CN209103356U - 一种基于超声ct的风力发电机基础质量数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，数对内预埋声测管和外预埋声测管成对地埋设在基础环内、外两侧，且每一对内、外预埋声测管管口中心的连线经过风力发电机基础承台圆心；所述内、外预埋声测管沿基础环圆周均布；发射换能器置于外预埋声测管内，产生声波信号；接收换能器置于与该外预埋声测管成对的内预埋声测管内，将移动过程中采集的声波信号通过电缆传输到超声波仪，超声波仪再传输到计算机中；计算机分析产生的声波信号及接收的声波信号，得到基础环部位混凝土质量检测结果。此种系统可解决风力发电机基础质量检测的难题，具有精确、高效、易于操作、不损伤结构等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用超声CT对风力发电机基础质量进行检测的系统，特别涉及一种利用超声CT检测风力发电机基础是否存在裂缝的系统。
背景技术
目前，我国大部分风力发电机基础采用的是基础环形式，即利用埋入承台混凝土中的钢制基础环连接风力发电机塔架与基础。基础环与基础顶面交线以上部分是一个柔性结构，交线以下部分则是一个刚性结构，在交线部位会产生刚度突变与应力集中现象。这对于结构的安全、稳定是一个严重的威胁——当承受塔架传递来的荷载时，基础环与基础之间的接触部位容易因转角产生裂缝，荷载长期、反复作用会导致裂纹扩展，以致钢筋失去保护直接与空气和地下水接触而锈蚀，最后造成基础破坏、塔架倒塌的严重事故。该问题在荷载较大的大功率风力发电机基础中尤为突出，但因缺少有效的风力发电机基础质量检测方式，而不能及时对存在裂缝等缺陷的基础进行补强、加固。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于提供一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其可解决风力发电机基础质量检测的难题，具有精确、高效、易于操作、不损伤结构等优点。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，包括预埋声测管、发射换能器、接收换能器和超声波仪；其中，所述预埋声测管包括数对内预埋声测管和外预埋声测管，成对地埋设在基础环内、外两侧，且每一对内、外预埋声测管管口中心的连线经过风力发电机基础承台圆心；所述内、外预埋声测管沿基础环圆周均布；
发射换能器置于外预埋声测管内，发射换能器通过电缆与超声波仪连接，根据外部控制产生声波信号；接收换能器置于与该外预埋声测管成对的内预埋声测管内，接收换能器通过电缆与超声波仪连接，将移动过程中采集的声波信号通过电缆传输到超声波仪，发射换能器产生的声波信号与超声波仪采集的声波信号均传输到计算机中；计算机分析产生的声波信号及接收的声波信号，得到基础环部位混凝土质量检测结果。
超声CT是根据物体周围的散射波反演物理内部结构图像的技术，其集合了混凝土超声无损检测和计算机层析成像(CT)的优点，是一种精确、高效的定量检测方法。超声CT检测混凝土时，把发射换能器、接收换能器分别固定在结构两侧，利用发射换能器重复发射超声波脉冲，超声波脉冲在结构物内部传播，再利用接收换能器接收。超声波脉冲信号在传播时，如果遇到混凝土空洞或裂缝等缺陷部位，将改变路径绕过缺陷，而路径增大会导致声时增长及波速降低；超声波在缺陷处的界面会产生反射及散射，导致声能衰减，信号的幅度显著下降。由于路径改变、散射以及反射等因素的影响，超声波信号相互叠加产生畸变。因此，通过采集接收换能器收到的超声波信号的声时、幅度、频率等参量，根据这些参量进行反演，重建反映各个剖面的混凝土内部结构状态图像，可以分析混凝土是否存在质量缺陷，并对缺陷部位定量评价。超声CT技术具有如下优点：不损伤结构、指向性好、对人体无害、设备易于携带等。
采用上述方案后，本实用新型的有益效果是：在基础施工时预埋声测管，施工完毕后，可利用超声CT技术对基础环部位进行混凝土质量检测，可检测出因施工质量不佳导致的混凝土缺陷；之后，利用超声CT技术定期对基础环部位进行混凝土裂缝检测，可检测出因塔架荷载传递引起的混凝土裂缝，方便及时发现基础存在的问题从而采取补强、加固措施；在补强、加固完毕后，可利用超声CT技术检测补强、加固的效果。该系统不损伤原有结构，可利用超声CT技术及时、快速地检测基础关键部位的混凝土质量，方便采取补强、加固措施，保证风力发电机安全、稳定运行。
附图说明
图1是本实用新型的俯视图；
图2是本实用新型的A-A剖视图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1所示，本实用新型提供一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，包括预埋声测管、发射换能器6、接收换能器5和超声波仪8，其中，超声波仪8与计算机9连接；所述预埋声测管包括数对内预埋声测管3和外预埋声测管4，在风力发电机基础1施工时成对地埋设在基础环2内、外两侧，每对预埋声测管可形成一个声测剖面，检测剖面处的混凝土质量；所述一对内预埋声测管3、外预埋声测管4管口中心的连线经过基础1承台圆心；所述内预埋声测管3、外预埋声测管4不少于6对，可根据基础环2的周长大小适当增设，且沿基础环2圆周均布，以便全面检测基础环2部位混凝土的质量；所述内预埋声测管3、外预埋声测管4的尺寸、材质完全相同，方便对采集得到的声波信号进行反演分析，重建图像。
