隨著國內(nèi)海上風電項目的不斷發(fā)展，海上風電機組的運輸和施工安全受到了越來越多的關(guān)注。為進一步縮短工程建設(shè)周期，提高安裝效率，海上風力發(fā)電站采用整體吊裝、一步到位的方式，即將導管架帽、塔筒和風力發(fā)電機組作為一個整體進行吊裝。因此，風電機組模塊的重心較高，工作船在運輸過程中的運動對塔架結(jié)構(gòu)的強度影響較大，導致塔架結(jié)構(gòu)在運輸過程中處于較高的應(yīng)力水平。鑒于這種情況，運輸及吊裝過程中對塔架進行應(yīng)力監(jiān)測，以確保風電機組塔架和工作船在運輸及吊裝過程中的安全。

塔架應(yīng)力測量準備

經(jīng)過前期理論分析和有限元計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)風力發(fā)電系統(tǒng)主要承載結(jié)構(gòu)在動靜態(tài)載荷作用下，有三處應(yīng)力水平較為顯著。因此，在三個截面位置沿塔架內(nèi)壁周向均勻布置應(yīng)變片。每個截面位置處布置10片應(yīng)變片，間隔角度36°，并分別加以編號。

應(yīng)變片的三個位置分別為：

1. 筒體塔架結(jié)構(gòu)底端與導管架帽連接部位（標高17米處），此處結(jié)構(gòu)剛度變化很大，另在標高16米處，底端支架與塔架整體結(jié)構(gòu)連接處，在這兩個位置粘貼應(yīng)變片進行測量。

2. 筒體標高30.2米處，這是有限元計算*不利的位置，在船體搖擺作用下，水平慣性力作用產(chǎn)生*大豎向應(yīng)力，在此處粘貼應(yīng)變片進行測量。

3. 頂端法蘭盤底部（標高55.5米），與頂端風電機組連接位置，截面*小。在豎向力或者恒定彎矩的作用下，這里的受力*為不利，在此處粘貼應(yīng)變片進行測量。

儀器采用南京聚航科技有限公司的JHDY動態(tài)應(yīng)變儀，全軟件操作。測試過程中采集到的應(yīng)變數(shù)據(jù)，通過軟件控制程序中的計算程序，將測點的主應(yīng)力的大小自動計算出來，形成圖線顯示出來。由于測點測得的應(yīng)變數(shù)據(jù)曲線的變化具有一定的周期性，可以根據(jù)測試曲線來大致確定塔架結(jié)構(gòu)的振動周期。

應(yīng)力測量步驟

①　 粘貼應(yīng)變片；在粘貼應(yīng)變片時，應(yīng)檢查應(yīng)變片是否有折痕，斷絲等缺陷。粘貼全過程應(yīng)在盡可能短的時間內(nèi)完成，并避免任何形式的污染物。

②　 接線；應(yīng)變片與連接線焊接在一起后與動態(tài)應(yīng)變儀連接。

③　 設(shè)備調(diào)試；通過軟件選擇通道號，等待其穩(wěn)定后按下“調(diào)零”鍵，待穩(wěn)定后測試。

④　 正式測試

測量結(jié)果分析

1. 測點應(yīng)力值分析。運輸過程持續(xù)48小時，共取用61個時間節(jié)點數(shù)據(jù)進行分析，從每個時間節(jié)點開始的10分鐘內(nèi)分析，主應(yīng)力振動幅度作為考察船舶動態(tài)作用對塔架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的參量。對應(yīng)變片測得的主應(yīng)力值振動幅度進行統(tǒng)計，按照時間先后順序?qū)⒏鲗討?yīng)變片的豎向主應(yīng)力用直線連接起來。

2. 結(jié)構(gòu)真實應(yīng)力。塔架結(jié)構(gòu)的真實應(yīng)力需在測得應(yīng)力的基礎(chǔ)上加上原有結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的應(yīng)力作用。由于重力對結(jié)構(gòu)的作用以豎向應(yīng)力為主，且對結(jié)構(gòu)的作用既有壓應(yīng)力，又有拉應(yīng)力，所以為考察實際工況中重力對結(jié)構(gòu)的不利影響，將重力與各個測點測得的*大應(yīng)力幅值進行。

3. 結(jié)構(gòu)有限元分析。為了便于實驗數(shù)據(jù)與有限元結(jié)果的比較，根據(jù)不同的角加速度，對結(jié)構(gòu)測點的應(yīng)力有限元計算結(jié)果進行了分析，由于實測過程中船舶橫搖加速度比較小，所以在小范圍內(nèi)對結(jié)構(gòu)響應(yīng)進行計算。

4. 結(jié)構(gòu)自振特性。測試過程中的結(jié)構(gòu)測點應(yīng)力的時間歷程曲線，也呈現(xiàn)出一些周期變化特征，基本可以判斷出塔架結(jié)構(gòu)運動和傳播運動的一些動態(tài)特征。