关键词：风机基础；开裂；原因分析；预防
Cracking Analysis and Prevention Measures of Wind Turbines Foundation
ZHAO Hongcang1，JI Yuchong2
(CGN New Energy Holdings Co., Ltd.，Xi’an 710061，Shanxi，China )
Abstract: With the vigorous promotion of clean energy construction, such as wind power and solar energy, wind power stations in our country continue to grow rapidly, and wind power has become an important part of green power. However, with the grid-connected generation of wind turbines, after two or three years or several years of operation, various problems affecting the normal operation of wind turbines are gradually exposed. As the supporting structure, the quality of wind turbines foundation directly affects the normal operation of wind turbines. This paper expounds the cracking phenomena of the wind turbines foundation, analyses the causes of the disease, and then puts forward preventive measures, which can provide useful reference for the follow-up construction and operation of the wind power station.
Key words: wind turbine foundation; cracking; analysis; prevention
1 引言
为实现非化石能源占一次能源消费比重提高，促进能源转型，全国风力发电等清洁能源新增装机容量不断增加，在电源结构中比例逐年提高，风电已成为继煤电、水电的第三大电源，成为推动能源转型和节能减排的重要力量。但是，纵观风电行业，好多风电场投运后，风机基础开裂、塔筒倒塌、叶片断裂、风机着火、主变爆炸、跳闸、断网等质量事故事件陆续出现，原因很多，这里就风机基础出现的开裂问题进行分析。首先风机基础作为支撑风力发电机组的关键结构，其病害直接影响风机运行安全。现在基础环式风机基础采用较多，而预应力锚栓式风机基础近几年也逐渐应用。这里着重讲述基础环式风机基础开裂问题。
2 风机基础开裂病害陈述
其实，全国范围看，风机基础开裂事件屡见不鲜，单从某能源公司所属各分公司2017年、2018年对所辖运行风电场风机基础的排查情况来看，南方北方18个分公司的风电场都存在不同程度基础开裂现象，引起公司管理层高度重视。其中湖北某风电场2012年6月建成，2013年7月投运，2016年3月发现2台风机基础开裂；黑龙江某风电场2017年10月发现6台风机基础不同程度开裂。
湖北某风电场的情况是这样的，基础外围混凝土损伤情况严重，见图1；基础内部裂缝明显，见图2；2台风机进行停机处理。
黑龙江某风电场运维人员发现的32#基础塔筒底部外侧基础环与基础之间出现的缝隙大小随风机启停张合变化，最大裂缝宽度3cm，见图3；塔筒底部内侧基础顶面出现开裂，见图4。15#基础在门洞左上方位、塔筒内侧存在最大宽度400mm×600mm的混凝土破碎带,破碎深度15cm左右，穿孔钢筋外露，接地扁铁被拉断，通过敲击可确定破碎带周围有较大面积的空鼓，空鼓范围约500mm×1200mm，见图5、图6。这2台风机进行停机处理，其余4台风机减负荷运行。
3 风机基础开裂原因分析
风机基础在运行后为什么会开裂呢？对病害严重基础邀请国内顶级大学工程检测中心、
设计院的专门检测机构、主机厂家联合进行裂缝程度和砼强度检测，包括砼碳化深度、裂缝
深度检测、超声回弹检测、混凝土钻芯取样等，通过检测，一致认为皆是风机基础施工过程
中没有严格按照设计和施工规范造成的。具体原因如下：
（1）基础混凝土浇筑振捣不密实，基础环下法兰可能存在空腔。
