一、混塔塔筒安全監測的核心重要性

1. 結構失效的災難性后果

風電混塔作為支撐風機機組的關鍵結構，其失效可能導致塔筒倒塌、葉片斷裂甚至機組損毀。根據歐洲風能協會（WindEurope）的統計，全球每年因風機結構問題導致的事故中，約15%與塔筒缺陷直接相關，單次事故的經濟損失可高達2000萬元（如機組更換、停機發電損失及環境修復費用）。

2. 低風速區域混塔的經濟敏感性

我國中東部低風速區域普遍采用高度超過160米的混塔以提升發電效率，但其建設成本占風電場總投資的20%-30%。一旦塔筒因監測不足出現結構性損傷（如混凝土開裂、錨索預應力損失），維修或更換成本可能超過500萬元/臺，且停機導致的發電量損失可達每日10萬-20萬元（以3MW機組為例）。

3. 動態載荷的復雜性

混塔高度增加后，風剪切效應、湍流強度及葉片氣動載荷的耦合作用顯著增強。例如，在190米高度下，風速波動對塔筒的橫向振動幅度可達低塔的2-3倍，而傳統設計規范（如GL 2010）對此類超高空動態響應的數據支撐不足，亟需實時監測提供修正依據。

4. 行業規范缺失的倒逼需求

目前國內混塔建設尚無強制性安全監測國標，導致設計冗余度差異大。據《2023中國風電混塔白皮書》統計，約40%的混塔項目因施工階段未預留監測接口，后期加裝成本增加30%-50%，且存在數據兼容性問題。

二、當前運維手段的弊端與局限性

1. 人工巡檢：效率低、風險高

- 漏檢率高：人工目視檢查僅能發現表面裂紋（寬度>0.3mm），對內部預應力損失、微裂縫擴展等隱蔽問題漏檢率超過60%（中國電科院2023年實驗數據）。

- 依賴經驗：巡檢結果受人員技術水平影響大，同一混塔不同團隊的檢測結論差異可達40%。

- 無法實時響應：巡檢周期通常為3-6個月，而混塔結構損傷可能在極端天氣（如臺風、凍雨）后數小時內加速惡化。

混塔錨索漏油現場的貼壁狀態照片

2. 離線監測：數據滯后、覆蓋不足

- 采樣頻率低：傳統應變片、傾角儀等離線設備采樣間隔多為1小時/次，無法捕捉瞬態沖擊（如葉片緊急制動時的扭矩突變）。

- 局部監測盲區：現有手段多聚焦于塔筒底部和中部，對頂部連接法蘭、錨索群等高風險區域的監測覆蓋率不足50%。

3. 傳統傳感器網絡的局限性

- 環境適應性差：常規傳感器在低溫（-30℃以下）或高濕度（>90%RH）環境下精度下降30%-50%，導致數據失真。

- 維護成本高：埋入式傳感器一旦損壞需停機更換，單次維護費用約20萬元，且可能破壞原有結構。

- 數據孤島問題：不同廠商的監測系統數據格式不兼容，導致運營方難以整合振動、傾角、應變等多維度信息。

三、技術突破方向與案例驗證

以鄂爾多斯190米混塔項目為例，由哈爾濱全安測控技術有限公司設計監測方案，采用外掛式錨索計+零頻微震監測系統的組合方案，驗證了新一代監測技術的有效性，通過實時監測混塔的狀態，可以深入了解高塔在復雜工況下的每一個細微反應，預防潛在安全隱患，確保風電場的高效穩定運行。具體合作內容包括設備安裝、數據收集、數據分析和結果反饋，這些步驟共同構成了風電混塔安全監測的完整體系。

- 動態響應捕捉：在25m/s極端風速下，系統成功識別錨索預應力瞬時損失0.5%（閾值報警），避免了潛在的結構失穩風險。

- 經濟性對比：全生命周期監測成本僅為傳統人工巡檢的40%，且將故障預警時間從平均14天縮短至0.2小時內。

四、政策與行業建議

1. 推動國標制定：明確混塔安全監測的強制性要求（如傳感器類型、采樣頻率、數據存儲標準）。

2. 鼓勵技術研發：針對高空混塔特性，開發耐低溫、抗電磁干擾的一體化智能傳感器。

3. 數字化運維轉型：建立省級風電混塔健康監測云平臺，實現多項目數據聯動分析。

結 論

風電混塔塔筒安全監測不僅是技術問題，更是涉及設計、施工、運維全鏈條的系統性工程。當前依賴人工和離線手段的粗放式管理已難以滿足行業需求，唯有通過實時監測、數據驅動決策和標準化建設，才能破解混塔安全的“高空困局”，為風電行業的高質量發展筑牢根基。