【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混塔筒的混凝土段的监测，具体涉及一种塔筒及塔筒基础监测系统和监测方法。
技术介绍
1、风力发电机组作为新能源的重要部分，其发展速度迅速。随着风资源开发的不断深入以及iii类、vi类风区的开发，风电机组塔筒的高度不断增加，因混塔筒具有发电量稳定、无需阻尼器、维护成本低、机组稳定性好等特点，混塔得到了越来越广泛的应用。混塔中分片式混凝土塔筒通过现场浇筑或预制形式生产，可以有效降低运输成本及采购成本。塔筒高度的不断增高及机组容量的不断提升，使塔筒受到由叶片传递过来的动态载荷也不断增加，并且沿着风力发电机组塔筒向下传递动态载荷，直至传递到基础，在该过程中，塔底及塔架承载着最终的载荷，机组载荷的变化及异常，可以集中体现在塔筒载荷的变化。当承受载荷超出设计范围，很可能会出现塔筒倾斜、基础沉降等现象，对于机组的安全运行将带来极大的风险。
2、而分片式混凝土塔筒由多段混凝土塔筒上下拼接而成，每段混凝土塔筒由两片以上拼接形成，接缝较多且混塔高度超过180m，当机组载荷超过塔筒承载能力或出现局部缺陷后，在接缝处表现尤为明显，因此对混塔筒的混凝土段塔筒及基础的监测对于机组的安全运行有着重要意义。传统的监测手段为人工观察风机基础沉降点及混凝土段的情况，受地理天气或人为素质等影响，会导致观测不及时或观测不准确。专利cn116517788a中公开了一种风电机组混凝土塔筒结构健康在线监测系统，包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和用户界面；其中数据采集模块包括倾斜传感器、加速度传感器、应变传感器和数据整理模块，倾斜传感器用于
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种塔筒及塔筒基础监测系统和监测方法，该监测系统对塔筒载荷、塔底沉降、塔筒基础开裂以及混凝土塔筒的横向和纵向接缝进行监测，并建立了各监测数据之间的复核关系，监测结果准确度高，能够及时预警并提前进行人工干预，确保机组安全运行。
2、实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：
3、一种塔筒及塔筒基础监测系统，安装于分片式混凝土塔筒和塔筒基础上，包括依次连接的传感器监测模块、采集模块和边缘计算模块，所述传感器监测模块包括：
4、载荷传感器，其在每节混凝土塔筒分段处的侧壁上均沿环向分布设置有多个，且每节混凝土塔筒分段处的其中一个载荷传感器安装于全年风向分布最多的方位处；
5、双轴向倾角传感器，其在塔筒底部连接法兰上或塔底基础面上布置有两个，两个双轴向倾角传感器的布置位置满足以下条件：a1、两个双轴向倾角传感器均位于以塔筒中心为圆心的圆周上，且两者之间的夹角为90°；a2、两个双轴向倾角传感器均监测水平方位x方向和y方向的倾角值；a3、其中一个双轴向倾角传感器的一个监测方向朝向全年风向分布最多的方位处；
6、拉线传感器，其包括导电感知线和通断监测单元，其中导电感知线布置于混凝土塔筒的横向接缝和纵向接缝处以及预埋于塔筒基础内的顶部，通断监测单元与导电感知线相连接并监测导电感知线的通断，通断监测模块与采集模块连接；
7、所述边缘计算模块与风机主控连接，将数据分析结果反馈给风机主控，风机主控针对危险信息进行远程报警。
8、所述横向接缝和纵向接缝处的导电感知线均沿接缝两侧蛇形分布，塔筒基础内预埋的导电感知线包括环向感知线和径向感知线，其中环向感知线以塔筒基础的中心为圆心分布埋设有多根，径向感知线沿塔筒基础的径向弯绕布线。
9、所述导电感知线为漆包线或不锈钢金属丝。
10、在塔筒基础的混凝土浇筑过程中顶部预埋环向感知线和径向感知线，或者在塔筒基础完成后进行环向感知线和径向感知线的预埋并采用同性混凝土材料进行密封。
11、所述采集模块为多串口采集仪，实现各传感器的接入；所述边缘计算模块集成于塔底柜内，塔底柜为整个塔筒及塔筒基础监测系统供电。
12、本专利技术还提供了一种塔筒及塔筒基础监测系统的监测方法，包括以下步骤：
13、s1、在混凝土塔筒和塔筒基础上布置载荷传感器、双轴向倾角传感器和拉线传感器，将各传感器接入采集模块，采集模块与边缘计算模块连接；
14、s2、载荷传感器监测机组运行中各个方向的载荷数据，双轴向倾角传感器监测水平方位和竖直方位的倾角数据，拉线传感器监测横向接缝、纵向接缝处以及塔筒基础内的导电感知线的通断信号；
15、s3、采集模块采集各传感器的监测数据并将监测数据传至边缘计算模块，边缘计算模块对监测数据进行分析及处理，生成相关机组安全运行与否反馈，其具体步骤为：
16、s31、边缘计算模块分析处理载荷数据，判断是否超过载荷阈值并反馈，若超出阈值，风机主控采取降载措施，使载荷降至阈值以下；
17、s32、边缘计算模块分析处理倾角数据，计算塔筒倾斜角度及沉降情况，判断是否超过沉降及倾斜值阈值并反馈，若超出阈值，风机主控进行远程报警，同时将倾角数据与载荷数据进行复核，进一步远程确定机组安全性，并提前人为干预；
18、s33、边缘计算模块接收横向接缝、纵向接缝处的通断信号并反馈，若反馈断裂信号，风机主控进行远程报警，同时将横向接缝、纵向接缝处的通断信号与载荷传感器反馈情况进行复核，判断是否停机，并提前人为干预；
