賈曉輝

摘要：本文以三峽新能源江蘇大豐300MW海上風(fēng)電項(xiàng)目為參照工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了海上風(fēng)電新型基礎(chǔ)——復(fù)合筒基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)復(fù)合筒型基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的率定以及安裝和埋設(shè)情況進(jìn)行了描述，希望通過對(duì)復(fù)合筒基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的介紹，為國(guó)內(nèi)同類型工程的施工和安裝提供參考依據(jù)，同時(shí)也利于新型復(fù)合筒基礎(chǔ)的推廣。

Abstract： This paper takes the Three Gorges New Energy Jiangsu Dafeng 300MW Offshore Wind Power Project as a reference project example， and introduces the new foundation of offshore wind power： the composite cylinder foundation monitoring system， focusing on the definition， installation and burying of composite tubular foundation monitoring equipment. It is hoped that through the introduction of the monitoring system of the composite cylinder foundation， it will provide reference for the construction and installation of the same type of engineering in China， and it will also facilitate the promotion of the new composite cylinder foundation.

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電;新型基礎(chǔ);復(fù)合筒型基礎(chǔ);監(jiān)測(cè)

Key words： offshore wind power;new foundation;composite tubular foundation;monitoring

中圖分類號(hào)：TU476 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）14-0087-04

1 ?概述

三峽新能源江蘇大豐300MW海上風(fēng)電項(xiàng)目由中國(guó)三峽（三峽新能源有限公司江浙公司）投資、中國(guó)電建（華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）設(shè)計(jì)、中國(guó)三峽（長(zhǎng)江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司）監(jiān)理、金風(fēng)科技（新疆金風(fēng)科技股份有限公司）供貨、一標(biāo)段由中交三航局（中交三航局江蘇分公司）承建、二標(biāo)段由江蘇道達(dá)（江蘇道達(dá)風(fēng)電設(shè)備科技有限公司）承建。

本工程總裝機(jī)容量為300MW，共計(jì)73臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，布置54臺(tái)單機(jī)容量3.3MW、18臺(tái)單機(jī)容量6.45MW和1臺(tái)單機(jī)容量6.3MW（184型試驗(yàn)機(jī)型）的金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組，其中54臺(tái)3.3MW風(fēng)電機(jī)組中43臺(tái)采用無過渡段式單樁基礎(chǔ)，11臺(tái)采用復(fù)合筒型基礎(chǔ);18臺(tái)6.45MW風(fēng)電機(jī)組中16臺(tái)采用無過渡段式單樁基礎(chǔ)，2臺(tái)采用復(fù)合筒型基礎(chǔ);1臺(tái)6.3MW風(fēng)電機(jī)組采用無過渡段式單樁基礎(chǔ)。除此之外，風(fēng)電場(chǎng)還配套設(shè)置一座100m高自立式海上測(cè)風(fēng)塔、一座220kV海上升壓站和一座220kV陸上集控中心。

本文主要介紹海上風(fēng)電新型基礎(chǔ)——復(fù)合筒型基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要工作內(nèi)容包括：①監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的采購(gòu)、檢驗(yàn)和率定;②監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的安裝和埋設(shè);③監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的觀測(cè)和維護(hù);④監(jiān)測(cè)資料整編、初步分析和評(píng)價(jià);⑤為完成監(jiān)測(cè)工作所進(jìn)行協(xié)調(diào)、配合等。具體內(nèi)容為：復(fù)合筒型基礎(chǔ)施工期基礎(chǔ)施工安全監(jiān)測(cè);運(yùn)輸安裝期拖航、下沉安全監(jiān)測(cè);風(fēng)機(jī)運(yùn)行期水平度、振動(dòng)、應(yīng)力應(yīng)變、筒-土相互作用監(jiān)測(cè)等。

2 ?監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的采購(gòu)、檢驗(yàn)和率定

2.1 復(fù)合筒型基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采購(gòu)的儀器設(shè)備

