站立不穩(wěn)的巨人，在強(qiáng)風(fēng)的吹拂下，不斷搖晃、顫抖，隨時(shí)都有倒下的危險(xiǎn)。
水平度主要描述的是風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)平面相對(duì)水平基準(zhǔn)面的平行程度，它關(guān)乎著風(fēng)機(jī)整體的穩(wěn)定性。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)就如同高樓大廈的地基，只有基礎(chǔ)保持良好的水平度，風(fēng)機(jī)才能穩(wěn)穩(wěn)地矗立在地面上，正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
如果風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的水平度出現(xiàn)偏差，可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)塔架在安裝過程中就無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的垂直度要求 。即使在安裝時(shí)通過一些臨時(shí)措施勉強(qiáng)使塔架垂直，但由于基礎(chǔ)的不平整，風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中仍然會(huì)受到額外的扭矩和剪切力作用。這些額外的力會(huì)對(duì)塔架與基礎(chǔ)的連接部位造成嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致連接螺栓松動(dòng)、基礎(chǔ)混凝土開裂等問題，進(jìn)而影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行 。例如，在一些山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)，由于地形復(fù)雜，基礎(chǔ)施工難度較大，如果在基礎(chǔ)澆筑過程中沒有嚴(yán)格控制水平度，就容易出現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后基礎(chǔ)下沉不均勻，塔架傾斜的情況。
此外，水平度不佳還會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響 。風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)是將葉片捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并最終傳遞給發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件，其正常運(yùn)行依賴于各部件之間精確的對(duì)中。如果風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)不水平，會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)的各部件發(fā)生偏移，使得齒輪之間的嚙合不均勻，軸承的負(fù)荷分布不均，從而加速傳動(dòng)系統(tǒng)部件的磨損，增加故障發(fā)生的概率，降低風(fēng)機(jī)的可靠性和使用壽命。這就好比一輛汽車，如果四個(gè)輪子不在同一水平面上，行駛過程中不僅會(huì)顛簸，還會(huì)對(duì)輪胎、懸掛系統(tǒng)等造成額外的損耗，影響行車安全和車輛壽命。
沉降觀測(cè)是指通過一系列專業(yè)的測(cè)量方法和儀器，對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及其周邊地基的下沉情況進(jìn)行持續(xù)、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，獲取風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降數(shù)據(jù) 。這些數(shù)據(jù)就像一面鏡子，能夠直觀地反映出風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)下方地基的穩(wěn)定性狀況。
風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降通常是由多種因素引起的，如地基土的性質(zhì)、地下水位的變化、基礎(chǔ)的承載能力以及風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)荷載等 。如果地基土的壓縮性較高，在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的重壓下，就容易發(fā)生沉降。當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，地基土的有效應(yīng)力增加，也會(huì)導(dǎo)致地基沉降 。而風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大動(dòng)荷載會(huì)不斷作用于基礎(chǔ)，長(zhǎng)期積累下來，也可能引起基礎(chǔ)沉降。
