《海上风力发电机组基础安全监测运行规范》

ICSXXX

XXX

备案号：XXXXDL

中华人民共和国电力行业标准

DL/T××××—××××

海上风力发电机组基础安全监测

运行规范

OperationalSpecificationforSafetyMonitoringofOffshoreWindTurbine

Foundation

××××-××-××发布××××-××-××实施

国家能源局发布

I

1范围

本文件规定海上风力发电机组基础安全监测的监测项目与方法、监测仪器及

其安装、监测条件与系统、监测资料整理与分析、运行维护与管理等技术要求。

本文件适用于海上风力发电机组基础及地基的安全监测与运行管理。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其

中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文

件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T36569-2018海上风电场风力发电机组基础技术要求

GB50135-2019高耸结构设计标准

GB/T50476-2008混凝土结构耐久性设计规范

GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范

GB50982-2014建筑与桥梁结构监测技术规范

GB/T5224-2014预应力混凝土用钢绞线

NB/T10105-2018海上风电场工程风电机组基础设计规范

SL531-2012大坝安全监测仪器安装标准

3术语与定义

3.1海上风力发电机组基础offshorewindturbinefoundation

用于支撑海上风力发电机组与塔筒等上部结构，包括单桩基础、多桩承台基

础、导管架基础、重力式基础、筒型基础、浮式基础等。

3.2基础安全监测safetymonitoring

用于对基础外观、受力特性、变形特性及影响安全的要素进行观察、监测与

分析评价的活动。

1

4监测项目与方法

4.1一般规定

4.1.1海上风力发电机组基础安全监测项目宜包括长期在线监测、定期检测与外

观检查。

4.1.2长期在线监测可包括倾斜度监测、振动监测、钢结构应力监测、钢筋应力

监测、混凝土应力监测、灌浆体应力监测、土压力监测、孔隙水压力监测、锚索

拉力监测、浮体运动响应监测等项目。

4.1.3定期检测可包括基础沉降观测、基础法兰螺栓受力检测、地基冲刷检测、

腐蚀检测、钢筋锈蚀检测、钢筋预应力松弛检测、混凝土氯离子含量检测、混凝

土碳化深度检测、混凝土内部缺陷检测等项目，1年不宜少于1次。

4.1.4外观检查宜包括基础钢筋裸露情况检查、混凝土保护层检查、混凝土裂缝

检查、海生物生长情况检查、附属设施情况检查等项目，1年不宜少于1次。

4.1.5海上风力发电机组基础安全监测项目设置应考虑地形地质条件、水文条件

和结构型式等因素，具体项目设置参见表1。

4.1.6海上风力发电机组基础安全监测应符合现行国家标准GB/T36569的有关

规定。

4.1.7海上风力发电机组基础安全监测的总量不宜低于风力发电机组数量的10%，

应覆盖各种最不利地质、水文条件，对基础倾斜度监测、振动监测、冲刷检测应

覆盖全风电场各机位。

4.1.8海上风力发电机组基础监测应与基础结构永久设施建设同期实施。

2

表1各类海上风力发电机组基础安全监测项目（参数）

监测项目（参数）

浮体运动响应钢筋混凝土

基钢孔海

锚预灌氯螺地附

础倾结土隙内生

振索应浆保离沉栓基腐属

型斜构压水横纵艏应裸锈应裂碳部物

动拉力体护子降受冲蚀设

式度应力压摇摇摇力露蚀力缝化缺生

力松应层侵力刷施

力力陷长

弛力入

单

桩

●●○○○—————————○—————□□■□△△

基

础

多

桩

承

●●○○○————○△□□○○△△□□□□□■□△△

台

基

础

导

管

架●●○○○—————————○—————□□■□△△

基

础

3

重

力

式●●○○—————○△□□○○△△□□□□□■□△△

基

础

筒

型

●●○○○————○△□□○○△△□□□□□■□△△

基

础

浮

式

●●○——○○○○—————○——————□—□△△

基

础

注：“●”表示必测的长期监测项目，“○”表示选测的长期监测项目，“■”表示必测的定期检测项目，“□”表示选测的定期检测项目，“▲”表示必测

