風力發(fā)電機組基礎錨栓預緊力監(jiān)測
風力發(fā)電以其能源蘊藏量大、環(huán)境破壞小、裝機速度快、投資回收期短等優(yōu)點受到各國廣泛重視，至2020年末，世界風機建造總容量將接近800gw，中國裝機量有望達200gw。然而，隨著我國內陸風機裝機規(guī)模的不斷擴大，作為主要承重部件的風機基礎問題逐漸呈現出來。我國風機使用壽命僅為20年，但在實際工程中存在部分機組在運行的前2～5年內就出現因基礎疲勞損傷而導致機組無法正常運行的情況，問題嚴重的甚至需拆除重建，造成了巨大的經濟損失。
在風機疲勞損傷中，基礎錨栓預緊力矩損失過大和失效是最為常見和易發(fā)的嚴重問題，常引發(fā)風機停機，造成重大的經濟損失。為預防基礎錨栓預緊力矩損失過大或失效導致的嚴重后果，博感科技提出一種經濟實用的風電機組基礎錨栓監(jiān)測解決方案。
基礎地腳錨栓監(jiān)測主要由針對錨栓設計的無線螺栓預緊力傳感器SAS100A、網關GU100P、風電場級服務器組成。螺栓監(jiān)測傳感器通過無線傳感網絡傳輸數據到網關，網關通過以太網接入風電場的環(huán)網，將螺栓監(jiān)測數據傳送到位于風電場中控室的服務器上。
系統(tǒng)拓撲如下：
在錨栓一端的端面安裝螺栓預緊力傳感器，利用超聲波在另一個端面反射的原理測量超聲飛行時間，計算錨栓長度，通過超聲波在不同預緊力下的飛行時間差，計算錨栓伸長量，再經過專業(yè)算法可得到實時的預緊力；如錨栓出現斷裂情況，超聲信號會在斷裂的位置返回，測量到的錨栓長度和實際長度不相符，還可判斷錨栓是否出現斷裂和斷裂位置。
實施案例：
某內蒙古風場，對風力發(fā)電機組的地腳錨栓進行監(jiān)測。錨栓為M42，長度為4米。在錨栓上加裝無線螺栓預緊力傳感器SAS100A，對錨栓的預緊力、裂紋裂縫、長度、溫度等進行監(jiān)測。
網關安裝于附近的塔筒壁上，傳感器和網關之間無線通訊，網關通過風場光纖將數據傳回服務器。
服務器數據展示如下圖：
通過無線錨栓監(jiān)測系統(tǒng)，可監(jiān)測長達數米長的錨栓，能及時獲取錨栓的斷裂、預緊力、松動狀態(tài)和松動趨勢，并發(fā)出預警和報警信息，預測需要維護的時間。整套系統(tǒng)為超低功耗設計，安裝便捷，測量精準，能夠大大降低維護費用和成本，延長發(fā)電機系統(tǒng)的壽命，減少停機時間，降低安全事故。