通過對(duì)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析，我們可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)地基的異常沉降情況 。當(dāng)沉降速率超過一定范圍，或者各觀測(cè)點(diǎn)之間的沉降差異過大時(shí)，就表明地基可能存在潛在的問題，如地基土的不均勻壓縮、局部土體的破壞等 。這些問題如果得不到及時(shí)處理，隨著沉降的進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)塔架傾斜、水平度超標(biāo)，最終威脅到風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行 。比如，在某些軟土地基上建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)，由于軟土的特性，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在運(yùn)行初期可能會(huì)出現(xiàn)較大的沉降，如果不能及時(shí)監(jiān)測(cè)并采取相應(yīng)的加固措施，隨著時(shí)間的推移，沉降可能會(huì)持續(xù)發(fā)展，最終導(dǎo)致風(fēng)機(jī)倒塌。所以，沉降觀測(cè)是預(yù)防風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)因沉降問題而引發(fā)安全事故的重要手段，能夠?yàn)榧皶r(shí)采取地基加固、調(diào)整等措施提供有力的數(shù)據(jù)支持，保障風(fēng)機(jī)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
1. 全站儀前方交會(huì)法：全站儀前方交會(huì)法是一種較為常用的非接觸式測(cè)量方法，它通過在地面上選擇兩個(gè)合適的觀測(cè)點(diǎn)，利用三角函數(shù)原理來計(jì)算風(fēng)機(jī)塔架頂部和底部中心的坐標(biāo)，從而得出塔架的垂直度偏差 。具體操作步驟如下：
? 觀測(cè)點(diǎn)選擇：在距離風(fēng)機(jī)塔架約 1.5 倍其高度的水平距離處，挑選兩個(gè)便于觀測(cè)且相互通視的點(diǎn) A 和 B。這兩點(diǎn)與風(fēng)機(jī)塔架應(yīng)大致成 90° 角，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。例如，若風(fēng)機(jī)塔架高度為 80 米，那么觀測(cè)點(diǎn) A 和 B 與塔架的距離應(yīng)在 120 米左右。同時(shí)，要確保觀測(cè)點(diǎn)周圍視野開闊，沒有遮擋物影響觀測(cè)視線。
? 儀器架設(shè)：在觀測(cè)點(diǎn) A 和 B 處分別架設(shè)全站儀，并進(jìn)行精確整平、對(duì)中操作，使儀器處于最佳觀測(cè)狀態(tài) 。在架設(shè)過程中，需嚴(yán)格按照全站儀的操作規(guī)程進(jìn)行，確保儀器的穩(wěn)定性和精度。例如，使用光學(xué)對(duì)中器或激光對(duì)中器，將全站儀的中心精確對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)，然后通過調(diào)節(jié)腳螺旋，使儀器的水準(zhǔn)氣泡居中，保證儀器的水平度。
? 角度測(cè)量：在控制點(diǎn) A 處，全站儀瞄準(zhǔn)風(fēng)機(jī)塔架頂部的某一點(diǎn)，測(cè)量出該點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn) A 和 B 連線之間的夾角 α；同樣，在控制點(diǎn) B 處，全站儀瞄準(zhǔn)風(fēng)機(jī)塔架頂部的同一點(diǎn)，測(cè)量出該點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn) B 和 A 連線之間的夾角 β 。為了提高測(cè)量精度，每個(gè)角度需測(cè)量多次，一般不少于 3 次，并取平均值作為最終測(cè)量結(jié)果。
? 坐標(biāo)計(jì)算：根據(jù)測(cè)量得到的角度 α、β 以及觀測(cè)點(diǎn) A 和 B 的已知坐標(biāo)，利用前方交會(huì)計(jì)算公式，計(jì)算出風(fēng)機(jī)塔架頂部中心的坐標(biāo)（X1，Y1） 。同理，通過測(cè)量塔架底部相應(yīng)點(diǎn)的角度，計(jì)算出塔架底部中心的坐標(biāo)（X2，Y2） 。公式如下：
X_1=\frac{X_A\cot\beta + X_B\cot\alpha + Y_B - Y_A}{\cot\alpha + \cot\beta}
Y_1=\frac{Y_A\cot\beta + Y_B\cot\alpha + X_A - X_B}{\cot\alpha + \cot\beta}
（其中，X_A、Y_A為觀測(cè)點(diǎn) A 的坐標(biāo)，X_B、Y_B為觀測(cè)點(diǎn) B 的坐標(biāo)，\alpha、\beta為測(cè)量得到的角度）
? 垂直度計(jì)算：根據(jù)計(jì)算得到的塔架頂部和底部中心的坐標(biāo)，計(jì)算出兩點(diǎn)之間的水平偏移量\Delta X和\Delta Y，然后利用勾股定理計(jì)算出總的水平偏移量L=\sqrt{\Delta X^2+\Delta Y^2} 。最后，根據(jù)塔架的高度 H，計(jì)算出垂直度h = L / H 。例如，如果計(jì)算得到的水平偏移量為 50 毫米，塔架高度為 80 米（即 80000 毫米），那么垂直度h = 50 / 80000 = 0.000625，即塔架垂直度偏差為 0.625‰ 。
