工程科学学报，第38卷，第10期：1475-1481,2016年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.10:1475-1481,October 2016 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2016.10.017:http://journals..ustb.edu.cn 基于激光遥测方法的某在役风电塔现场实测分析 戴靠山2)四，王英2》，黄益超2) 1)同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海2000922)同济大学结构工程与防灾研究所，上海200092 ☒通信作者，E-mail:kdai@tongji.edu.cn 摘要风力发电塔作为一类特殊的高柔结构，顶部支撑的风机在工作状态下对塔身产生动态激励，目前的风电塔振动实测 通常采用接触式传感器.为发展风电塔现场非接触测试技术，本文对激光遥测方法进行阐述，利用加速度计和激光遥测设备 对某1.5MW风电塔进行环境脉动激励下的动力实测，对两种仪器的现场使用及测试结果进行对比，分析遥测方法的优势. 利用得到的多组实测信号，分别采用峰值拾取法和随机子空间识别法进行分析处理，获得该风电塔的自振频率 关键词风力发电塔：激光测振仪；动力实测：自振频率；信号分析 分类号TK83:TU279.7 Field testing of an in-service wind turbine tower using a laser based remote sensing method DAI Kao-shan,WANG Ying?,HUANG Yi-chao2 1)State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China: 2)Research Institute of Structural Engineering and Disaster Reduction,Tongji University,Shanghai 200092,China Corresponding author,E-mail:kdai@tongji.edu.cn ABSTRACT As a special slender structure,a wind turbine tower with a turbine on the top of the structure is sensitive to dynamic loading.Therefore,it is critical to accurately assess the vibrational behaviors of the wind turbine tower.To facilitate field testing of wind turbine towers,a laser Doppler vibrometer was proposed in the ambient vibration testing.Comparisons between the conventional contact accelerometer method and the laser based remote sensing method were made in the aspects of testing efficiency and result valid- ity.Based on a series of vibration signals collected from a 1.5 MW wind turbine tower,the natural frequencies of this tower were ob- tained by using different vibration analysis methods. KEY WORDS wind turbine towers;laser Doppler vibrometers:ambient vibration tests:natural frequency:signal analysis 20世纪90年代以来，我国大力发展风能产业，在的影响；对建成后风电塔现场实测，获得其振动特性， 西部以及东部沿海地区已建立许多大规模风电场，并 也是目前认证机构主要关心点之一·实际上，风机运 且在2010年超越美国成为全球风电装机容量第一大 行期间也多需要进行振动监测，以便及时发现异常情 国四.了解已建成风电塔的结构特性，有助于针对我 况进行停机检修四.风电塔是一类高耸柔性结构，地 国服役一定阶段风电场发展科学的设备安全评估方 震作用对其影响可能较大田.我国沿海及西北等风能 法.我国现行的风电塔设计文件明确要求塔筒固有频 充沛的地区大部分处于地震带，然而早期我国风电塔 率与叶片通过频率之间有适当的间隔回，单靠设计阶 塔筒设计多参照欧洲标准，未系统地研究符合我国地 段的计算很难准确考虑地基土等因素对结构动力特性 理特性的设计规范同.明确风电塔的动力特性有助于 收稿日期：2015-12-13 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51208382)：上海市国际科技合作基金项目(16510711300)：土木工程防灾国家重点实验室自主研究 课题(SLDRCE14-B02):上海科技支撑计划资助项目(13dz1203402)工程科学学报，第 38 卷，第 10 期: 1475--1481，2016 年 10 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 10: 1475--1481，October 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 10． 017; http: / /journals． ustb． edu． cn 基于激光遥测方法的某在役风电塔现场实测分析 戴靠山1，2) ，王 英2) ，黄益超2) 1) 同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092 2) 同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092  通信作者，E-mail: kdai@ tongji． edu． cn 摘 要 风力发电塔作为一类特殊的高柔结构，顶部支撑的风机在工作状态下对塔身产生动态激励，目前的风电塔振动实测 通常采用接触式传感器． 为发展风电塔现场非接触测试技术，本文对激光遥测方法进行阐述，利用加速度计和激光遥测设备 对某 1. 5 MW 风电塔进行环境脉动激励下的动力实测，对两种仪器的现场使用及测试结果进行对比，分析遥测方法的优势． 利用得到的多组实测信号，分别采用峰值拾取法和随机子空间识别法进行分析处理，获得该风电塔的自振频率． 关键词 风力发电塔; 激光测振仪; 动力实测; 自振频率; 信号分析 分类号 TK83; TU279. 7 Field testing of an in-service wind turbine tower using a laser based remote sensing method DAI Kao-shan1，2)  ，WANG Ying2) ，HUANG Yi-chao2) 1) State Key Laboratory of Disaster Ｒeduction in Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China; 2) Ｒesearch Institute of Structural Engineering and Disaster Ｒeduction，Tongji University，Shanghai 200092，China  Corresponding author，E-mail: kdai@ tongji． edu． cn ABSTＲACT As a special slender structure，a wind turbine tower with a turbine on the top of the structure is sensitive to dynamic loading． Therefore，it is critical to accurately assess the vibrational behaviors of the wind turbine tower． To facilitate field testing of wind turbine towers，a laser Doppler vibrometer was proposed in the ambient vibration testing． Comparisons between the conventional contact accelerometer method and the laser based remote sensing method were made in the aspects of testing efficiency and result valid￾ity． Based on a series of vibration signals collected from a 1. 5 MW wind turbine tower，the natural frequencies of this tower were ob￾tained by using different vibration analysis methods． KEY WOＲDS wind turbine towers; laser Doppler vibrometers; ambient vibration tests; natural frequency; signal analysis 收稿日期: 2015--12--13 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51208382) ; 上海市国际科技合作基金项目( 16510711300) ; 土木工程防灾国家重点实验室自主研究 课题( SLDＲCE14--B--02) ; 上海科技支撑计划资助项目( 13dz1203402) 20 世纪 90 年代以来，我国大力发展风能产业，在 西部以及东部沿海地区已建立许多大规模风电场，并 且在 2010 年超越美国成为全球风电装机容量第一大 国［1］． 了解已建成风电塔的结构特性，有助于针对我 国服役一定阶段风电场发展科学的设备安全评估方 法． 我国现行的风电塔设计文件明确要求塔筒固有频 率与叶片通过频率之间有适当的间隔［2］，单靠设计阶 段的计算很难准确考虑地基土等因素对结构动力特性 的影响; 对建成后风电塔现场实测，获得其振动特性， 也是目前认证机构主要关心点之一． 实际上，风机运 行期间也多需要进行振动监测，以便及时发现异常情 况进行停机检修［3］． 风电塔是一类高耸柔性结构，地 震作用对其影响可能较大［4］． 我国沿海及西北等风能 充沛的地区大部分处于地震带，然而早期我国风电塔 塔筒设计多参照欧洲标准，未系统地研究符合我国地 理特性的设计规范［5］． 明确风电塔的动力特性有助于