①混凝土應(yīng)變計(jì);②鋼筋計(jì);③土壓力計(jì);④孔隙水壓力計(jì);⑤混凝土應(yīng)變計(jì)電纜;⑥鋼筋計(jì)電纜;⑦土壓力計(jì)電纜;⑧孔隙水壓力計(jì)電纜;⑨測(cè)控單元;⑩三向加速度計(jì); {11}加速度計(jì)電纜;{12}雙向傾角儀;{13}傾角儀電纜;{14}加速度計(jì)采集單元;{15}智能式采集單元;{16}電纜保護(hù)管;{17}通信電纜;{18}供電電纜。

2.2 監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的檢驗(yàn)

嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)儀器和設(shè)備。針對(duì)無法檢驗(yàn)的設(shè)備及儀器，應(yīng)委托其他具備相關(guān)資質(zhì)的單位進(jìn)行檢驗(yàn)，可要求其委托單位提供檢驗(yàn)儀器、設(shè)備的有關(guān)合格證、性能參數(shù)等資料。

2.3 監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的率定（傳感器的簡(jiǎn)易校準(zhǔn)標(biāo)定）

2.3.1 加速度傳感器的校準(zhǔn)標(biāo)定方法

①靈敏度參數(shù)檢定。

1）標(biāo)定設(shè)備：

信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)，功率放大器1臺(tái)，振動(dòng)標(biāo)定臺(tái)1臺(tái)，信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)1臺(tái)，PC計(jì)算機(jī)一臺(tái)，數(shù)據(jù)采集分析軟件1臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)傳感器一臺(tái)，溫濕度計(jì)1臺(tái)。

2）步驟：

做好標(biāo)定前的準(zhǔn)備工作，檢查線路和設(shè)備可靠性，檢驗(yàn)設(shè)備檢查是否在檢定有效期內(nèi)。

標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被測(cè)傳感器采用背靠背的方式擰緊在振動(dòng)臺(tái)上根據(jù)指標(biāo)要求調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率和量值，開啟振動(dòng)臺(tái)，此時(shí)數(shù)據(jù)采集軟件記錄下標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被測(cè)傳感器輸出值，并通過計(jì)算得出被測(cè)傳感器靈敏度S被

S被=（U被*S標(biāo)）/U標(biāo)

多次測(cè)量取平均值。

②頻率響應(yīng)參數(shù)檢定。

1）標(biāo)定設(shè)備：

掃頻信號(hào)振動(dòng)臺(tái)1臺(tái)，信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)1臺(tái)，PC計(jì)算機(jī)一臺(tái)，數(shù)據(jù)采集分析軟件1臺(tái)，溫濕度計(jì)1臺(tái)。

2）步驟：

做好標(biāo)定前的準(zhǔn)備工作，檢查線路和設(shè)備可靠性，檢驗(yàn)設(shè)備檢查是否在檢定有效期內(nèi)。

把被測(cè)傳感器安裝在標(biāo)定設(shè)備上，并連接好數(shù)據(jù)采集軟件，設(shè)置掃頻參數(shù)，開始后記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行比對(duì)，直接出掃頻信號(hào)圖，記錄即可。

2.3.2 傾角傳感器精度校準(zhǔn)檢測(cè)步驟

①標(biāo)定設(shè)備：

高精度轉(zhuǎn)子臺(tái)1臺(tái)，信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)1臺(tái)，PC計(jì)算機(jī)一臺(tái)，數(shù)據(jù)采集分析軟件1臺(tái)，溫濕度計(jì)1臺(tái)。

②步驟：

做好標(biāo)定前的準(zhǔn)備工作，檢查線路和設(shè)備可靠性，檢驗(yàn)設(shè)備檢查是否在檢定有效期內(nèi)。

以理論輸出為零度位置安裝在高精度轉(zhuǎn)臺(tái)上，調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)，使傾角傳感器輸出值為零度，此時(shí)將轉(zhuǎn)臺(tái)上顯示的角度值清零。在傾角傳感器的測(cè)量范圍內(nèi)，選取至少五個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并分別記錄傾角傳感器在測(cè)試點(diǎn)的讀數(shù)。在所有測(cè)試點(diǎn)中，由小角度（或負(fù)角度）向大角度（或正角度）依次測(cè)量，為正行程，反之則為反行程，每個(gè)傳感器測(cè)量一個(gè)正行程或反行程，所有測(cè)試點(diǎn)中，誤差絕對(duì)值最大者定為準(zhǔn)確度。

