戴靠山等：基于激光遥测方法的某在役风电塔现场实测分析 *1481 (1)现场测试中使用的激光非接触测量的方法可 2014,35(11):2300) 以实现结构的遥测，无需在风电塔上安装任何设备，较 5]Song B,Zeng J.Nonlinear seismic dynamic response and critical 传统加速度计应用起来更加方便省时：通过激光测振 value evaluation based on limit states of wind turbine tower struc- tures.J Univ Sci Technol Beijing,2013,35(10):1382 的方法可测得可视范围内任何一点的振动信息，特别 (宋波，曾洁.风电塔非线性地震动力响应规律与极限值评 是轮毂等传统接触式传感器无法安装的位置，测量范 价.北京科技大学学报，2013,35(10)：1382) 围广 6 Ma R L,Ma Y Q,Liu H Q,et al.Ambient vibration test and nu- (2)通过对比频域内激光遥测方法和传统加速度 merical simulation for modes of wind turbine towers.I Vib Shock, 计获得的测试数据，验证了激光测振仪在风电塔振动 2011,30(5):152 信号测试中数据的可靠性：研究发现，激光多普勒测振 (马人乐，马跃强，刘慧群，等.风电机组塔筒模态的环境脉 动实测与数值模拟研究.振动与冲击，2011,30(5)：152) 仪不受温度影响，不会产生零点漂移现象，但建议在现 [7]Huang S,Song B,He WS,et al.Numerical analysis of dynamic 场试验中尽量保持激光束和被测表面的垂直，以便获 response and in-site monitoring of wind power tower considering 得较高质量的数据，并注意一些极端工况下振动位移 the influence of the fluctuating wind load.China Civ Eng J, 过大导致测点移动可能造成的测量误差 2012,45(Suppl1):102 (3)通过对动力实测多组数据的采用峰值拾取法 (黄帅，宋波，贺文山，等.考虑脉动风影响的风电塔风致动 和随机子空间识别法进行处理，得到该1.5WM风电 力响应数值分析与现场监测比较.土木工程学报，2012,45 塔结构前三阶自振频率分别在0.5z、4.0Hz和6.8 (增f刊1)：102) [8]Kilic G,Unluturk M S.Testing of wind turbine towers using wire- Hz左右.由于加速度计硬件和安装位置影响，其测试 less sensor network and accelerometer.Renerable Energy,2015, 信号分析只得到结构前二阶自振频率：对激光多普勒 75:318 测振仪测得的信号分析得到前两阶自振频率识别结果 9]Chang CC.Ji Y F.Flexible videogrammetric technique for three- 与加速度计无异，但对激光测振获得的轮教位置数据 dimensional structural vibration measurement.JEng Mech,2007, 的分析，则可得到结构第三阶频率 133(6):656 [10]Pieraccini M,Parrini F,Fratini M,et al.In-service testing of 参考文献 wind turbine towers using a microwave sensor.Renewable Ener- [1]Li JF,Cai F B,Qiao L M,et al.2014 China Wind Power Reriere gy,2008,33(1):13 and Outlook.Beijing:China Environmental Science Press,2014 [11]HuangTL Study on Some Methods for ldentification of Structural (李俊峰，蔡丰波，乔黎明，等.中国风电发展报告2014.北 System and Damage [Dissertation].Shanghai:Tongji Universi- 京：中国环境科学出版社，2014) ty,2007 2] National Technical Committee for Standardization of Wind Machin- (黄天立.结构系统和损伤识别的若干方法研究[学位论 ery.GB/T19072-2010 Tower of Wind Turbine Generater System. 文].上海：同济大学，2007) Beijing:Standards Press of China,2010 2] Lu X F.Study on Experimental Modal Analysis and Laser Meas- (全国风力机械标准化技术委员会.GB/T19072一2010风力 urement Technology [Dissertation].Chengdu:Southwest Jiao- 发电机组塔架.北京：中国标准出版社，2010) tong University.2007 B]National Energy Administration.NB/T31004-2011 Guidelines for (卢喜丰.实验模态分析与激光测振技术研究[学位论文] Vibration Condition Monitoring and Diagnose of Wind Turbine Gen- 成都：西南交通大学，2007) erator.Beijing:China Electric Power Press,2011 [13]Zhang YY,Gong K,He S F,et al.Progress in laser Doppler (国家能源局.NB/T31004一2011风力发电机组振动状态监 velocity measurement techniques.Laser Infrared,2010,40 测导则.北京：中国电力出版社，2011) (11):1157 4]Ji L,Zhu L,Yao XQ,et al.Applicability of existing seismic cal- (张艳艳，巩轲，何淑芳，等.激光多普勒测速技术进展.激 culation methods for wind turbines on a 5 MW wind turbine.Acta 光与红外，2010,40(11)：1157) Energ Sol Sin,2014,35(11):2300 [14]Van Overschee P,De Moor B L.Subspace Identification for Line- (季亮，祝磊，姚小芹，等。现有风力发电机组地震作用计算 ar Systems:Theory-Implementation-Applications.Springer Sci- 方法对5MW风力发电机组的适用性研究.