的外观检查项目，“△”表示选测的外观检查项目，“—”表示不测的项目。

4

4.2倾斜度

4.2.1倾斜度监测测点宜布置在基础顶部法兰面。

4.2.2基础顶部法兰面测点不宜少于2个，每个测点监测两个方向，并呈90°布

置。

4.2.3倾斜度可采用倾角仪监测。

4.3振动

4.3.1振动监测内容宜包括振动位移监测和振动加速度监测。

4.3.2振动监测测点宜布置在基础顶部法兰面处，测点数量不少于2个，每个测

点测量三个方向振动。

4.3.3振动可采用振动位移传感器和振动加速度传感器监测。

4.4钢结构应力和锚索拉力

4.4.1钢结构应力测点宜布置在基础应力集中或受力较为复杂的区域，每个区域

测点数量不宜少于2个。

4.4.2浮式基础的锚索拉力监测测点数量不宜少于锚索数量。

4.4.3钢结构应力可采用应变片或钢板应力计监测，锚索拉力可采用拉力传感器

监测。

4.5土压力与孔隙水压力

4.5.1桩基础的土压力与孔隙水压力测点宜布置在主风向对边两条垂线上，每条

垂线布置不宜少于3个测点。

4.5.2筒型基础筒壁的土压力与孔隙水压力测点宜布置在主风向对边两条垂线上，

每条垂线布置不宜少于3个测点，筒型基础顶盖的土压力与孔隙水压力测点数量

不宜少于基础分舱数量。

4.5.3土压力与孔隙水压力测点宜采用成对毗邻布置。

4.5.4土压力与孔隙水压力可分别采用土压力计和孔隙水压力计监测。

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4.6浮体运动响应

4.6.1浮体运动响应监测项目宜包括横摇、纵摇、艏摇。

4.6.2横摇、纵摇、艏摇可采用倾角仪或陀螺仪测量。

4.7钢筋

4.7.1钢筋监测项目宜包括应力监测、钢筋锈蚀检测、预应力松弛检测和钢筋裸

露情况检查等。

4.7.2钢筋应力监测测点宜布置在拉应力集中部位，测点数量不宜少于2个。

4.7.3筒型基础的预应力筋监测测点不宜少于4个。

4.7.4钢筋应力可采用钢筋计监测。

4.7.5钢筋锈蚀可采用电化学法检测。

4.7.6预应力筋宜检查张拉端或锚固端松弛状态，预应力松弛状态可采用电磁效

应检测、超声波检测、预埋传感器检测等。

4.8混凝土

4.8.1混凝土监测项目可包括应力监测、灌浆体应力监测、保护层破损检查、保

护层厚度检测、氯离子含量检测、碳化深度检测、裂缝检测、内部缺陷检测等

4.8.2混凝土应力监测测点宜布置在应力集中部位，测点数量不宜少于2个，每

个测点监测1个方向。

4.8.3灌浆体应力监测测点数量不宜少于灌浆体数量。

4.8.4混凝土应力可采用混凝土应变计监测。

4.8.5保护层厚度可采用电磁法和雷达法检测。

4.8.6氯离子含量可采用化学滴定法或电位滴定法检测。

4.8.7碳化深度可采用化学示色法检测。

4.8.8裂缝可采用塞尺检测与目测放大镜检测。

4.8.9内部缺陷可采用超声波检测、冲击回波检测、红外热成像检测等。

4.9螺栓受力

4.9.1基础法兰与上部结构连接螺栓宜进行螺栓受力检测。

6

4.9.2螺栓受力检测可采用扭矩扳手检测。

4.10冲刷

4.10.1冲刷检测宜包括冲刷范围检测和冲刷深度检测。

4.10.2冲刷检测可采用多波束测深检测、实时三维声纳检测。

4.11腐蚀

4.11.1腐蚀检测宜包括阴极保护电位检测和涂层检测。

4.11.2阴极保护电位检测可采用参比电极或电流探头检测。

4.12海生物生长

4.12.1海生物生长检查宜包括基础外部混凝土表面与钢制基础等结构表面的海

生物生长情况。

4.12.2海生物生长检查沿结构垂直方向，按不同水深测量海生物附着厚度。

4.12.3水上海生物生长检查可采用目视法检查，水下海生物可采用潜水员或水下

机器人检查。

4.13附属设施

4.13.1附属设施检查宜包括靠船设施检查、航标设施检查、护栏检查等。

4.13.2靠船设施检查项目宜包括橡胶保护老化情况、连接件可靠性、攀爬梯子牢

靠程度、靠船设施损坏情况等。

4.13.3航标设施检查项目宜包括标牌清晰度、标牌损坏情况、灯光情况等。

4.13.4护栏检查项目宜包括护栏损坏情况、连接件可靠性等。

5监测仪器及其安装

5.1一般规定

5.1.1监测仪器设备应可靠、耐久、实用，技术性能指标满足监测设计及工程要

求。

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5.1.2信号放大器、数据采集系统应与传感器的输出相匹配。