1. 三點(diǎn)畫圓法：三點(diǎn)畫圓法是利用在風(fēng)機(jī)塔架同一高度截面上選取三個(gè)點(diǎn)，通過測(cè)量這三個(gè)點(diǎn)到塔架底部某一基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，來確定該截面圓心的位置，進(jìn)而計(jì)算出塔架的垂直度 。具體操作步驟如下：
? 測(cè)點(diǎn)布置：在風(fēng)機(jī)塔架頂部和底部同一高度的截面上，均勻選取三個(gè)點(diǎn)，分別標(biāo)記為 P1、P2、P3 。這三個(gè)點(diǎn)應(yīng)盡量分布均勻，例如在圓周上間隔 120° 分布，以保證測(cè)量結(jié)果的代表性。同時(shí)，在塔架底部確定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn) O，作為測(cè)量的起始點(diǎn) 。
? 距離測(cè)量：使用全站儀或其他測(cè)量工具，分別測(cè)量出三個(gè)測(cè)點(diǎn) P1、P2、P3 到基準(zhǔn)點(diǎn) O 的距離，記為L_1、L_2、L_3 。在測(cè)量過程中，要注意測(cè)量工具的精度和測(cè)量方法的準(zhǔn)確性，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。例如，使用全站儀進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，要保證儀器的對(duì)中、整平精度，以及測(cè)量視線的通暢。
? 圓心計(jì)算：根據(jù)測(cè)量得到的三個(gè)距離L_1、L_2、L_3，利用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出該截面的圓心位置O' 。具體計(jì)算方法可以通過建立數(shù)學(xué)模型，利用三角形的幾何關(guān)系來求解 。例如，可以先根據(jù)三個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的三角形，計(jì)算出三角形的外接圓半徑 R，然后根據(jù)圓心與三個(gè)點(diǎn)的距離關(guān)系，確定圓心的坐標(biāo) 。
? 垂直度計(jì)算：計(jì)算出塔架頂部和底部截面圓心的水平偏移量\Delta X和\Delta Y，然后利用勾股定理計(jì)算出總的水平偏移量L=\sqrt{\Delta X^2+\Delta Y^2} 。最后，根據(jù)塔架的高度 H，計(jì)算出垂直度h = L / H 。與全站儀前方交會(huì)法類似，通過這種方法可以準(zhǔn)確地得到風(fēng)機(jī)塔架的垂直度偏差 。
1. 水準(zhǔn)儀測(cè)量：水準(zhǔn)儀測(cè)量是一種傳統(tǒng)且常用的水平度觀測(cè)方法，它基于水平視線測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間高差的原理，來確定風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的水平度 。具體操作步驟如下：
? 儀器架設(shè)：在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)附近選擇一個(gè)穩(wěn)固的位置架設(shè)水準(zhǔn)儀，確保儀器在觀測(cè)過程中不會(huì)發(fā)生位移或晃動(dòng) 。例如，選擇在基礎(chǔ)旁邊的堅(jiān)實(shí)地面上，使用三腳架將水準(zhǔn)儀架設(shè)平穩(wěn)，并通過調(diào)節(jié)腳螺旋使水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)氣泡居中，保證儀器的水平狀態(tài) 。
? 測(cè)點(diǎn)布置：在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)環(huán)法蘭面上，均勻選取多個(gè)測(cè)點(diǎn)，一般根據(jù)法蘭直徑大小確定，通常選取 8 - 12 個(gè)測(cè)點(diǎn)，按圓周等分布置 。這些測(cè)點(diǎn)應(yīng)能全面反映基礎(chǔ)環(huán)法蘭面的水平情況 。例如，對(duì)于直徑較大的基礎(chǔ)環(huán)，可適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量，以提高測(cè)量的精度 。
? 測(cè)量讀數(shù)：將水準(zhǔn)尺分別立在各個(gè)測(cè)點(diǎn)上，通過水準(zhǔn)儀讀取水準(zhǔn)尺上的讀數(shù) 。為了減少誤差，每個(gè)測(cè)點(diǎn)需測(cè)量 3 次取平均值 。在測(cè)量過程中，要注意保持水準(zhǔn)尺的垂直，避免傾斜導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確 。例如，使用帶有水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)尺，在立尺時(shí)確保水準(zhǔn)器氣泡居中，保證水準(zhǔn)尺垂直于地面 。