19、s34、边缘计算模块接收塔筒基础内的通断信号并反馈，若反馈断裂信号，风机主控进行远程报警，同时将塔筒基础内的通断信号与双轴向倾角传感器反馈情况进行复核，判断是否停机，并提前人为干预。
20、所述边缘计算模块获取风机主控中机组采集到的风参及机组运行参数，与监测数据进行结合分析。
21、所述步骤s32中将倾角数据与载荷数据进行复核的具体步骤为：若此时载荷阈值≤载荷最大值≤1.1倍的载荷阈值，且持续时间超过设定的持续时间t1，则再次报警；若载荷最大值＞1.1倍的载荷阈值，且持续时间超过设定的持续时间t2，风机主控采取降载措施，使载荷最大值降至阈值以下。
22、所述步骤s33中将向接缝、纵向接缝处的通断信号与载荷传感器反馈情况进行复核的具体步骤为：核对塔筒载荷值以及机组运行参数，若反馈断裂信号时，机组同步处于：载荷阈值≤载荷最大值≤1.1倍的载荷阈值，则及时顺桨停机。
23、所述步骤s34中将塔筒基础内的通断信号与双轴向倾角传感器反馈情本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种塔筒及塔筒基础监测系统，安装于分片式混凝土塔筒和塔筒基础上，包括依次连接的传感器监测模块、采集模块和边缘计算模块，其特征在于：所述传感器监测模块包括：
2.根据权利要求1所述的塔筒及塔筒基础监测系统，其特征在于：所述横向接缝和纵向接缝处的导电感知线均沿接缝两侧蛇形分布，塔筒基础内预埋的导电感知线包括环向感知线和径向感知线，其中环向感知线以塔筒基础的中心为圆心分布埋设有多根，径向感知线沿塔筒基础的径向弯绕布线。
3.根据权利要求2所述的塔筒及塔筒基础监测系统，其特征在于：所述导电感知线为漆包线或不锈钢金属丝。
4.根据权利要求2所述的塔筒及塔筒基础监测系统，其特征在于：在塔筒基础的混凝土浇筑过程中顶部预埋环向感知线和径向感知线，或者在塔筒基础完成后进行环向感知线和径向感知线的预埋并采用同性混凝土材料进行密封。
5.根据权利要求1所述的塔筒及塔筒基础监测系统，其特征在于：所述采集模块为多串口采集仪，实现各传感器的接入；所述边缘计算模块集成于塔底柜内，塔底柜为整个塔筒及塔筒基础监测系统供电。
6.一种根据权利要求1～5
7.根据权利要求6所述的塔筒及塔筒基础监测系统的监测方法，其特征在于：所述边缘计算模块获取风机主控中机组采集到的风参及机组运行参数，与监测数据进行结合分析。
8.根据权利要求6所述的塔筒及塔筒基础监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤S32中将倾角数据与载荷数据进行复核的具体步骤为：若此时载荷阈值≤载荷最大值≤1.1倍的载荷阈值，且持续时间超过设定的持续时间t1，则再次报警；若载荷最大值＞1.1倍的载荷阈值，且持续时间超过设定的持续时间t2，风机主控采取降载措施，使载荷最大值降至阈值以下。
9.根据权利要求6所述的塔筒及塔筒基础监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤S33中将向接缝、纵向接缝处的通断信号与载荷传感器反馈情况进行复核的具体步骤为：核对塔筒载荷值以及机组运行参数，若反馈断裂信号时，机组同步处于：载荷阈值≤载荷最大值≤1.1倍的载荷阈值，则及时顺桨停机。
10.根据权利要求6所述的塔筒及塔筒基础监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤S34中将塔筒基础内的通断信号与双轴向倾角传感器反馈情况进行复核的具体步骤为：核对双轴向倾角传感器的倾角监测值，若倾角监测值显著提高或者倾角监测值≥倾角阈值，及时停机。
...【技术特征摘要】
1.一种塔筒及塔筒基础监测系统，安装于分片式混凝土塔筒和塔筒基础上，包括依次连接的传感器监测模块、采集模块和边缘计算模块，其特征在于：所述传感器监测模块包括：
2.根据权利要求1所述的塔筒及塔筒基础监测系统，其特征在于：所述横向接缝和纵向接缝处的导电感知线均沿接缝两侧蛇形分布，塔筒基础内预埋的导电感知线包括环向感知线和径向感知线，其中环向感知线以塔筒基础的中心为圆心分布埋设有多根，径向感知线沿塔筒基础的径向弯绕布线。
3.根据权利要求2所述的塔筒及塔筒基础监测系统，其特征在于：所述导电感知线为漆包线或不锈钢金属丝。
4.根据权利要求2所述的塔筒及塔筒基础监测系统，其特征在于：在塔筒基础的混凝土浇筑过程中顶部预埋环向感知线和径向感知线，或者在塔筒基础完成后进行环向感知线和径向感知线的预埋并采用同性混凝土材料进行密封。
5.根据权利要求1所述的塔筒及塔筒基础监测系统，其特征在于：所述采集模块为多串口采集仪，实现各传感器的接入；所述边缘计算模块集成于塔底柜内，塔底柜为整个塔筒及塔筒基础监测系统供电。
6.一种根据权利要求1～5中任一项所述的塔筒及塔筒基础监测系统的监测方法，其特征在于包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：李骥，汪洋，张磊，尤立志，王帅，张学锋，
申请(专利权)人：金湖县海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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