引用標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 7665-2005 1.判定標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)時(shí)被測(cè)件能夠滿足規(guī)定的要求（測(cè)試結(jié)果小于等于規(guī)定值），沒有錯(cuò)誤動(dòng)作及損壞。

2.3.3 弦式傳感器精度的校準(zhǔn)檢測(cè)步驟

①標(biāo)定設(shè)備：

YJY-600A壓力表校驗(yàn)器一臺(tái)，弦式數(shù)據(jù)采集分析儀器一套，PC一臺(tái)，弦式傳感器安裝夾具一套，溫濕度計(jì)1臺(tái)。

②步驟：

1）做好標(biāo)定前的準(zhǔn)備工作，檢查線路和設(shè)備可靠性，檢驗(yàn)設(shè)備檢查是否在檢定有效期內(nèi)。

2）將弦式傳感器用專用夾具固定在壓力表校驗(yàn)臺(tái)上，分三級(jí)加載。

3）在記錄表中填好日期、儀器名稱、儀器編號(hào)、檢驗(yàn)人名。按照溫濕度計(jì)顯示的測(cè)試工況，準(zhǔn)確記錄三級(jí)加載數(shù)據(jù)。

3 ?監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的安裝和埋設(shè)

復(fù)合筒型基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括基礎(chǔ)傾角監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)筒體土壓力、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)。

①基礎(chǔ)水平度監(jiān)測(cè)：在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)頂面和塔筒底法蘭處各設(shè)置2臺(tái)雙向傾角儀，對(duì)基礎(chǔ)和底法蘭傾斜率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

②風(fēng)機(jī)塔筒、機(jī)頭振動(dòng)監(jiān)測(cè)：選取不同高程，分別在塔筒與復(fù)合筒型基礎(chǔ)過渡段布置振動(dòng)加速度傳感器共8臺(tái)。

③基礎(chǔ)頂蓋、過渡段應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：選取筒型基礎(chǔ)一根主梁和過渡段的三個(gè)高程，布置振弦式鋼筋計(jì)和混凝土應(yīng)變計(jì)，鋼筋計(jì)與混凝土應(yīng)變計(jì)相鄰布置，共15支鋼筋計(jì)和15支混凝土應(yīng)變計(jì)。

④基礎(chǔ)筒體土壓力、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)：選取筒型基礎(chǔ)筒體頂部、裙板和分艙板，布置12支土壓力計(jì)和12支孔隙水壓力計(jì)，土壓力計(jì)和孔隙水壓力計(jì)相鄰布置。

監(jiān)測(cè)設(shè)備埋設(shè)要求：

3.1 鋼筋計(jì)

鋼筋計(jì)最好焊接在同一直徑的受力鋼筋，且盡量保證在同一軸線上，受力鋼筋的綁扎接頭應(yīng)距儀器1.5m以上。

焊接過程中及完成后，為保證儀器溫度低于60℃，應(yīng)在儀器部位澆水冷卻，但禁止在焊縫處澆水。

澆注混凝土?xí)r安排專人到現(xiàn)場(chǎng)，正式開始澆注前先認(rèn)真測(cè)度，讀三次，取其平均值，既是初讀數(shù)，也是基準(zhǔn)值。

3.2 孔隙水壓力計(jì)

在埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)前，需先進(jìn)行室內(nèi)檢驗(yàn)，待符合標(biāo)準(zhǔn)后才能投入使用;為避免生銹，取下儀器端部的透水石，在鋼膜片上涂一層黃油或凡士林。

3.3 混凝土應(yīng)變計(jì)

依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，先測(cè)量放樣，合理布置應(yīng)變計(jì)的埋設(shè)位置，然后利用預(yù)埋錨桿固定支座位置和方向。埋設(shè)儀器的角度誤差應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。

注意周圍的回填填筑，將土中5cm以上的大骨料剔除，人工振搗密實(shí)。埋設(shè)前設(shè)置無底保護(hù)木箱，同時(shí)保證儀器的正確位置和方向，定期檢查，若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)采取有效措施。下料時(shí)距儀器1.5m以上。