? 數(shù)據(jù)處理：根據(jù)測(cè)量得到的各個(gè)測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)，計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的高差 。通常選擇其中一個(gè)測(cè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，將其他測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)與基準(zhǔn)點(diǎn)讀數(shù)相比較，得到高差 。然后，根據(jù)高差數(shù)據(jù)繪制水平度偏差曲線圖，直觀地展示基礎(chǔ)環(huán)法蘭面的水平度情況 。通過分析曲線圖，可以確定最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的位置，并計(jì)算出整體平面度誤差 。例如，如果基準(zhǔn)點(diǎn)讀數(shù)為 1.500 米，某測(cè)點(diǎn)讀數(shù)為 1.505 米，那么該測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的高差為 0.005 米 。
1. 專用測(cè)量裝置測(cè)量：除了水準(zhǔn)儀測(cè)量外，還可以使用一些專用的測(cè)量裝置來檢測(cè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的水平度，如電子水平儀、激光水平儀等 。這些專用測(cè)量裝置具有高精度、自動(dòng)化程度高、測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn) 。以電子水平儀為例，其操作步驟如下：
? 設(shè)備準(zhǔn)備：選擇精度符合要求的電子水平儀，并確保其電量充足、功能正常 。在使用前，對(duì)電子水平儀進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性 。例如，按照電子水平儀的使用說明書，進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和精度校準(zhǔn)操作 。
? 測(cè)點(diǎn)布置：與水準(zhǔn)儀測(cè)量類似，在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)環(huán)法蘭面上均勻選取多個(gè)測(cè)點(diǎn) 。
? 測(cè)量操作：將電子水平儀放置在測(cè)點(diǎn)上，待儀器穩(wěn)定后，讀取儀器顯示的水平度數(shù)據(jù) 。電子水平儀會(huì)自動(dòng)測(cè)量并顯示出測(cè)點(diǎn)相對(duì)于水平基準(zhǔn)面的傾斜角度或高差，測(cè)量結(jié)果直接以數(shù)字形式顯示，直觀方便 。例如，電子水平儀顯示某測(cè)點(diǎn)的傾斜角度為 0.05°，表示該測(cè)點(diǎn)相對(duì)于水平基準(zhǔn)面有 0.05° 的傾斜 。
? 數(shù)據(jù)處理：將各個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄下來，通過數(shù)據(jù)分析軟件或手動(dòng)計(jì)算，評(píng)估風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的水平度情況 。與水準(zhǔn)儀測(cè)量的數(shù)據(jù)處理方式類似，可以計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)之間的高差、繪制水平度偏差圖等 。同時(shí)，一些先進(jìn)的電子水平儀還可以直接與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸和分析處理，大大提高了工作效率 。
1. 水準(zhǔn)測(cè)量法：水準(zhǔn)測(cè)量法是沉降觀測(cè)中最基本、最常用的方法之一，它利用水準(zhǔn)儀測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差變化，來確定風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的沉降量 。具體操作步驟如下：
? 基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置：在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)周圍穩(wěn)定的區(qū)域設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，這些基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)不受風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降和外界因素的影響，能夠提供穩(wěn)定的高程基準(zhǔn) 。例如，選擇在遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的堅(jiān)硬巖石或穩(wěn)定的建筑物基礎(chǔ)上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn) 。同時(shí)，在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)上均勻布置觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)的位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的形狀、大小以及地質(zhì)條件等因素確定，一般在基礎(chǔ)的四個(gè)角和中心位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn) 。