太阳能学报， ence Business Media,1996戴靠山等: 基于激光遥测方法的某在役风电塔现场实测分析 ( 1) 现场测试中使用的激光非接触测量的方法可 以实现结构的遥测，无需在风电塔上安装任何设备，较 传统加速度计应用起来更加方便省时; 通过激光测振 的方法可测得可视范围内任何一点的振动信息，特别 是轮毂等传统接触式传感器无法安装的位置，测量范 围广． ( 2) 通过对比频域内激光遥测方法和传统加速度 计获得的测试数据，验证了激光测振仪在风电塔振动 信号测试中数据的可靠性; 研究发现，激光多普勒测振 仪不受温度影响，不会产生零点漂移现象，但建议在现 场试验中尽量保持激光束和被测表面的垂直，以便获 得较高质量的数据，并注意一些极端工况下振动位移 过大导致测点移动可能造成的测量误差． ( 3) 通过对动力实测多组数据的采用峰值拾取法 和随机子空间识别法进行处理，得到该 1. 5 WM 风电 塔结构前三阶自振频率分别在 0. 5 Hz、4. 0 Hz 和 6. 8 Hz 左右． 由于加速度计硬件和安装位置影响，其测试 信号分析只得到结构前二阶自振频率; 对激光多普勒 测振仪测得的信号分析得到前两阶自振频率识别结果 与加速度计无异，但对激光测振获得的轮毂位置数据 的分析，则可得到结构第三阶频率． 参 考 文 献 ［1］ Li J F，Cai F B，Qiao L M，et al． 2014 China Wind Power Ｒeview and Outlook． Beijing: China Environmental Science Press，2014 ( 李俊峰，蔡丰波，乔黎明，等． 中国风电发展报告 2014． 北 京: 中国环境科学出版社，2014) ［2］ National Technical Committee for Standardization of Wind Machin￾ery． GB /T19072—2010 Tower of Wind Turbine Generater System． Beijing: Standards Press of China，2010 ( 全国风力机械标准化技术委员会． GB /T19072—2010 风力 发电机组 塔架． 北京: 中国标准出版社，2010) ［3］ National Energy Administration． NB /T31004—2011 Guidelines for Vibration Condition Monitoring and Diagnose of Wind Turbine Gen￾erator． Beijing: China Electric Power Press，2011 ( 国家能源局． NB /T31004—2011 风力发电机组振动状态监 测导则． 北京: 中国电力出版社，2011) ［4］ Ji L，Zhu L，Yao X Q，et al． Applicability of existing seismic cal￾culation methods for wind turbines on a 5 MW wind turbine． Acta Energ Sol Sin，2014，35( 11) : 2300 ( 季亮，祝磊，姚小芹，等． 现有风力发电机组地震作用计算 方法 对 5 MW 风力发电机组的适用性研究． 太 阳 能 学 报， 2014，35( 11) : 2300) ［5］ Song B，Zeng J． Nonlinear seismic dynamic response and critical value evaluation based on limit states of wind turbine tower struc￾tures． J Univ Sci Technol Beijing，2013，35( 10) : 1382 ( 宋波，曾洁． 风电塔非线性地震动力响应规律与极限值评 价． 北京科技大学学报，2013，35( 10) : 1382) ［6］ Ma Ｒ L，Ma Y Q，Liu H Q，et al． Ambient vibration test and nu￾merical simulation for modes of wind turbine towers． J Vib Shock， 2011，30( 5) : 152 ( 马人乐，马跃强，刘慧群，等． 风电机组塔筒模态的环境脉 动实测与数值模拟研究． 振动与冲击，2011，30( 5) : 152) ［7］ Huang S，Song B，He W S，et al． Numerical analysis of dynamic response and in-site monitoring of wind power tower considering the influence of the fluctuating wind load． China Civ Eng J， 2012，45( Suppl 1) : 102 ( 黄帅，宋波，贺文山，等． 考虑脉动风影响的风电塔风致动 力响应数值分析与现场监测比较． 土木工程学报，2012，45 ( 增刊 1) : 102) ［8］ Kilic G，Unluturk M S． Testing of wind turbine towers using wire￾less sensor network and accelerometer． Ｒenewable Energy，2015， 75: 318 ［9］ Chang C C，Ji Y F． Flexible videogrammetric technique for three￾dimensional structural vibration measurement． J Eng Mech，2007， 133( 6) : 656 ［10］ Pieraccini M，Parrini F，Fratini M，et al． In-service testing of wind turbine towers using a microwave sensor． Ｒenewable Ener￾gy，2008，33( 1) : 13 ［11］ Huang T L． Study on Some Methods for Identification of Structural System and Damage ［Dissertation］． Shanghai: Tongji Universi￾ty，2007 ( 黄天立． 结构系统和损伤识别的若干方法研究［学位 论 文］． 上海: 同济大学，2007) ［12］ Lu X F． Study on Experimental Modal Analysis and Laser Meas￾urement Technology ［Dissertation］． Chengdu: Southwest Jiao￾tong University． 2007 ( 卢喜丰． 实验模态分析与激光测振技术研究［学位论文］． 成都: 西南交通大学，2007) ［13］ Zhang Y Y，Gong K，He S F，et al． Progress in laser Doppler velocity measurement techniques． Laser Infrared，2010，40 ( 11) : 1157 ( 张艳艳，巩轲，何淑芳，等． 激光多普勒测速技术进展． 激 光与红外，2010，40( 11) : 1157) ［14］ Van Overschee P，De Moor B L． Subspace Identification for Line￾ar Systems: Theory--Implementation--Applications． Springer Sci￾ence ＆ Business Media，1996 · 1841 ·