CN219869656U - 一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，包括储液罐、第一压差式动力水准仪、第二压差式动力水准仪、数据采集仪、风电机柜、远程监控系统，其中：第一压差式动力水准仪和第二压差式动力水准仪通过分别通过液管、气管和通讯线缆连接；第二压差式动力水准仪和储液罐通过液管连接；第二压差式动力水准仪和数据采集仪通过通讯线缆连接；数据采集仪和远程监控系统通过通讯线缆或者无线信号连接。本实用新型能够同时对风电机组混凝土基础和测量基准点进行垂直沉降和倾斜角度进行有效监测，并且实现了风电机组混凝土基础相对于测量基准点的垂直沉降实时监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电混凝土基础监测技术领域，具体说是一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置。
背景技术
现有风力发电机组混凝土基础的监测主要是通过以下两种方法：
一、人工测量：通过建立水准网，利用风机基准点，测量人员使用水准仪和经纬仪现场观测基础的倾斜和沉降。存在如下缺点：1、无法判定风力发电机组混凝土基础基准点是否发生了倾斜或者沉降；2、利用水准仪和经纬仪对风力发电机组基础沉降进行测量的数据，因设备精度及人员操作上都会产生很大的误差；3、不能实时在线监测，无法监测风力发电机组混凝土基础的实时动态垂直沉降位移，无法测量到风力发电机组混凝土基础由于瞬时较大外力作用下发生的瞬间位移变化。
二、使用倾角传感器的基础在线监测方案：是在风力发电机组混凝土基础上安装双轴倾角传感器，然后通过勾股定理计算垂直方向上的沉降量。存在如下缺点：1、双轴倾角传感器只能测量风力发电机组混凝土基础的倾斜性角度，所以无法测量竖直方向的沉降。2、通过倾斜性角度计算的垂直方向上的沉降量不能真实反映风力发电机组混凝土基础的垂直沉降值，通常存在较大误差。此类监测只能通过数据累计的趋势图进行判断。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，实现了风电机组混凝土基础在竖直方向上的垂直沉降量和倾斜角度实时监测。
本实用新型的技术方案如下：
一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，包括储液罐、第一压差式动力水准仪、第二压差式动力水准仪、数据采集仪、风电机柜、远程监控系统，其中：
第一压差式动力水准仪和第二压差式动力水准仪分别通过液管、气管和通讯线缆连接；第二压差式动力水准仪和储液罐通过液管连接；第二压差式动力水准仪和数据采集仪通过通讯线缆连接；数据采集仪和远程监控系统通过通讯线缆或者无线信号连接；
储液罐，装满防冻液，通过液管充满第一压差式动力水准仪和第二压差式动力水准仪；
第二压差式动力水准仪，作为风电机组混凝土基础测点，获取风电机组混凝土基础垂直沉降变化值和倾斜角度，并传输给数据采集仪；
第一压差式动力水准仪，作为风电机组混凝土基础测量基准点的测点，获取风电机组混凝土基础测量基准点的垂直沉降变化值和倾斜角度，并传输给数据采集仪；
数据采集仪，采集第一压差式动力水准仪和第二压差式动力水准仪传输的测量数据；
风电机柜，为数据采集仪提供电源和网络连接；
远程监控系统，将数据采集仪发送过来的垂直沉降量和倾斜角度进行实时数据存储、计算分析判断和预警，及时反馈风机基础垂直沉降和倾斜情况。
所述远程监控系统包括：系统初始化设置模块，用于系统的初始化设置；数据存储模块，用于存储数据采集仪传输的数据；数据计算模块，用于计算数据，最终得到风电机组混凝土基础在竖直方向上的垂直沉降量和倾斜角度；数据分析判断模块，用于设置报警阈值，并把计算分析得到的结果与设置的报警阈值进行比较判断；安全显示与预警模块，用于计算结果的显现和对超出报警阈值的风机进行预警。