? 儀器觀測(cè)：使用高精度水準(zhǔn)儀，按照一定的觀測(cè)路線，依次測(cè)量各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的高差 。在觀測(cè)過程中，要遵循 “從整體到局部、先控制后碎部” 的原則，確保觀測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性 。例如，先從基準(zhǔn)點(diǎn)開始，測(cè)量到第一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，再依次測(cè)量其他觀測(cè)點(diǎn)，形成一條閉合或附合水準(zhǔn)路線 。為了減少誤差，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的測(cè)量應(yīng)進(jìn)行多次，一般往返觀測(cè)或進(jìn)行偶數(shù)測(cè)站觀測(cè)，并取平均值作為最終測(cè)量結(jié)果 。
? 數(shù)據(jù)記錄與處理：詳細(xì)記錄每次觀測(cè)的時(shí)間、觀測(cè)點(diǎn)的編號(hào)、測(cè)量高差等數(shù)據(jù) 。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，計(jì)算出每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的沉降量 。沉降量等于本次觀測(cè)的高差減去上次觀測(cè)的高差 。通過繪制沉降量 - 時(shí)間曲線，可以直觀地了解風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的沉降變化趨勢(shì) 。例如，如果第一次觀測(cè)某觀測(cè)點(diǎn)的高差為 1.200 米，第二次觀測(cè)為 1.198 米，那么該觀測(cè)點(diǎn)的沉降量為 0.002 米 。
1. 基于圖像數(shù)據(jù)的三維模型分析法：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，基于圖像數(shù)據(jù)的三維模型分析法在沉降觀測(cè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用 。這種方法通過對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行多角度的圖像采集，利用計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建三維模型，然后通過分析模型中觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)變化來確定沉降量 。具體操作步驟如下：
? 圖像采集：使用高分辨率相機(jī)對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行全方位、多角度的拍攝 。拍攝時(shí)要保證光線充足、視角合適，確保能夠清晰地獲取基礎(chǔ)表面的特征信息 。例如，在不同的時(shí)間段、不同的光照條件下進(jìn)行拍攝，以獲取更全面的圖像數(shù)據(jù) 。同時(shí)，可以在基礎(chǔ)表面設(shè)置一些明顯的標(biāo)志點(diǎn)，便于在圖像分析中準(zhǔn)確識(shí)別和定位 。
? 三維模型構(gòu)建：將采集到的圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入到專業(yè)的三維建模軟件中，利用攝影測(cè)量原理和算法，構(gòu)建風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的三維模型 。在建模過程中，軟件會(huì)自動(dòng)識(shí)別圖像中的特征點(diǎn)，并通過計(jì)算這些特征點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系，生成三維模型 。例如，通過對(duì)多張圖像中同一標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別和匹配，確定該標(biāo)志點(diǎn)在三維空間中的坐標(biāo)，從而構(gòu)建出整個(gè)基礎(chǔ)的三維模型 。
? 沉降分析：在構(gòu)建好的三維模型中，選取需要監(jiān)測(cè)的觀測(cè)點(diǎn)，并記錄其初始坐標(biāo) 。隨著時(shí)間的推移，再次對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行圖像采集和三維模型構(gòu)建，通過對(duì)比不同時(shí)期模型中觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)變化，計(jì)算出觀測(cè)點(diǎn)的沉降量和沉降方向 。這種方法可以直觀地展示風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的整體變形情況，并且能夠?qū)A(chǔ)的微小變形進(jìn)行精確測(cè)量 。例如，通過軟件分析發(fā)現(xiàn)某觀測(cè)點(diǎn)在 Z 軸方向上的坐標(biāo)變化了 5 毫米，說明該觀測(cè)點(diǎn)在垂直方向上發(fā)生了 5 毫米的沉降 。
在完成大唐風(fēng)機(jī)塔架垂直度、水平及沉降觀測(cè)后，大量的原始數(shù)據(jù)涌入，這些數(shù)據(jù)如同未經(jīng)雕琢的璞玉，蘊(yùn)含著風(fēng)機(jī)塔架狀態(tài)的關(guān)鍵信息，但也夾雜著各種誤差和干擾。數(shù)據(jù)處理的第一步是數(shù)據(jù)清洗，通過仔細(xì)檢查和分析，識(shí)別并剔除那些明顯錯(cuò)誤或異常的數(shù)據(jù)點(diǎn)。例如，在垂直度觀測(cè)數(shù)據(jù)中，如果出現(xiàn)某個(gè)測(cè)量值與其他數(shù)據(jù)相差懸殊，且經(jīng)過核實(shí)并非測(cè)量方法或儀器故障導(dǎo)致，那么這個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)就可能是異常值，需要從數(shù)據(jù)集中去除 。這就好比在一堆珍珠中挑出那顆形狀、色澤都格格不入的石子，確保數(shù)據(jù)的純凈度。
