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风力发电机组延寿专题--风电机组基础运行疲劳损伤与检测

作者:唐山二手发电机组 来源:未知 发布时间:2020-07-01 06:38

风力发电机组的根蒂用于安装、支承、均衡机组在运行过程中所发生的各类载荷,以包管其平安、不乱地运行。对老旧机组进行延寿工作之前,必需对机组根蒂进行周全的搜检评估确保机组健康运行。

风力发电机组的根基经由多年延续运行,在历久载荷感化下的委靡受害问题日益突显。早期的风电机组许多采用根蒂环布局,为钢筋混凝土柱下自力根本形式,依靠自身的重力来维持布局的不乱与强度,设计简洁,可适用于任何地形和地质前提,是应用较为普遍也是数量最多的一种。然则,近年来赓续有问题风电机组呈现根蒂环与周边混凝土因持久风载荷感化导致脱开严重,进而激发机组塔架晃荡,不克正常运行的平安事故,需要引起行业的亲切正视。

风力发电机组根蒂类型

因为风力发电机组型号与自重分歧,要求根本承载载荷也各不沟通。风力发电机根蒂均为现浇钢筋混凝土自力根本。按照风电场场址工程地质前提和地基承载力以及根本荷载、尺寸巨细分歧,从构造的形式看,常用的根基可分为:

(1)平板块状根蒂:即实体重力式根基,是今朝国内应用最普遍的根基形式。对根蒂进动作力阐发时,能够忽略根基的变形,将根蒂作为刚性体来处理,而仅考虑地基的变形。按其构造剖面又可分为“ 凹”形和“凸”形两种(如图1所示)。底座盘上的回填土是根蒂重力的一部门,如许可节流材料,降低费用。

图1 两种形式平板块状根本

在地面以下几米至几十米设置必然面积的平板块状根蒂,平板块比塔架底面积大多少,操纵机组、根蒂及根本上笼盖层重量的偏幸反感化力来按捺倾覆力矩。平板块上有一个比塔架底面积稍大一些的柱状体承台,用于和塔架毗邻。平板块外形常用正方形、六角形、八角形或圆形(如图2所示)。个中第一种为平均平板块,当岩床距地面较近时选用,平板块必需有足够的厚度和合理的钢筋网。第二种平板块上部为锥形,或许节约材料。第三种将平板块用岩石锚固装配固定在岩层上,能够减小埋深及平板面积,但施工难度大。

图2 平板块外形分类

(2)桩根蒂:在地质前提较差处所,柱状的桩根基比平板块状根基能更有效地行使材料。今朝遍及应用的有框架式桩根蒂、混凝土实心单桩根基、空心复合桩根本(如图3所示)。

图3 三种桩根基图

l框架式桩根蒂,是桩基群与平板块桩帽的组合体,它是将几个至几十个圆柱形桩,行使一个平板块形桩帽把它们毗邻起来,桩帽上设计有与塔架毗邻的承台构成的根基。倾覆力矩由桩在垂直和侧面载荷两者抵御,侧面载荷由施加于每个桩的顶部力矩发生,所以要求钢筋必需在桩和桩帽之间供应充裕连气儿的力矩。多桩根基或许使用桩基钻孔机,高效率的打出几十米深的桩孔。

l混凝土实心单桩根本,由一个大直径混凝土圆柱和其上面的与塔架毗邻的承台构成。适用于地基上部土层脆弱、地基持力层位置较深,且开挖施工坑边缘不会塌方时采用,但混凝土损耗量大、成本高。

l空心复合桩根基,它比混凝土实芯单桩根蒂节流材料,但施工难度大。适用前提与混凝土实芯单桩根基沟通。

(3)桁架式塔架根蒂:桁架式塔架根蒂的特点是腿之间的跨距角力大,而且还能够使用各自自力的根基桩(布局如图4所示)。一样在现场使用螺旋钻孔机钻孔后浇注混凝土桩,防止倾覆的感化力在桩上被简洁地上提和下推,上提力和下推力被桩外面的摩擦力所反抗。构成塔架根本的角钢框架,应提进步行组装,然后在给桩灌注混凝土时当场浇注。角钢框架应设置好距离和倾斜度,以便上部桁架的安装。

图4 桁架式塔架根本

风力发电机组根蒂运行伤害与原因

鉴衡过程对国内风电场的历久检测与拜访研究,概括出今朝首要有以下根基受害现象:

表层混凝土与塔架呈现显著可见的脱开裂痕(例如正常运行荷载工况最大裂痕宽度跨越0.2mm,极端荷载工况最大裂痕宽度高出0.3mm)以及混凝土受压破损,以主风向更为常见;

塔架周边泛起泛浆现象;