5.1.3传感器安装前应进行全面的检查和检验，确认其工作状态正常。

5.1.4监测仪器的基准值（或初始值）应在监测前校准。

5.1.5仪器的观测电缆应集中引至观测平台或专门的观测集线箱内，电缆端头应

做编号标识和防水防潮处理。

5.2监测仪器

5.2.1倾角仪宜符合下列要求：

1仪器量程：±3°。

2测量分辨率：≤0.006°。

5.2.2基础振动监测仪器宜符合下列要求：

1振动位移传感器

1）频响范围：0.1Hz~50Hz。

2）传感器量程：2mm，测量分辨率：2μm。

2振动加速度传感器

1）频响范围：0.1Hz~1kHz。

2）传感器量程：≥0.5g。

3）测量分辨率：≤0.0005g。

5.2.3应变片或钢板应力计宜符合下列要求：

1测量量程：≥2000με。

2测量分辨率：≤5με。

3温度漂移：50ppm~100ppm。

5.2.4钢筋计宜符合下列要求：

1仪器量程：≥400MPa。

2测量分辨率：≤满量程的0.1%。

5.2.5混凝土应变计宜符合下列要求：

1仪器量程：±3000με。

2测量分辨率：≤5με。

5.2.6土压力计宜符合下列要求：

1仪器量程：大于测点静水压力和土压力之和的1.5倍。

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2测量分辨率：≤满量程的0.1%。

5.2.7孔隙水压力计宜符合下列要求：

1仪器量程：大于测点静水压力的1.5倍。

2测量分辨率：≤满量程的0.1%。

5.2.8陀螺仪宜符合下列要求：

1仪器量程：≥10°。

2测量分辨率：≤0.01°

5.3仪器安装

5.3.1倾角仪与结构宜刚性牢固连接，安装后应对测量值进行校正。

5.3.2振动传感器与结构宜刚性牢固连接，水平传感器与垂直传感器安装角度偏

差不宜超过2.0°。

5.3.3应变片或钢板应力计安装前应对安装位置进行清洗磨平处理，可采用粘结

法或焊接法与结构固定。

5.3.4基础振动与应力监测布置及安装的其他要求应按照GB50982的要求执行。

5.3.5钢筋计安装应与钢筋受力方向在同一轴线上，钢筋计与混凝土应变计的安

装应按照SL531的要求执行。

5.3.6土压力计和孔隙水压力计宜与基础内壁刚性牢固连接，周围宜设置防护措

施保护传感器在土中正常工作，安装的其他要求应按照GB50497的要求执行。

5.4电缆与光缆

5.4.1长期在线监测的传感器与采集仪器间信号传输可采用电缆与光缆。

5.4.2电缆应选用橡胶护套的观测专用屏蔽电缆，亦可选用PVC护套屏蔽电缆。

5.4.3电缆应密封防水并有足够的承拉强度，耐老化、耐酸碱侵蚀、防潮防腐性

能好。

5.4.4电缆芯线间电阻的偏差宜小于5%，在1.0MPa压力水中绝缘电阻应大于

50MΩ。

5.4.5电缆与光缆铺设前应对电缆与光缆导通、绝缘等特性进行检查记录，线端

及中部应标识相应的监测仪器编号。

5.4.6电缆与光缆布置应充分利用基础内部现有的走线线槽，并应与其他通讯或

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电力传输导线区分。

5.4.7电缆与光缆布置宜远离工作爬梯，若必须从工作爬梯位置放线，应将电缆