所述第一压差式动力水准仪固定在基准测量点的上面或侧面，第二压差式动力水准仪固定在风电机组混凝土基础的上表面中心位置。
所述储液罐和数据采集仪固定在风电机组混凝土基础的上表面，风电机组混凝土基础上方为风机基础环，风机基础环上固定设置风机底平台，风电机柜固定在风机底平台上。
所述连接第一压差式动力水准仪和第二压差式动力水准仪的通讯线缆、液管、气管穿过风电机组混凝土基础内预埋的PVC管。
所述远程监控系统与系统管理工控机通过网络连接。
本实用新型的优点在于：1、利用两台压差式动力水准仪的测量功能以及自带温度补偿和抗振动干扰性，能及时监测风电机组混凝土基础的垂直沉降量和倾斜角度，数据采集仪通过局域网或者无线网络把采集到的测量数据，统一上传到远程监控系统，实现实时数据存储、计算分析判断和预警及时反馈风机基础垂直沉降和倾斜情况；2、能够同时对风电机组混凝土基础和测量基准点进行垂直沉降和倾斜角度进行有效监测，并且实现了风电机组混凝土基础相对于测量基准点的垂直沉降实时监测；3、压差式动力水准仪直接基于连通器测量沉降基本原理，使用压力传感器测量各点压力变化，压力变化转换为液体高度变化，可直接计算出垂直沉降量，不需要其他辅助测量工具，监测系统布设简易、使用方便且成本较低。
附图说明
图1是本实用新型整体结构示意图；
图2是本实用新型整体结构框图；
图中：1、测量基准点，2、风电机组混凝土基础，3、数据采集仪，4、风机基础环，5、储液罐，6、第二动力水准仪，7、风机底平台，8、风机机柜，9、PVC管，10、第一动力水准仪。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，包括储液罐5、第一压差式动力水准仪10、第二压差式动力水准仪6、数据采集仪3、风电机柜8、远程监控系统，其中：
第一压差式动力水准仪10和第二压差式动力水准仪6分别通过液管、气管和通讯线缆连接；第二压差式动力水准仪6和储液罐5通过液管连接；第二压差式动力水准仪6和数据采集仪3通过通讯线缆连接；数据采集仪3和远程监控系统通过通讯线缆或者无线信号连接；
储液罐5，装满防冻液，通过液管充满第一压差式动力水准仪10和第二压差式动力水准仪6；
第二压差式动力水准仪6，作为风电机组混凝土基础测点，获取风电机组混凝土基础垂直沉降变化值和倾斜角度，并传输给数据采集仪；
第一压差式动力水准仪10，作为风电机组混凝土基础测量基准点的测点，获取风电机组混凝土基础测量基准点的垂直沉降变化值和倾斜角度，并传输给数据采集仪；
数据采集仪3，采集第一压差式动力水准仪10和第二压差式动力水准仪6传输的测量数据；
风电机柜8，为数据采集仪3提供电源和网络连接；风电机柜8有备用网口信号就采用有线传输，风电机柜无备用网口信号就采用无线传输；
远程监控系统，将数据采集仪3发送过来的垂直沉降量和倾斜角度进行实时数据存储、计算分析判断和预警，及时反馈风机基础垂直沉降和倾斜情况。
如图2所示，所述远程监控系统包括：系统初始化设置模块，用于系统的初始化设置；数据存储模块，用于存储数据采集仪传输的数据；数据计算模块，用于计算数据，最终得到风电机组混凝土基础在竖直方向上的垂直沉降量和倾斜角度；数据分析判断模块，用于设置报警阈值，并把计算分析得到的结果与设置的报警阈值进行比较判断；安全显示与预警模块，用于计算结果的显现和对超出报警阈值的风机进行预警。
所述第一压差式动力水准仪10固定在基准测量点1的上面或侧面，第二压差式动力水准仪6固定在风电机组混凝土基础2的上表面中心位置。
所述储液罐5和数据采集仪3固定在风电机组混凝土基础2的上表面，风电机组混凝土基础2上方为风机基础环4，风机基础环4上固定设置风机底平台7，风电机柜8固定在风机底平台7上。
