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山地风电场风机基础加固处理技术研究
2019/01/07         1023

  摘 要:风能是当前国家大力推向发展的新能源类型,其中山地风电场作为重要的大规模风力发电系统,在当前的风电技术应用中发挥了重要的作用。风电场风机基础结构为风机的运行提供稳定环境,基础结构的牢固度是管理的要点内容。当前的山地风电场风机基础结构存在一定的稳定性问题,需要根据实际情况,对稳定性问题进行深入的研究分析,采取针对性的加固处理措施,提升风机运行安全性与效率。

   1.山地风电场风机基础稳定性问题与成因分析

   1.1山地风电场风机基础稳定性问题

  山地风电场的运行环境相对复杂,经常需要面对大风、大雨等天气条件,在持续风雨后,风电场风机基础结构经常会表现出系列问题,根据当前的山区风电场实际运行经验,常见的基础结构问题包括以下几种:

  (1)基础结构外部问题。风机基础结构外部,主风向位置基础环与混凝土体系局部脱离,结构外表面存在加大缝隙。

  (2)结构缝隙内部存在积水,风机运行过程中的晃动,积水呈现升降变化。

  (3)风机基础环位置混凝土表面存在局部破裂问题,裂缝呈现不规律特征。

  (4)基础环位置存在水泥浆,塔筒内部基础环周边有大量水泥浆堆积,厚度水平2 cm~3cm,同时存在积水。

  上述这些山地电场风机基础结构问题,通过监测设备的检测结果来看,重力加速度数值变化不规律,异常跳动特征明显。尽管风机依然处于有效安全运行条件之下,但基础结构已经表现出一定的稳定性隐患问题。需要及时采取加固处理措施,解决安全隐患,保证风电机组的正常运行。

   1.2山地风电场风机基础稳定性问题成因分析

  山地风电风机基础结构问题较为突出的位置为基础环位置,结合风机的运行特征可以看出,基础环与混凝土基础是应力载荷的集中位置,且在风机主方向上载荷水平更高,因此对于基础结构的牢固度影响更大。同时,在风机运行过程中风载荷为反复作用,因此基础内部与混凝土接触区域的风载荷磨损作用较为严重。由此导致了风机基础出现表面材料破裂或裂缝问题,外部降水进入裂缝后出现积水。此外,部分风机基础结构混凝土保护层位置未设置过渡层,在部分风力过大条件下,载荷将使保护层因过度挤压而出现破坏,同时保护层混凝土也将出现严重磨损。

   2.山地风电场风机基础加固处理技术研究

   2.1加固处理要求

   针对前述山地风电场风机基础结构问题,为了保证机组设备运行的安全稳定性,加固处理技术应用应满足以下几点要求:

   (1)有效处理现有裂缝问题,对基础环内部空腔及缝隙进行密实回填。

   (2)加固处理材料强度因高于现有基础混凝土载荷水平,确保加固效果,并提升基础结构加固后的整体性能。

   (3)加固处理工艺应用应维持体系的一致性,确保基础环与混凝土之间的连接有效性,充分传递风机运行载荷。

   (4)解决积水问题,提升结构防渗性能,防止外部雨水再次渗入基础结构。

     2.2处理方案及工艺应用

  根据以上风机基础加固处理要求,在实际施工中通常采用环氧树脂灌浆空腔和缝隙,灌浆材料固化后的强度应高于混凝土强度,同时保证与混凝土与基础环之间的连接,并且具有应的弹性条件与形变能力。具体的环氧树脂加固处理技术工序包括:布置钻孔、内部空腔及缝隙清洗、空腔及缝隙风干、灌浆及后处理等内容。具体工艺应用如下:

   (1)钻孔布置及要求

  在进行风机基础加固处理钻孔操作前,首先对既有基础环周围已经失效的密封添加材料进行清除处理。按照接触结构内部钢筋材料的布置,设置相应的灌浆孔,钻孔定位点应保证与基础环的距离处于合理位置,通常间距为200mm。灌浆孔使用孔径30mm的取芯机钻孔,操作要求如下:

  钻孔操作前,对基础环预留孔进行定位,钢筋穿孔操作应保证钢筋的完整性,禁止破坏钢筋材料。钢筋穿孔方向朝向基础底部法兰,钢筋平面布置根据设计方案进行预估调整。在基础顶面钻孔操作开始后,测量控制钻进深度,在到达指定深度后,应适当降低钻孔速度,钻孔终止位置为法兰上部空腔,防止对于结构的影响。在完成钻孔操作后,应及时进行孔位处理,涂抹黏结材料并进行连接管的预埋,此位置设置阀门开关,灌浆压力水平在0.4MPa条件下时,管路不发生破坏,连接管与钻扣区域不存在跑浆、冒浆问题。

   (2)缝隙清洗及处理

  在进行风机基础裂缝清理前,首先将基础环位置外侧附着的粉尘、杂质等进行清理,同时排出清理环节中产生的污水。重点查看预埋管口、基础环以及混凝土裂缝位置的清理情况。在完成清理操作后,在基础环孔位连接空压机,通过管口压缩空气将内部积水排出内部空隙,空气雅俗排水环节应及时清理水体,防止二次渗入结构造成的清理不净问题。最后进行裂缝清理干燥处理,同样使用空压机进行吹风风干裂缝,风干操作时间以现场操作吹干效果为准,同时压力条件以外侧手感应气体流动为依据。

   (3)灌浆材料及要求

  高强度环氧树脂加固操作过程中,应保证材料性能与成分配比能够提供有效的固化性能,基本成分应包括固化剂、稀释剂、改性剂和填料等。固化剂的使用除了在保证高强度树脂固化速度外,同时应保证固化后材料的柔性特征;稀释剂则以维持材料的有效流动性为标准,确保树脂能够有效进入加固位置,具备较强的挥发作用;改性剂要求能够提高固化后树脂的抗剪、抗弯及抗冲切性能;填料要求能够提高固化后树脂的抗磨性能、降低树脂的收缩率。

  浆液灌注前应确定环氧树脂、固化剂、稀释剂、填料等的配方比例,然后根据配方做小样实验,配方达到设计要求后方可用于工程施工。树脂浆液灌注,基础环外侧8个孔可同时灌注,树脂浆液灌注量及灌注次数由树脂厂家专业技术人员确定。树脂浆液灌注达到较充分地填满空腔和缝隙后,灌注结束。此时,应及时将从缝隙中冒出的树脂浆液清理干净。

   (4)灌浆后处理

  环氧树脂完全固化后,风机基础按原设计重新设置缝面防水,破损部位采用环氧砂浆进行修补。为防止缝面密封胶老化失效,在混凝土表面基础环内、外侧增加一道防水措施,采用SBS改性沥青防水卷材进行防水处理。灌浆后的处理应维持风机基础结构额整体性,综合协调加固操作后的基础稳固性与防水性能,通过对加固技术应用各环节的协调处理,保证实际加固效果。在处理完成后,应及时安排基础结构性能测试,把握风机运行条件下的基础结构特征,对加固效果进行评价,进行优化处理。

  结语

  综上所述,风机基础结构在山地风电场运行发电过程中的作用至关重要,不仅关系着风机的正常运行,同时也对设备安全性与发电效率产生着一定的影响。就当前常见的风机基础裂缝、积水以及泥浆等系列问题,维护管理人员应准确把分析现存基础结构问题,按照科学合理的工艺流程开展加固操作,全面提升基础结构加固效果,促进山地风电场的发展。