与光缆布置整齐并在爬梯扶手两侧进行绑扎，一条电缆不应分别绑扎在两边的扶

手上。

5.4.8电缆与光缆布置宜沿着基础的侧壁直接到达监测仪器，较长的电缆与光缆

应在每一层平台上或沿基础内壁分段用绑线或扎带进行固定，布置后宜采用波纹

管或其他套管进行保护。

5.4.9电缆与光缆需接长时，应做好接头防水。对于橡胶外皮导线，宜对接线处

采用防水；对于其他外皮导线，宜采用防水接头填料函方式防水。

5.4.10光缆铺设时宜顺直，转弯要均匀，不宜出现大角度弯折或硬拉。

5.4.11预埋的电缆与光缆应提前布设，根据电缆与光缆走向及集中位置与采集仪

器布置位置，预留合适的长度。

5.5观测平台

5.5.1观测平台应以安全和相对集中作为选址原则，宜选择在塔筒底部工作平台

或其他空间宽敞和走线便利的区域。

5.5.2观测平台应配备足够的电力、照明、通信及必要的安全设施。

5.5.3监测系统可布置在观测平台上，宜采用专用电源线路，接用风机内部照明

电源时应采取稳压和断电保护措施。

5.5.4电源和信号传输应满足绝缘、接地和避雷等要求。

6监测条件与系统

6.1监测条件

6.1.1监测条件宜包括海上风力发电机组基础运行时的风速、转速、功率及运行

方式等，应满足海上风力发电机组基础运行和安全评价要求，宜综合考虑海上风

力发电机组基础的受力特性、运行要求和运行组合方式等。

6.1.2海上风力发电机组基础安全监测工况宜包括停机工况、正常运行工况、开

停机过渡过程工况。

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6.1.3海上风力发电机组基础监测条件宜按其工况类别分别确定：

1停机工况宜考虑全部监测风速范围内，特别要关注台风等极端荷载工况。

2正常运行工况宜考虑全部转速与功率范围。

3开停机过渡过程工况宜考虑全部监测风速范围。

6.2监测系统

6.2.1监测系统应由监测仪器、数据采集装置、计算机及外部设备、数据采集和

管理软件、数据传输线路及装置、电源装置等组成。

6.2.2监测系统能适应海上恶劣环境，具备防潮、防锈蚀、抗电磁干扰等功能。

6.2.3监测系统应具备下列基本功能：

1巡测、选测和定时测量的功能。

2现场网络数据通信与远程通信功能。

3数据存储、管理及备份功能。

4掉电保护功能。

5网络安全防护功能。

6防雷及抗干扰功能。

7数据异常报警功能。

6.2.4系统配置的监测计算机及外部设备宜设在风电场运行控制中心，配备稳定

可靠的专用电源，有良好的接地和适当的防护措施，具备良好的照明、通风和温

湿度调节环境，满足室内计算机及通信设备正常运行所需条件。

6.2.5海上风电场运行控制中心配置的数据采集与管理软件宜具有下列功能：

1在线监测功能。

2数据分析功能。

3图表显示功能。

4运行预警功能。

5信息管理功能。

6.3监测系统安装与调试

6.3.1监测系统应安装在空间宽敞、与电器距离适宜、方便电缆线布置的水平平

台上。

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6.3.2系统设备安装及电缆布线应整齐，系统设备应采取加装外壳、粘贴提示标