进一步的，所述内预埋声测管3、外预埋声测管4在埋设时应严格控制施工质量，保证垂直于基础1底面，以减小检测误差；所述一对内预埋声测管3、外预埋声测管4在埋设时与基础环2侧壁的距离相等；所述一对内预埋声测管3、外预埋声测管4的管口中心距离应不大于100cm，以保证检测的精度；所述内预埋声测管3、外预埋声测管4埋深应大于基础环2埋深20cm以上，以保证对基础环2底部因转角产生的裂缝进行有效检测；所述全部内预埋声测管3管口中心应在一个圆周上，所述全部外预埋声测管4管口中心应在一个圆周上，以方便对基础环2圆周各部位混凝土质量检测结果对比分析；所述内预埋声测管3、外预埋声测管4管口应高出基础承台30cm以上并加盖，防止管内被异物阻塞；所述内预埋声测管3、外预埋声测管4应采用强度较高的金属管，防止施工荷载造成声测管变形、断裂。
主要使用步骤如下：
1、在基础施工绑扎钢筋、埋置基础环时，埋设内、外预埋声测管。
2、基础混凝土浇筑完毕，并养护至规定强度后，采用超声CT对基础环部位进行混凝土浇筑质量检测：(21)清洗内、外预埋声测管；(22)把发射换能器置于外预埋声测管内某一高度处，用电缆连接超声波仪，在计算机控制下产生声波信号；(23)接收换能器置于与该外预埋声测管成对的内预埋声测管内，按照测量要求移动，采集声波信号，并通过电缆传输到超声波仪，超声波仪通过电缆把数据传输到计算机中；(24)计算机分析输入、输出数据，根据声速、波幅、主频和波形畸变等参数反演重构图像，得到基础环部位混凝土质量检测结果；在得到所述数据的前提下，利用计算机进行相应处理进而得到质量检测结果，此为现有技术；(25)如果质量不达标则对基础进行补强、加固，之后按照(21)～(24)重新检测，直到质量达标为止。
3、风力发电机安装完成运行后，定期对基础环部位进行混凝土裂缝检测：(31)清洗内、外预埋声测管；(32)把发射换能器置于外预埋声测管内某一高度处，用电缆连接超声波仪，在计算机控制下产生声波信号；(33)接收换能器置于与该外预埋声测管成对的内预埋声测管内按照测量要求移动，采集声波信号，并通过电缆传输到超声波仪，超声波仪通过电缆把数据传输到计算机中；(34)计算机分析输入、输出数据，根据声速、波幅、主频和波形畸变等参数反演重构图像，得到基础环部位混凝土裂缝检测结果；在得到所述数据的前提下，利用计算机进行相应处理进而得到质量检测结果，此为现有技术；(35)如果产生影响风力发电机安全运行的裂缝则对基础进行补强、加固，之后按照(31)～(34)重新检测，直到达到安全标准为止。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：包括预埋声测管、发射换能器、接收换能器和超声波仪；其中，所述预埋声测管包括数对内预埋声测管和外预埋声测管，成对地埋设在基础环内、外两侧，且每一对内、外预埋声测管管口中心的连线经过风力发电机基础承台圆心；所述内、外预埋声测管沿基础环圆周均布；
发射换能器置于外预埋声测管内，发射换能器通过电缆与超声波仪连接，根据控制产生声波信号；接收换能器置于与该外预埋声测管成对的内预埋声测管内，接收换能器通过电缆与超声波仪连接，将移动过程中采集的声波信号通过电缆传输到超声波仪，发射换能器产生的声波信号与超声波仪接收的声波信号均传输到计算机进行分析。
2.如权利要求1所述的一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：所述内、外预埋声测管不少于6对，根据基础环的周长设置。
3.如权利要求1所述的一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：所述内、外预埋声测管的尺寸、材质相同。
4.如权利要求1所述的一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：一对内、外预埋声测管在埋设时与基础环侧壁的距离相等。
5.如权利要求1所述的一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：一对内、外预埋声测管的管口中心距离不大于100cm。
6.如权利要求1所述的一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：所述内、外预埋声测管埋深大于基础环埋深20cm以上。
7.如权利要求1所述的一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：全部内预埋声测管的管口中心在一个圆周上，全部外预埋声测管的管口中心在一个圆周上。
8.如权利要求1所述的一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：所述内、外预埋声测管的管口高出基础承台30cm以上并加盖。
9.如权利要求1所述的一种基于超声CT的风力发电机基础质量数据采集系统，其特征在于：所述内、外预埋声测管采用金属管。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114324605A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 陕西省建筑科学研究院有限公司 | 一种钢管混凝土密实度的检测装置及方法 |
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