[发明专利]海上风力发电机组基础冲刷在线监测系统及方法

说明书

本发明是关于一种海上风力发电机组基础冲刷在线监测系统及方法，系统包括：多个低频振动传感器，安装于风机塔筒底部，用于获取其安装位置处的监测数据；信息采集与存储单元，用于存储所述监测数据，并将所述监测数据上传至状态信息管理终端；所述状态信息管理终端，用于存储每个风机基础对应的设计参数信息，并根据所述设计参数信息和所述监测数据确定输出信息，并输出所述输出信息至云服务器；所述云服务器，用于根据所述输出信息，输出对应的基础状态报告至指定的用户终端。

技术领域

本公开涉及风电场监测技术领域，尤其涉及一种海上风力发电机组基础冲刷在线监测系统及方法。

背景技术

现阶段海上风电场常用的各类基础形式中，单桩基础运用最为广泛。单桩基础的安装改变了海底局部水沙环境，导致基础周围原有的泥沙平衡被破坏，造成基础周围的泥沙起动、输运形成冲刷坑。较大的冲刷坑会导致基础的埋深减少，风机结构的整体刚度相应下降，一方面降低了基础的承载能力，另一方面结构刚度的降低可能导致基础振动频率接近风机振动频率诱发结构共振；同时可能暴露了基础周围埋在海床内的海缆，增大了其所受的疲劳荷载。因此，基础冲刷严重威胁着海上风电场的安全运行，一旦基础损坏将造成极大的经济损失。

目前海上风力机基础冲刷监测方法主要依靠船载多波束测深系统，利用窗口期出海在指定测线上航行，通过声波广角度定向发射与接收，在与航行垂直的垂面内形成条幅式高密度的水深数据，可精确测绘沿航线一定宽度条带内的海底地形，通过海底地形图直观判断基础周围的冲刷情况。

现有技术存在以下缺陷：

(1)船载多波束测深方法作业条件要求高、出海成本高，必须依赖窗口期出海进行作业，由于海洋天气条件恶劣，常常无法达到出海作业要求，同时冲刷最严重时常常发生在极端天气下，此方法无法测得现场实际最大的冲刷深度。

(2)船载多波束测深方法航线受作业时间和海底地形限制，无法对整个海上风电场的风力机基础冲刷情况进行测量作业；

(3)多波束测深系统需在水下发射与接收声波，极易受海水腐蚀导致失效，若要现场安装，长期运行维护有较大难度，且此系统成本较高，缺乏经济性。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种海上风力发电机组基础冲刷在线监测系统及方法，改善传统不连续的冲刷监测方式，可实时连续地监测基础周围冲刷状态，反馈基础的健康状态。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种海上风力发电机组基础冲刷在线监测系统，所述系统包括：

多个低频振动传感器，安装于风机塔筒底部，用于获取其安装位置处的监测数据；

信息采集与存储单元，用于存储所述监测数据，并将所述监测数据上传至状态信息管理终端；

所述状态信息管理终端，用于存储每个风机基础对应的设计参数信息，并根据所述设计参数信息和所述监测数据确定输出信息，并输出所述输出信息至云服务器；

所述云服务器，用于根据所述输出信息，输出对应的基础状态报告至指定的用户终端。

在一个实施例中，优选地，所述状态信息管理终端具体用于：

根据所述设计参数信息计算得到每个风机基础的控制要素，并将所述控制要素设置为预警值，预警值包括桩基础允许最大冲刷深度和风机允许最低固有频率；

根据所述监测数据，计算得到实时的风机结构固有频率和风机基础冲刷深度；

将所述实时的风机结构固有频率和风机基础冲刷深度与所述预警值进行对比，得到对比结果；

根据对比结果确定并输出对应的输出信息。

在一个实施例中，优选地，所述监测数据包括加速度数据；