钢筋剪断与四周混凝土破损;

混凝土内部朴陋、裂痕、不密实;

混凝土侵蚀(氯化物的渗入、碱集料反映、硫酸盐及酸侵蚀、冻融感化);

根蒂的差别沉降、累计沉降量高出规范要求、沉降速度增大;

桩根本的内部缺陷;

根蒂倾斜等。

图5 历久运行风载疲惫伤害成长

图6 根本裂纹与泛浆

图7 混凝土内部伤害

导致这些问题的原因平日包含:

恒久运行中风载荷使得根本承受360°目的的反复荷载和大偏幸受力,导致混凝土疲惫毁伤;

混凝土的原材料、拌和物和易性、浇筑工艺、养护质量问题;

混凝土侵蚀问题;

设计问题等。

风力发电机组根基检测方式

今朝,应用于机组根本检测的方式首要分为无损检测和微破损检测两大类,具体包孕:

1、无损检测方式

依据《混凝土布局工程施工质量验收规范》(GB 50204-2015),进行机组根蒂整体外观检测:重点搜检根基周边是否显现显着的脱开裂隙,防水层裂纹,混凝土压溃以及冒浆的现象,如有混凝土裂痕则进行长度、宽度、深度及走向测量,绘制裂痕分布图。

依据《风电机组地基根蒂设计划定》(FD 003-2007)、《建筑变形测量规范》(JTJ 8-2016),进行根蒂沉降检测,用以评定根蒂水平倾斜情形。

依据《回弹法检测混凝土抗压强度手艺规程》(JGJ/T 23-2011),进行混凝土外面强度回弹检测,用以评定混凝土的皮相强度。

依据《雷达法检测混凝土构造手艺尺度》(JGJ/T 456-2019),进行根基混凝土雷达密实度检测,使用机组四周的坦荡地带,对根基混凝土进行雷达扫描,以检测混凝土的密实度及内部缺陷。

依据《风力发电机组 验收规范》(GB/T 20319-2017),进行风电机组塔架垂直度检测,用以评定机组根蒂沉降和塔架变形综合状况。

依据《建筑桩基检测手艺规范》(JGJ 106-2014),进行桩基完整性检测:高应变、低应变、超声波检测。

2、微破损与其他检测方式

依据《钻芯法检测混凝土强度手艺规程》(JGJ/T 384-2016),进行混凝土钻芯,该检测能够评定根本混凝土强度和密实度。

依据《钻芯法检测混凝土强度手艺规程》(JGJ/T 384-2016),进行钻孔视频检测,该方式能够评定混凝土内部空腔和钢筋周边混凝土压碎情形。

依据《混凝土布局工程施工质量验收规范》(GB 50204-2015),进行根本混凝土局部破拆,用以确认混凝土质量和内部伤害。

依据《建筑桩基检测手艺规范》(JGJ 106-2014),进行桩基载荷试验检测,包含:单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验等。

依据《建筑地基检测手艺规范》(JGJ 340-2015),进行自然地基、复合地基承载力检测,包含:尺度贯入试验检测、动力触探试验检测等。

依据鉴衡认证发布的《风力发电机组延寿手艺规范》(CGC/GF 149:2020),陆上根本重点存眷根本与塔架毗邻四周的裂痕,对裂痕的长度进行按期测量,判断其是否在合理局限内;同时对根基的混凝土强度、水平度进行检测,对根蒂的沉降观测数据进行阐明,并对根基内部的密实度进行无损探伤检测。

检测周期

运行期的分歧阶段,建议的根本检测周期有所分歧(如表1所示),同时我们建议对机组的根本检测数据进行单机建档并历久跟踪剖析。

表1建议根基检测周期

总结

对于已经历久运行风力发电机组,风载激发根蒂疲惫问题跟着运行年限的增加日益突显。我国的风场情况千差万别,以承受动载荷为主的机组根蒂构造面临着较大的平安风险。经由对国内大量风电场风电机组根蒂伤害问题的检测与查询研究,鉴衡提出一套适时可行的检测方案,以便风场工作人员按期开展对根蒂的检测功课,并建树检测数据档案,历久追踪根本的伤害问题,避免重大的机组运行平安风险。

根蒂的委靡伤害会直接影响延寿的计划,延寿前和延寿时代的根本伤害监控和检测是机组延寿的主要内容。对此,鉴衡发布了《风力发电机组延寿手艺规范》,个中对陆上根基、海上根基的分歧存眷点作出了划定。

此外,为了进一步加深行业对延寿的认识,鉴衡还将针对更多延寿手艺的枢纽模块开展专题评论,包孕:延寿的搜检、外部前提的剖析、运行状况的剖析、模型建树方式、寿命争论方式、延寿与技改等。




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