在当今绿色能源的浪潮中,风力发电作为主力军之一,正以迅猛之势在全球各地的山川、平原与海上蓬勃发展。高耸入云的风电塔筒,宛如钢铁巨人,承载着风力发电的核心使命,将风能转化为清洁电能,源源不断地输入电网。然而,这些矗立在天地间的塔筒,在长期服役过程中,却面临着诸多挑战,其中振动问题尤为突出。
双技护塔,数据预警
风既是风电塔筒的 “工作伙伴”,也是引发振动的主要“元凶”。风吹过塔筒时会形成复杂气流,当风速、风向达到特定条件,气流会在塔筒后方周期性脱落漩涡,即 “卡门涡街” 现象;若漩涡脱落频率与塔筒固有频率接近,便会引发共振,导致涡激振动。
此外,阵风、风切变等不稳定风况,会让塔筒承受不规则载荷:阵风瞬间加大受力,导致塔筒剧烈晃动;风切变则使塔筒不同高度受力不均,引发扭曲振动——就像细长的筷子在不均外力下“瑟瑟发抖”。
小振动,大威胁
长期处于振动状态下的风电塔筒,就像一个不停被摇晃的积木塔,其结构会逐渐出现疲劳损伤。振动使得塔筒的金属材料承受交变应力,在焊缝、螺栓连接等部位,这种应力集中现象更为明显。随着时间的推移,这些部位会逐渐出现微小裂纹,并不断扩展。
据相关研究表明,在某些极端振动条件下,风电塔筒的疲劳寿命可能会缩短数年甚至数十年,大大增加了更换塔筒的成本和难度。
为塔筒“把脉问诊”
为及时应对风电塔筒振动问题,先进监测技术已逐步应用,主流分为两类:
1、传感器监测:在塔筒底部、中部、顶部等关键部位,安装加速度、位移传感器,实时采集振动数据并传至后台分析,如同“小卫士”捕捉塔筒每一次“颤动”;
2、光纤监测:利用光纤特性,在塔筒内/表面铺设光纤,通过监测光纤应变变化间接获取振动信息,兼具抗干扰强、精度高、可分布式监测优势。
仅采集数据不够,还需深入分析挖掘风险:借助大数据、人工智能技术,监测系统可处理海量数据并建模,识别塔筒正常与异常振动特征;一旦振动数据超范围,系统会立即预警,运维人员可依预警快速判断故障类型与位置,及时处理。
延长塔筒“寿命密码”
精准振动监测能帮风电场运维人员,根据塔筒实际运行状态制定科学运维策略:对振动小、状态良好的塔筒,可适当延长巡检周期,减少不必要的人力物力投入;对振动异常的塔筒,则需增加巡检频次,及时安排维修保养。
同时,监测还能提前发现塔筒潜在故障隐患,为预防措施争取宝贵时间:通过分析长期监测数据,可预测塔筒结构疲劳、螺栓松动等趋势,一旦发现参数呈现不良变化,运维人员就能提前安排维修或更换部件,避免故障发生与扩大。
共探监测技术新未来
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