志等必要的保护措施，设备支座及支架应安装牢固。

6.3.3在安装监测系统过程中，应对系统仪器设备进行检查、检验、试验、参数

标定，并做好详细记录。

6.3.4每个监测点应进行测量稳定性检测。

6.3.5自动监测系统调试，宜与人工观测数据进行同步比测，将监测的基准调整

到与人工观测值相一致。

6.3.6系统安装调试应逐项检查系统功能，向运行管理单位交付，并提交系统安

装与调试报告。

6.4数据采集与传输

6.4.1长期在线监测宜采用自动采集与存储系统，并通过有线或无线传输实现实

时监控。

6.4.2数据采集宜满足下列基本要求：

1采样时间：单次随机采样不小于60s。

2采样频率：基础振动位移、振动加速度和浮体运动响应等动态监测不宜低

于100Hz。

3数据采集过程中应对环境参数做好记录，相同工况的随机采样数据测试次

数不宜少于2次。

4数据采集通道数不应小于实际监测测点所需通道数，并宜留有若干多余通

道以备更换。

6.4.3数据采集装置和风电场运行控制中心间的通信可采用光纤、电缆、无线网

络、GPS等方式。

6.4.4混凝土应力、钢筋应力、地基土压力、孔隙水压力等监测项目可采用无线

网络、光纤等传输方式。

6.4.5振动位移、振动加速度、钢结构应力、浮体运动响应、倾斜度和锚索拉力

等监测项目，可采用光纤传输等方式。

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7监测资料整理与分析

7.1资料整理

7.1.1监测资料整理与分析的内容包括长期在线监测项目、定期检测项目和外观

检查项目等所获得的数据资料，包括原始记录数据（含图表）、电测数据文件和

照片影像资料等。

7.1.2海上风力发电机组基础全寿命过程的监测、检测、检查资料应保存完整。

7.1.3每次长期在线监测、定期检测和外观检查完成后，应及时对原始记录的准

确性、可靠性、完整性加以检查、校验与整理，并及时做出初步分析。

7.1.4每年至少应进行一次监测资料整编，宜建立监测资料数据库或信息管理系

统。

7.1.5各监测物理量应及时形成电子文档汇总并进行备份，以供查用。

7.1.6根据监测资料，应及时分析各观测物理量的变化规律、观测物理量之间的

相互关系，绘制各物理量过程线图，判断观测值的变化趋势，做出初步分析。

7.1.7监测资料初步分析如有异常，应检查监测系统有无故障。

7.1.8当发现监测资料出现异常时，应及时进行技术排查或现场排查确定资料异

常原因，保证监测资料正常可用。

7.1.9运行期的整编时段应按运行日、月、年确定，每年大风季节来临前应将上

一年度的监测资料整编完毕。

7.2分析评价

7.2.1监测资料分析评价，宜采用比较法、作图法、特征值统计法及数学模型法。

7.2.2监测资料分析评价应分析各监测物理量的大小、变化规律、趋势及效应量

与原因量之间的关系和相关程度。判断各监测物理量的变化和趋势是否正常、是

否符合技术要求。对各项监测成果进行综合分析，解释异常情况和不安全因素，

评价基础结构和地基的工作状态。

7.2.3监测成果和有关各监测物理量宜采用图、表、曲线或经验公式表示。

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7.2.4海上风电场工程应至少每年对监测、检测和检查资料作一次全面分析与评

价，分析与评价报告均应存档备查。

7.2.5海上风力发电机组基础正常运行工况下倾斜度不宜超过0.5°。

7.2.6根据GB50135要求，振动位移不宜超过海上风力发电机总高度的1%。振

动加速度不宜超过0.15g，阈值可参考风机厂家对风机机组加速度的控制要求。

7.2.7海上风力发电机组基础整机结构体系一阶固有模态频率与风机1P、3P频

率差值宜大于15%。

7.2.8钢结构应力、钢筋应力、混凝土应力监测值应满足基础使用钢结构、钢筋、

混凝土材料强度性能要求。

7.2.9根据GB/T5224中有关条款要求，基础预应力松弛率不宜超过2.5%，初始

荷载相当于实际最大力百分比不低于80%。

7.2.10筒型基础冲刷监测值超过1.5m时，应立即采取应急措施。

7.2.11土压力分析评价宜按照NB/T10105的要求，结合实际工程地勘资料进行

评价。

7.2.12孔隙水压力监测值可用于分析基础安装后地基的固结程度和循环动荷载

作用下的土体强度弱化程度。

7.2.13根据GB/T50476中有关条款要求，海上风力发电机组基础裂缝宽度不宜

超过0.15mm。

7.2.14氯离子侵蚀宜依据检测深度进行评价，氯离子侵蚀深度接近或超过混凝土

保护层厚度时，应对混凝土采取修补措施以避免氯离子腐蚀钢筋或预应力筋。

7.2.15海上风力发电机组基础宜考虑倾斜度、振动、结构应力、预应力松弛、冲

刷、土压力、孔隙水压力、裂缝、氯离子侵蚀等项目进行综合性的安全评价。

7.3成果报告

7.3.