[发明专利]基础环倾斜角监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种基础环倾斜角监测系统及方法。该方法包括：S1、取基础环内的任意点A为原点建立与大地水平面平行的三维坐标系XYZ；S2、选取基础环的侧壁内表面同一高度的三个待测点b、c和d，X正轴、Y正轴、X负轴与基础环的交点分别为B、C和D。分别测量A到B、A到C和A到D的距离，获得b、c和d三点的X、Y轴坐标值；S3、获取b、c和d的Z轴坐标；S4、根据b、c和d三点三维坐标值可获取由b、c和d三点构成的基础环平面在t时刻的空间方程，获取所述基础环平面与XY平面在t时刻的夹角本发明还包括基础环倾斜角监测系统。该方法和系统可实现简单方便地监测基础环相对水平面的倾斜角。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种基础环倾斜角监测系统及方法。

背景技术

风力发电机组通常由上部的机舱、叶片，中部的钢结构塔筒1和下部的钢筋混凝土基础4组成(图1)。钢结构塔筒与钢筋混凝土基础的联结有多种形式，其中基础环式联结是目前我国风机基础的主要联结形式(图2)。钢制基础环2在混凝土浇筑前预先固定调平，待混凝土浇筑养护后，再通过螺栓3与上部塔筒1联结，具体地，结合图3，基础环上法兰21与塔筒上法兰11通过螺栓3连接。在风机运行过程中，塔筒发生摆动和扭转，基础环需要承受塔筒传递过来的往复弯矩和扭矩，并将弯矩和扭矩通过基础环侧壁22(与混凝土的粘结)和基础环下法兰23(与混凝土的粘结、咬合)传递给混凝土。在这种往复荷载的长期作用下，基础环侧壁22与基础环下法兰23附近混凝土易发生疲劳破坏，从而导致该区域混凝土破碎、脱空(图4)，致使塔筒倾斜超标。

风机基础环相对于大地水平面的倾斜会导致风机塔筒倾斜，倾斜过大会导致风机发生安全事故。因此需要对基础环的倾斜角度实施定期监测，以了解风机基础的安全状况。

风机在静止时，基础环平面与大地水平面的夹角，称为静态倾角α_s。

风机在运行后，基础环发生晃动，基础环平面与大地水平面的夹角随时间变化，这个变化的夹角称为动态倾角α_d，t时刻的动态倾角为α_d(t)。

目前的监测方法中，静态倾角需要通过水准仪或全站仪测量；动态倾角的测量，需要在基础环环周若干测点布置竖向位移传感器，监测基础环各测点相对于混凝土基础的垂直位移变化，进而计算出各时刻基础环平面相对混凝土基础的倾角，并通过动态倾角仪测量混凝土基础与大地水平面的倾角，再合成求解动态倾角。由于风机内部有电缆、设备等装置，基础环的圆心区域通常没有仪器操作空间，导致在基础环内部通过建立极坐标系来确定测点位置的方法费时费力。综上所述，现有监测方法需要的仪器数量众多、测量过程繁琐、对操作人员的专业能力要求高，而风场所处地理环境大都偏远恶劣，因此监测成本高昂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种简单方便地方法或系统以监测基础环相对水平面的倾斜角，且倾斜角的计算更加准确。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基础环倾斜角监测系统及方法。

本发明提出一种基础环倾斜角监测的方法，包括以下步骤：

S1、取基础环内的任意点A为原点建立XY平面与水平面平行的三维坐标系XYZ；

S2、选取基础环的侧壁内表面同一高度的三个待测点：b、c和d，且待测点b在X值为正数的XZ平面内、c在Y值为正数的YZ平面内，d在X值为负数的XZ平面内；X正轴、Y正轴、X负轴与基础环的交点分别为B、C和D，测量A到B、A到C和A到D的距离，获得待测点b、c和d三点的X、Y轴坐标值；

S3、测量任意时刻t待测点b与B、待测点c与C、待测点d与D的距离，分别作为b、c和d的Z轴坐标值，从而得到点b、c和d的三维坐标值；