數(shù)據(jù)清洗完成后，接下來進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。對(duì)于垂直度觀測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)全站儀前方交會(huì)法或三點(diǎn)畫圓法測(cè)量得到的角度、距離等原始數(shù)據(jù)，運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行精確計(jì)算，得出塔架的垂直度偏差數(shù)值 。在水平度觀測(cè)中，依據(jù)水準(zhǔn)儀或?qū)Ｓ脺y(cè)量裝置測(cè)量的讀數(shù)，計(jì)算出各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的高差，進(jìn)而確定基礎(chǔ)的水平度偏差 。沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)則通過前后兩次觀測(cè)高差的差值，計(jì)算出每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的沉降量 。這些計(jì)算過程就像是將璞玉按照精確的工藝進(jìn)行切割、打磨，使其逐漸呈現(xiàn)出清晰的輪廓和價(jià)值。
為了更直觀地展示數(shù)據(jù)特征，還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 。計(jì)算數(shù)據(jù)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值等統(tǒng)計(jì)量，這些統(tǒng)計(jì)量能夠反映數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)、離散程度等重要信息 。例如，通過計(jì)算沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，可以了解各觀測(cè)點(diǎn)沉降量的波動(dòng)情況，標(biāo)準(zhǔn)差越大，說明沉降量的離散程度越高，可能意味著地基的不均勻沉降較為明顯 。同時(shí)，繪制數(shù)據(jù)分布圖，如垂直度偏差的頻率直方圖、沉降量的散點(diǎn)圖等，從圖形中可以更直觀地看出數(shù)據(jù)的分布規(guī)律和異常情況 。這一步就像是為打磨好的玉器進(jìn)行精細(xì)的雕刻和裝飾，使其價(jià)值得到更充分的體現(xiàn)。
趨勢(shì)分析是基于處理后的數(shù)據(jù)，通過繪制時(shí)間 - 沉降曲線、垂直度變化曲線等，深入分析風(fēng)機(jī)塔架在一段時(shí)間內(nèi)的變化趨勢(shì)，從而預(yù)測(cè)其未來可能出現(xiàn)的問題 。以時(shí)間 - 沉降曲線為例，在坐標(biāo)系中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示沉降量，將每次沉降觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)按照時(shí)間順序依次連接，形成一條連續(xù)的曲線 。如果曲線呈現(xiàn)出逐漸上升且斜率不斷增大的趨勢(shì)，說明風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的沉降速率在加快，可能存在地基不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)，需要密切關(guān)注并進(jìn)一步分析原因 。比如，在某些軟土地基上的風(fēng)機(jī)，隨著時(shí)間推移，地基土的壓縮性逐漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致沉降量不斷增加，從時(shí)間 - 沉降曲線上就可以清晰地看到這種變化趨勢(shì) 。
垂直度變化曲線則以時(shí)間為橫坐標(biāo)，垂直度偏差為縱坐標(biāo) 。通過觀察曲線的走向和波動(dòng)情況，可以判斷塔架垂直度的變化趨勢(shì) 。如果曲線出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，且偏差值逐漸超出正常范圍，可能預(yù)示著塔架結(jié)構(gòu)受到了異常的外力作用，如強(qiáng)風(fēng)、地震等，或者塔架自身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了損壞 。例如，在一次臺(tái)風(fēng)過后，對(duì)某風(fēng)機(jī)塔架進(jìn)行垂直度觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)垂直度變化曲線在臺(tái)風(fēng)過后出現(xiàn)了較大的波動(dòng)，且偏差值有所增大，這表明臺(tái)風(fēng)對(duì)塔架的垂直度產(chǎn)生了影響，需要進(jìn)一步檢查塔架結(jié)構(gòu)的完整性 。
