[發明專利]確定法蘭倒角的形狀的方法及設備、法蘭及風力發電機組

在審

• 申請號: 201611218068.2
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN108241763A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 劉朝豐;宋小飛;馬武福
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F03D13/20
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 馬翠平;劉奕晴

提供一種確定法蘭倒角的形狀的方法及設備、法蘭及風力發電機組。所述方法包括：(A)獲取初始的控制法蘭倒角的形狀的樣條曲線；(B)計算樣條曲線對應的用于指示承載能力的參數；(C)檢測是否滿足預設條件；(D)當不滿足預設條件時，基于之前每次計算得到的用于指示承載能力的參數來調整樣條曲線的形狀，基于調整后的樣條曲線返回執行步驟(B)；(E)當滿足預設條件時，將之前每次計算得到的用于指示承載能力的參數之中的最優的用于指示承載能力的參數所對應的樣條曲線的形狀確定為法蘭倒角的形狀。根據本公開，通過對法蘭倒角的形狀進行優化設計，能夠提高法蘭的承載能力。

技術領域

本發明涉及風力發電機組領域，更具體地講，涉及一種確定法蘭倒角的形狀的方法及設備、法蘭及包括該法蘭的風力發電機組。

背景技術

風力發電機組包括塔架、安裝在塔架頂部的機艙、安裝在機艙一端的葉輪系統。

通常，塔架通過法蘭連接到機艙。該法蘭需要支撐葉輪系統和機艙的重力以及葉輪系統運行時施加的氣動載荷。因此，法蘭的承載能力對整個風力發電機組的正常運行至關重要。尤其是隨著大兆瓦級風力發電機組的開發，更迫切地需要提高法蘭的承載能力。

此外，塔架通常由多個段構成，多個段之間一般也通過法蘭來連接。由于塔架是支撐機艙和葉輪系統的承重部件，因此也需要連接多個段的法蘭具有較高的承載能力。

目前，上述法蘭的倒角形狀如圖1所示均為圓形。然而，圓形倒角處的應力集中系數及疲勞損傷較大，導致法蘭的靜強度和抗疲勞能力降低，從而導致風力發電機組的塔架的承載能力下降。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高法蘭的承載能力的確定法蘭倒角的形狀的方法及設備、法蘭及風力發電機組。

根據本發明的示例性實施例，提供一種確定法蘭倒角的形狀的方法，所述方法包括：(A)獲取初始的控制法蘭倒角的形狀的樣條曲線；(B)計算樣條曲線對應的用于指示承載能力的參數，其中，樣條曲線對應的用于指示承載能力的參數是法蘭倒角在所述樣條曲線的形狀下的用于指示承載能力的參數；(C)檢測是否滿足預設條件；(D)當不滿足預設條件時，基于之前每次計算得到的用于指示承載能力的參數來調整樣條曲線的形狀，基于調整后的樣條曲線返回執行步驟(B)；(E)當滿足預設條件時，將之前每次計算得到的用于指示承載能力的參數之中的最優的用于指示承載能力的參數所對應的樣條曲線的形狀確定為法蘭倒角的形狀。

可選地，基于之前每次計算得到的用于指示承載能力的參數來調整樣條曲線的形狀的步驟包括：基于之前每次調整樣條曲線的形狀使得用于指示承載能力的參數發生變化的情況，調整樣條曲線的形狀。

可選地，用于指示承載能力的參數包括應力集中系數和/或疲勞損傷值。

可選地，通過變動樣條曲線上的控制點的位置來調整樣條曲線的形狀，其中，樣條曲線上設置有預定數量的控制點，每一控制點每次僅在相應的預設范圍內變動。

可選地，在調整樣條曲線的形狀時，始終不調整樣條曲線上的起始控制點和終止控制點，其中，起始控制點對應法蘭倒角的起始點，終止控制點對應法蘭倒角的終止點。

可選地，初始的樣條曲線是控制圓形法蘭倒角的樣條曲線或控制橢圓形法蘭倒角的樣條曲線。

可選地，所述預設條件是已對樣條曲線的形狀進行了預定次數的調整。

可選地，樣條曲線對應的應力集中系數SCF通過下式計算得到：

SCF＝σ/σ_N

其中，σ和σ_N分別指示法蘭倒角在所述樣條曲線的形狀下的應力熱點位置的最大拉應力的實際應力和名義應力。

可選地，樣條曲線對應的疲勞損傷值D_max通過下式計算得到：