所述连接第一压差式动力水准仪10和第二压差式动力水准仪6的通讯线缆、液管、气管穿过风电机组混凝土基础2内预埋的PVC管9。
所述远程监控系统与系统管理工控机通过网络连接。
本实用新型的风电机柜为风电机组上的自有装置，两台压差式动力水准仪为现有产品，包含内置压力传感器的空腔和倾角传感器，储液罐通过液管将防冻液注满两个压差式动力水准仪，中间连接的气管可以使两台压差式动力水准仪保持在相同的气压内，避免大气压力不平衡造成的测量误差。在系统注满防冻液时，封闭的管道外壁的大气压和管道内部的液体压力形成平衡。当压差式动力水准仪产生竖向沉降位移时，由于防冻液是完全充满液管，防冻液的体积不会发生变化，也不会流动，只会使压力产生变化。根据计算公式：p＝ρgh，其中ρ代表的是防冻液的密度，g是重力加速度、h代表液体高度，压力仅与防冻液的高度有关。当压差式动力水准仪发生竖向位移时：△h=△p/(ρg)，其中△h为竖向位移变化量，ρ代表的是防冻液的密度，g是重力加速度。内置的倾角传感器可以测量出倾斜角度的变化。
根据工作地点和地形不同需要在风电机组混凝土基础附件设置一个测量基准点。其中，该测量基准点可以为风电机组原有的测量基准点，也可以为任何一种后期建设的测量基准点。测量基准点应符合埋深不少于最大冻土线以下50厘米，露出底面不少于20厘米并涂有警示颜色。第一压差式动力水准仪通过螺栓或者胶水安装在测量基准点的上面或者侧面，用于获取风电机组混凝土基础测量基准点的第一测量数据，第一测量数据包括风电机组混凝土基础测量基准点垂直沉降量的当前测量值和风电机组混凝土基础测量基准点安装平面与初始测量平面的X轴（东西方向）的夹角和Y轴（南北方向）的夹角。
第二压差式动力水准仪通过螺栓或者胶水安装在风电机组混凝土基础上表面的中心位置，用于获取风电机组混凝土基础的第二测量数据，第二测量数据包括风电机组混凝土基础垂直沉降量的当前测量值和风电机组混凝土基础安装平面与初始测量平面的X轴（东西方向）的夹角和Y轴（南北方向）的夹角。
数据采集仪把两台压差式动力水准仪测量到的风电机组混凝土基础和测量基准点的数据传输到远程监控系统。
远程监控系统包含系统初始化设置模块、数据存储模块、数据计算模块、数据分析判断模块、安全显示与预警模块。
系统初始化设置模块用于设置压差式动力水准仪初始相关配置，包括第一压差式动力水准仪的初始测量值、第二压差式动力水准仪的初始值、测量频率、定时、数据联动。
数据存储模块用于存储实时的第一测量数据，包括风电机组混凝土基础测量基准点垂直沉降量的当前测量值和风电机组混凝土基础测量基准点安装平面与初始测量平面的X轴（东西方向）的夹角和Y轴（南北方向）的夹角；及存储实时的第二测量数据，包括风电机组混凝土基础垂直沉降量的当前测量值和风电机组混凝土基础安装平面与初始测量平面的X轴（东西方向）的夹角和Y轴（南北方向）的夹角。
数据计算模块用于计算数据，根据第一测量数据中风电机组混凝土基础测量基准点垂直沉降当前测量值计算，测量基准点变化值（HA）=初始测量值-当前测量值；
根据第二测量数据中风电机组混凝土基础垂直沉降当前测量值计算，沉降变化值（HB）=初始值-当前测量值；
风电机组混凝土基础沉降变化量计算，最终沉降值HAB=HA-HB。
根据第一测量数据中风电机组混凝土基础测量基准点安装平面与初始测量平面的X轴（东西方向）的夹角和Y轴（南北方向）的夹角计算第一倾斜角。第一倾斜角为，其中，ɑX为X轴（东西方向）的夹角，αy为Y轴（南北方向）的夹角。
根据第二测量数据中风电机组混凝土基础安装平面与初始测量平面的X轴（东西方向）的夹角和Y轴（南北方向）的夹角计算第一倾斜角。第二倾斜角为，其中，/>为X轴（东西方向）的夹角，/>为Y轴（南北方向）的夹角。
数据分析判断模块，用于设置报警阈值，并把计算得到的结果与设置的报警阈值进行分析比较判断，判断风力发电机组混凝土基础和测量基准点是否发生垂直沉降和倾斜。