（2）经过检测发现塔筒内外混凝土碳化深度不一，塔筒内外混凝土强度不同、局部达到
设计混凝土强度，塔筒内局部混凝土存在空鼓、裂缝、破碎等缺陷。
（3）基础施工完测温缺失，没有根据测温结果做到保温保湿养护，养护不到位。
（4）基础环上法兰水平度测量不到位，施工中碰撞基础环，没有及时调平，导致基础环
水平度超出误差范围，个别超出十分严重，对基础开裂也存在影响。
（5）基础渗水，在机组运行过程中，混凝土泡水后加快磨损，形成混凝土浆液，机组运
行的晃动将混凝土浆液挤出，长时间如此，基础混凝土被掏空，导致基础环与混凝土间隙加大，从而加速基础损坏。
4 风机基础开裂预防
为了保证风力发电机组在运行状态下不会发生裂缝和开裂现象，保证风机安全运行，必须在建设期加强管控，防患于未然，消除隐患，不能等发生开裂情况再处理，坚持质量第一，预防为先。
3.1 基础砼施工前管控要求
（1）风机基础砼工程施工前，施工单位对施工现场可能发生的危害、灾害与突发事件制定应急预案，对应急预案应进行交底和培训。
（2）施工单位机构设置和人员组成，应满足砼工程施工管理的需要。施工操作人员经过培训，具备各自岗位需要的基础知识和技能水平，并应逐级进行技术交底，同时应建立严格的岗位责任制和交接班制度。
（3）风机基础砼工程施工前，施工单位应做好各项施工前准备工作，并与当地气象台、站联系，掌握近期气象情况。必要时，增添相应的技术措施。施工现场供水、供电应满足砼连续施工的需要。
（4）风机基础砼施工应在模板和支架、钢筋工程、预埋管件等工作完成并验收合格后进行，对隐蔽工程进行验收。施工过程及时进行自检、互检和交接检；对重要工序和关键部位应加强质量检查或进行测试，并作出详细记录，同时宜留存图像资料。
（5）材料、产品和设备，应符合国家现行标准、设计文件和施工方案的规定；材料、半成品和成品进场时，应对其规格、型号、外观和质量证明文件进行检查；进场后，按种类、规格、批次分开储存与堆放，并应标识明晰，储存与堆放条件不应影响材料品质。
（6）施工单位应制定检测和试验计划，并应经监理单位批准后实施；监理单位应根据检测和试验计划制定见证计划。
3.2 基础砼施工过程管控要求
（1）保证砼拌合物的均匀性和工作性；采取保证连续供应的措施，并满足现场施工的需要。
（2）施工配合比应经施工单位技术负责人批准。在使用过程中，应根据反馈的砼动态质量信息对砼配合比及时进行调整，当砼性能指标有变化、原材料品质发生显著改变、同一配合比的砼生产间断三个月以上时应重新进行配合比设计。
（3）对首次使用的配合比应进行开盘鉴定，包括：原材料与配合比设计所用原材料的一致性、出机砼工作性与配合比设计要求的一致性、砼强度、砼凝结时间、砼耐久性能。
（4）砼浇筑层厚应根据振捣器的作用深度及砼的和易性确定，整体连续浇筑时宜300-500mm，并应在前层砼初凝之前将次层砼浇筑完毕。层间最长的间歇时间不应大于砼的初凝时间，否则应按施工缝处理。
（5）砼浇筑采用二次振捣工艺。砼浇筑面应及时进行二次抹压处理。
（6）炎热天气浇筑砼时，宜采用遮盖、洒水、拌冰屑等降低砼原材料温度的措施，砼入模温度宜控制在30度以下。砼浇筑后，及时进行保温保湿养护；条件允许时，避开高温时段浇筑砼。冬期浇筑砼时，宜采用热水拌和、加热骨料等提高砼原材料温度的措施，砼入模温度不宜低于5度，砼浇筑后，及时进行保温保湿养护。
3.3 基础砼浇筑完成后要求
（1）砼应进行测温、根据测温结果进行保温保湿养护，设专人负责养护工作，保湿养护的持续时间不得少于14d，并应经常检查塑料薄膜或养护涂层的完整情况，保持砼表面湿润；
（2）风机基础砼拆模后，应及时回填土，不宜长期暴露在自然环境中。回填按设计要求施工，面层有坡度要求，不能雨水倒流而浸泡基础。
5 结束语
为了保证风机并网后动荷载状态下运行安全，必须在工程建设期间严格监管风机基础施工过程质量，杜绝风机基础出现开裂现象。首先施工单位严格按设计和规范要求施工，另外监理单位对基础混凝土浇筑施工进行旁站监督，严格工序管理，确保风机基础浇筑质量，从而预防风机基础开裂事件发生，提高发电效益。
参考文献
[1] FD003-2007《风电场机组地基基础设计规定》[S]
[2] GB50164-2011《混凝土质量控制标准》[S]
[3] DL/T5191-2004《风力发电场项目建设工程验收规程》[S]
[4] 某新能源有限公司工程建设工作指引附件3《风机基础施工工作指引》[S]
[5] 某风机设备厂家《风机基础质量交底》[S]
论文作者:赵宏仓
论文发表刊物:《中国电业》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/18
标签：风机论文; 基础论文; 混凝土论文; 测温论文; 裂缝论文; 风电场论文; 施工单位论文; 《中国电业》2019年第14期论文;