除了繪制曲線進(jìn)行直觀分析外，還可以運(yùn)用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè) 。常用的模型有線性回歸模型、指數(shù)平滑模型等 。線性回歸模型假設(shè)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)是線性的，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的擬合，得到一個(gè)線性方程，從而預(yù)測(cè)未來的數(shù)據(jù)值 。指數(shù)平滑模型則更注重近期數(shù)據(jù)的影響，對(duì)不同時(shí)期的數(shù)據(jù)賦予不同的權(quán)重，能夠更好地適應(yīng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化 。通過這些模型的應(yīng)用，可以提前預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)塔架在未來一段時(shí)間內(nèi)的沉降量、垂直度偏差等參數(shù)，為運(yùn)維決策提供科學(xué)依據(jù) 。例如，利用線性回歸模型預(yù)測(cè)某風(fēng)機(jī)塔架在未來一年內(nèi)的沉降量，如果預(yù)測(cè)結(jié)果顯示沉降量將超過安全閾值，就需要提前制定地基加固等措施，以保障風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行 。
為了確保風(fēng)機(jī)塔架的安全運(yùn)行，需要設(shè)定合理的安全閾值，當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)超過這些閾值時(shí)，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以便采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理 。安全閾值的設(shè)定是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)而關(guān)鍵的工作，需要綜合考慮風(fēng)機(jī)塔架的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行環(huán)境、歷史數(shù)據(jù)以及相關(guān)的行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 。以垂直度為例，根據(jù)《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組驗(yàn)收規(guī)范》（GB/T 20319 - 2017）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，風(fēng)機(jī)塔架的傾斜率一般應(yīng)不超過 2.5‰ ，那么在實(shí)際監(jiān)測(cè)中，可以將 2‰作為預(yù)警閾值 。當(dāng)通過觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的塔架垂直度偏差超過 2‰時(shí)，系統(tǒng)立即觸發(fā)預(yù)警機(jī)制 。
預(yù)警系統(tǒng)可以采用多種方式發(fā)出警報(bào)，如聲光報(bào)警、短信通知、郵件提醒等 。一旦預(yù)警信號(hào)發(fā)出，運(yùn)維人員能夠迅速收到通知，并及時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)塔架的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估和處理 。對(duì)于輕微的異常情況，如垂直度偏差略超過預(yù)警閾值，但仍在安全范圍內(nèi)，可以增加觀測(cè)頻率，密切關(guān)注其變化趨勢(shì) 。同時(shí)，對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，檢查是否存在其他異常情況，如振動(dòng)加劇、發(fā)電量波動(dòng)等 。如果異常情況較為嚴(yán)重，如沉降量過大、垂直度偏差超出安全范圍等，應(yīng)立即停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)的檢查和評(píng)估 。通過無(wú)損檢測(cè)、結(jié)構(gòu)分析等手段，確定塔架結(jié)構(gòu)的損壞程度和潛在風(fēng)險(xiǎn)，并制定相應(yīng)的修復(fù)或加固方案 。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某風(fēng)機(jī)塔架的沉降量超過預(yù)警閾值且持續(xù)增大時(shí)，立即停機(jī)，采用地質(zhì)雷達(dá)等設(shè)備對(duì)地基進(jìn)行檢測(cè)，分析沉降原因，然后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果采取注漿加固、增加基礎(chǔ)支撐等措施，確保塔架的安全穩(wěn)定 。
風(fēng)機(jī)塔架垂直度、水平及沉降觀測(cè)，是保障風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要防線。通過對(duì)這些關(guān)鍵指標(biāo)的觀測(cè)，我們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)塔架在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的潛在問題，如垂直度偏差可能導(dǎo)致的受力不均、水平度異常引發(fā)的基礎(chǔ)不穩(wěn)定以及沉降過大帶來的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)等 。這些問題若不能及時(shí)察覺和處理，極有可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和能源供應(yīng)中斷 。