安全显示与预警模块，用于计算结果的显现和对超出报警阈值的风机进行预警。
系统管理工控机可以通过声音或者灯光及时提醒工作人员当前风力发电机组混凝土基础的垂直沉降和倾斜情况，不需要工作人员时时刻刻监测风力发电机组混凝土基础的垂直沉降和倾斜情况数据变化情况，提高了工作效率。
Claims (6)
1.一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，包括风电机柜（8），其特征在于，还包括储液罐（5）、第一压差式动力水准仪（10）、第二压差式动力水准仪（6）、数据采集仪（3）、远程监控系统，其中：
第一压差式动力水准仪（10）和第二压差式动力水准仪（6）分别通过液管、气管和通讯线缆连接；第二压差式动力水准仪（6）和储液罐（5）通过液管连接；第二压差式动力水准仪（6）和数据采集仪（3）通过通讯线缆连接；数据采集仪（3）和远程监控系统通过通讯线缆或者无线信号连接；
储液罐（5），装满防冻液，通过液管充满第一压差式动力水准仪（10）和第二压差式动力水准仪（6）；
第二压差式动力水准仪（6），作为风电机组混凝土基础测点，获取风电机组混凝土基础垂直沉降变化值和倾斜角度，并传输给数据采集仪；
第一压差式动力水准仪（10），作为风电机组混凝土基础测量基准点的测点，获取风电机组混凝土基础测量基准点的垂直沉降变化值和倾斜角度，并传输给数据采集仪；
数据采集仪（3），采集第一压差式动力水准仪（10）和第二压差式动力水准仪（6）传输的测量数据；
风电机柜（8），为数据采集仪（3）提供电源和网络连接；风电机柜（8）有备用网口信号就采用有线传输，风电机柜无备用网口信号就采用无线传输；
远程监控系统，将数据采集仪（3）发送过来的垂直沉降量和倾斜角度进行实时数据存储、计算分析判断和预警，及时反馈风机基础垂直沉降和倾斜情况。
2.如权利要求1所述的一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，其特征在于，所述远程监控系统包括：系统初始化设置模块，用于系统的初始化设置；数据存储模块，用于存储数据采集仪传输的数据；数据计算模块，用于计算数据，最终得到风电机组混凝土基础在竖直方向上的垂直沉降量和倾斜角度；数据分析判断模块，用于设置报警阈值，并把计算分析得到的结果与设置的报警阈值进行比较判断；安全显示与预警模块，用于计算结果的显现和对超出报警阈值的风机进行预警。
3.如权利要求1或2所述的一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，其特征在于，所述第一压差式动力水准仪（10）固定在基准测量点（1）的上面或侧面，第二压差式动力水准仪（6）固定在风电机组混凝土基础（2）的上表面中心位置。
4.如权利要求1或2所述的一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，其特征在于，所述储液罐（5）和数据采集仪（3）固定在风电机组混凝土基础（2）的上表面，风电机组混凝土基础（2）上方为风机基础环（4），风机基础环（4）上固定设置风机底平台（7），风电机柜（8）固定在风机底平台（7）上。
5.如权利要求1或2所述的一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，其特征在于，所述连接第一压差式动力水准仪（10）和第二压差式动力水准仪（6）的通讯线缆、液管、气管穿过风电机组混凝土基础（2）内预埋的PVC管（9）。
6.如权利要求1或2所述的一种风电机组混凝土基础垂直沉降和倾斜角度监测装置，其特征在于，所述远程监控系统与系统管理工控机通过网络连接。
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