埋沒期間應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作，埋設(shè)點(diǎn)5m半徑范圍內(nèi)禁止非工作人員出入。埋好儀器后，設(shè)置明顯標(biāo)記，且安排專人看護(hù)。

3.4 傾角儀/加速度計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量定位測(cè)點(diǎn)位置。

將傾角儀基座焊接在樁體上或者用水泥砂漿固定在平臺(tái)上。

基座冷卻至常溫后，將傾角儀安裝在基座上，同時(shí)調(diào)整一組定位銷的方位與待測(cè)方向一致，方位角精度為±3°。

根據(jù)設(shè)計(jì)電纜走向及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，焊接電纜保護(hù)鋼管。

電纜保護(hù)鋼管冷卻至常溫后，將儀器電纜牽引至設(shè)計(jì)位置。

檢查儀器及電纜完好后，將鋼板焊接在易損壞的部位周圍，以加強(qiáng)保護(hù)。

安裝結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)觀測(cè)傾角儀穩(wěn)定的初始讀數(shù)，作為觀測(cè)基準(zhǔn)值。

3.5 土壓力計(jì)

根據(jù)施工進(jìn)度，確定埋設(shè)安裝方法。首先要在樁體上放樣定點(diǎn)，焊接上土壓力計(jì)的掛耳。

掛耳焊接定位后，應(yīng)冷卻至常溫，然后安裝土壓力計(jì)。

將半錐形鋼板焊接在土壓力計(jì)周圍以保護(hù)儀器。

3.6 電纜

3.6.1 一般要求

應(yīng)嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電纜走線敷設(shè)盡量減少電纜接頭。

在混凝土中電纜可直接澆筑在混凝土中，需采取切實(shí)可靠的保護(hù)措施，一股電纜不能超過4根。

電纜敷設(shè)期間為避免浸水或受潮，應(yīng)保護(hù)好電纜頭和編號(hào);做好電纜和儀器的各項(xiàng)檢測(cè)工作，并記錄在案。

3.6.2 橡膠電纜的連接

采用硫化接頭方式或熱縮接頭方式連接橡膠電纜，具體要求如下：

結(jié)合實(shí)際情況合理準(zhǔn)備儀器的加長(zhǎng)電纜;

依照要求剝制電纜頭;

連接時(shí)，應(yīng)保護(hù)各芯線長(zhǎng)度一致，采用錫和松香焊接;

接頭硫化時(shí)應(yīng)合理控制溫度，硫化器預(yù)熱至100℃后再放入接頭，升溫到155～160℃，保持十五分鐘之后關(guān)閉電源，自然冷卻到80℃后脫模;

把1.5個(gè)大氣壓的空氣通入電纜，歷時(shí)15分鐘接頭應(yīng)不漏氣，在耐水壓參數(shù)規(guī)定的水壓環(huán)境下中的絕緣電阻應(yīng)大于100MΩ;

應(yīng)搪錫電纜測(cè)量端芯線，同時(shí)用石蠟密封。

3.6.3 屏蔽電纜的連接

可采用常溫密封接頭或熱縮接頭方式連接塑料電纜，具體要求如下：

結(jié)合實(shí)際情況合理準(zhǔn)備儀器的加長(zhǎng)電纜;

嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)剝開電纜頭保護(hù)層和絕緣層;

電纜連接前，將密封電纜膠的模具預(yù)先套入電纜的兩端頭，模具頭、管套入一頭，蓋套入另一頭;

做好電纜的絕緣措施;

將達(dá)標(biāo)膠混合攪勻后，均勻地從?？谏喜康谷?，待滿后，將?？谏喜可w上蓋子;

檢查各項(xiàng)參數(shù)是否處于規(guī)定位置;

24h后，用萬用表通電檢測(cè)，若各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果均無異?？陕裨O(shè)電纜。

3.6.4 熱縮接頭具體要求

按表1所示，將芯線剪成長(zhǎng)度不等的線段，電纜頭外皮剪除80mm。要求儀器上的電纜頭也按相同顏色的對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度剪短，連接各芯線之后，結(jié)點(diǎn)錯(cuò)開，長(zhǎng)度一致。

