风电机组塔筒及塔基状态光纤监测分析系统

1.产品背景

在风电场的设备管理中，风电机组的安全运行是设备管理中首要考虑的问题。由于风电机组地处野外，不能实现实时设备外观的检查，特别是对于存在地质隐患的区域，如泥石流、矿山开采、地震等自然灾害，目前现场无法实现进行事前预控。此外，风电机组的主要设备均运行在几十米高的塔架上方，在风速、重力、叶片扭力的作用下，风电塔筒的螺栓和焊缝能否承受住设计载荷，特别是在极端风速下实现挺稳定机及塔筒安全，均已成为风电行业所重视的课题。

2.方案内容

风电机组塔筒及塔基状态光纤监测系统主要有塔筒顶部传感器、底部传感器、光纤解调仪、光纤跳线分线盒等几部分组成，系统通过安装到风电塔筒上的传感器，定点采集塔筒的振动和倾斜、基础沉降以及塔筒应力等各项数据，并将数据传输到塔筒底部的光纤解调仪进行数据处理，解调仪通过CAN总线将处理后的数据送至主控系统。

图 1：塔筒及塔基状态光纤监测系统图

3.解决问题

风电机组塔筒及塔基状态光纤监测系统通过对塔筒的振动、倾角等信号进行实时监测和分析，并结合偏航、风速、功率等风机运行工况，跟踪塔筒刚度变化和基础沉降，及时发现塔筒连接螺栓预紧力不足、塔筒刚度劣化、基础开裂、基础不均匀沉降、锚杆断裂等问题，指导塔筒检修和维护。

4.比较优势

风电机组塔筒及塔基状态光纤监测系统采用全光纤传感器，与传统电信号传感器相比，光纤传感器传数据达、损耗少，物理性稳定，不受电、磁干扰，在恶劣的环境中仍能正常使用，且正常使用寿命可达20-30年，弥补了一般电信号传感器需定期进行零点标定的缺点，安装方便，接口少。全光纤式风电机组在线监测系统主要优势如下:

+ 全光探测，不受电、磁干扰；

+ 稳定的长期测量，无零点漂移，无需重新校准；

+ 系统设备数量少、集成度高、通讯接口少、布置简单；

+ 实时性好；

+ 低成本，系统性价比高，生命周期长，后期维护量小；

5.成功应用

风电机组塔筒及塔基状态光纤监测系统由于其系统优越性和适用性，已在厦门等地的分点击组塔筒监测中得到成功安装和使用。