從實(shí)際案例中，我們更深刻地認(rèn)識(shí)到觀測(cè)工作的意義。某風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降異常，通過沉降觀測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，采取加固措施避免了倒塔事故；還有風(fēng)機(jī)垂直度偏差引發(fā)故障，依靠垂直度觀測(cè)得以解決 。這些都表明，精準(zhǔn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)就像醫(yī)生手中的診斷報(bào)告，為風(fēng)機(jī)的健康狀況提供了科學(xué)依據(jù)，使運(yùn)維人員能夠有的放矢地進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)工作，確保風(fēng)機(jī)始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，為清潔能源的穩(wěn)定供應(yīng)保駕護(hù)航 。
隨著科技的飛速發(fā)展，風(fēng)機(jī)塔架觀測(cè)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，未來有著廣闊的發(fā)展前景 。智能化、自動(dòng)化觀測(cè)將成為主流趨勢(shì)，各種先進(jìn)的傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)將深度融合應(yīng)用于觀測(cè)領(lǐng)域 。
在傳感器方面，高精度、高靈敏度的傳感器將不斷涌現(xiàn)，能夠更精準(zhǔn)地捕捉風(fēng)機(jī)塔架的微小變化 。例如，光纖傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)塔架內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變情況，為評(píng)估塔架結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)提供更全面的數(shù)據(jù) 。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和共享，運(yùn)維人員無(wú)論身處何地，都能通過手機(jī)、電腦等終端設(shè)備實(shí)時(shí)獲取風(fēng)機(jī)塔架的觀測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握其運(yùn)行狀態(tài) 。人工智能技術(shù)則可以對(duì)海量的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和挖掘，自動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)中的異常模式，實(shí)現(xiàn)故障的智能診斷和預(yù)測(cè) 。通過建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型，根據(jù)歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況，預(yù)測(cè)塔架未來可能出現(xiàn)的問題，并提前發(fā)出預(yù)警，為運(yùn)維決策提供更科學(xué)、更準(zhǔn)確的依據(jù) 。
無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)也將在風(fēng)機(jī)塔架觀測(cè)中發(fā)揮更大的作用 。無(wú)人機(jī)可以搭載各種先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，如高清攝像頭、紅外熱像儀、激光雷達(dá)等，快速、高效地對(duì)風(fēng)機(jī)塔架進(jìn)行全方位檢測(cè) 。多架無(wú)人機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)，通過編隊(duì)飛行和任務(wù)分配，提高檢測(cè)效率和覆蓋范圍 。同時(shí)，結(jié)合圖像識(shí)別和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，無(wú)人機(jī)巡檢獲取的數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)進(jìn)行處理和分析，快速識(shí)別塔架表面的裂縫、腐蝕、變形等缺陷，并生成詳細(xì)的檢測(cè)報(bào)告 。
未來，風(fēng)機(jī)塔架觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展將使觀測(cè)工作更加高效、精準(zhǔn)、智能，為風(fēng)電行業(yè)的安全發(fā)展提供更強(qiáng)大的技術(shù)支撐 。我們期待著這些新技術(shù)的不斷突破和廣泛應(yīng)用，為清潔能源事業(yè)的蓬勃發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量 。