將熱縮管套入電纜的一端，按要求焊接好電纜后，芯線用？準(zhǔn)5～？準(zhǔn)7mm的熱縮管，加溫?zé)峥s，用熱風(fēng)槍從中部向兩端均勻地加熱，使熱縮管均勻地收縮，管內(nèi)不留空氣，熱縮管緊密地與芯線結(jié)合。在熱縮管與電纜外皮搭緊段纏上熱熔膠，將預(yù)先套在電纜上的？準(zhǔn)18～？準(zhǔn)20mm熱縮管移至接頭部位，再加溫?zé)峥s外套。

3.6.5 電纜的保護(hù)

電纜連接后，為避免潮氣滲入，在電纜接頭處涂環(huán)氧樹脂或浸入蠟。

保證電纜的干燥和清潔，禁止各類異物留在電纜上。

電纜在牽引過程中，要嚴(yán)防焊接時(shí)焊接渣燒壞電纜。

電纜保護(hù)管內(nèi)應(yīng)保證有25%的冗余空間;多根管線并排牽引時(shí)，管線間應(yīng)平行布置。

4 ?監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的觀測(cè)和維護(hù)

監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的觀測(cè)和維護(hù)主要包括：

①孔隙水壓力監(jiān)測(cè)：在施工期、運(yùn)行期每天采集1次。

②振動(dòng)監(jiān)測(cè)：儀器埋設(shè)安裝完成、驗(yàn)收合格并且風(fēng)機(jī)調(diào)試完畢后，即可進(jìn)行首次測(cè)讀獲得初值。

③傾斜、應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)：在施工期、運(yùn)行期每天采集1次。

④巡視檢查要求。

5 ?為完成監(jiān)測(cè)工作所進(jìn)行協(xié)調(diào)、配合

5.1 技術(shù)培訓(xùn)及相關(guān)技術(shù)服務(wù)

需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行涉及到的監(jiān)測(cè)儀器的測(cè)讀、維護(hù)、故障診斷、故障排除、信息系統(tǒng)使用等所有要點(diǎn)的培訓(xùn)。培訓(xùn)的內(nèi)容包括（但不限于）：

①現(xiàn)場(chǎng)安裝前的培訓(xùn)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝前，承包單位培訓(xùn)主要是讓現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)人員全面系統(tǒng)地了解和掌握監(jiān)測(cè)儀器、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、操作和維護(hù)、故障診斷和故障排除等。

②現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試階段應(yīng)注重于讓將來的監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)人員參于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作，積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，以便了解和掌握本系統(tǒng)的構(gòu)成及安裝調(diào)試和使用維護(hù)要點(diǎn)。

③安裝后的培訓(xùn)。若原監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行管理人員更換或自動(dòng)化設(shè)備與系統(tǒng)升級(jí)，應(yīng)及時(shí)培訓(xùn)新的運(yùn)行維護(hù)人員，以保證工程安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行管理的連續(xù)性。

5.2 相關(guān)技術(shù)服務(wù)工作

包括組織的技術(shù)交底、現(xiàn)場(chǎng)周/月度例會(huì)、參建各方協(xié)調(diào)會(huì)、質(zhì)量監(jiān)督檢查、驗(yàn)收等各項(xiàng)會(huì)議，并做好現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)標(biāo)相關(guān)的技術(shù)服務(wù)工作。

6 ?總結(jié)

本文介紹了海上風(fēng)電新型基礎(chǔ)——復(fù)合筒基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)復(fù)合筒型基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的率定以及安裝和埋設(shè)情況進(jìn)行了描述，既有利于基礎(chǔ)制作過程中的正確使用和安裝，又有利于風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中的平穩(wěn)安全和后期維護(hù)。復(fù)合筒型基礎(chǔ)的應(yīng)用當(dāng)前還處于初步階段，相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究十分有必要，如此才能使復(fù)合筒型基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更加成熟合理，也能使復(fù)合筒型基礎(chǔ)得以推廣。

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