[發明專利]塔筒螺栓疲勞預測方法及預測系統

有效

• 申請號: 201611267598.6
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106644448B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 李利強;趙亮;李立山
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 彭瓊

1.塔筒螺栓疲勞預測方法，包括：

實時檢測風速V、風向α以及風力發電機的偏航角度ω，其中所述偏航角度指向所述風向α；

獲得塔筒上待測螺栓的方位角β，并確定所述待測螺栓所在位置的塔筒的直徑D以及所述待測螺栓的方位角β與風向α的夾角θ；

獲得所述待測螺栓的預緊應力F0；

獲得所述待測螺栓上方的塔筒及機艙對所述待測螺栓施加的靜止載荷應力F1；

獲得所述機艙對所述待測螺栓施加的偏心載荷應力F2；

獲得所述待測螺栓上方的塔筒的迎風面對所述待測螺栓施加的迎風載荷應力F3；

獲得所述機艙的葉輪對所述待測螺栓施加的轉動載荷應力F4；

獲得所述待測螺栓的總應力F：總應力F＝預緊應力F0+靜止載荷應力F1+偏心載荷應力F2+迎風載荷應力F3+轉動載荷應力F4；

在預定的時間T范圍內對總應力F進行累積，得到待測螺栓的疲勞損耗Wn。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

獲得所述待測螺栓上方的塔筒及機艙對所述待測螺栓施加的靜止載荷應力F1，包括：

獲得塔筒的重量G1；

獲得機艙的重量G2；

根據塔筒的重量G1和機艙的重量G2計算所述待測螺栓分擔的靜止載荷應力F1。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

獲得所述機艙對所述待測螺栓施加的偏心載荷應力F2，包括：

獲得機艙的重量G2；

獲得機艙的重心偏離塔筒的中心線的距離d；

根據所述重量G2和所述距離d計算所述待測螺栓的偏心載荷應力F2。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

獲得所述待測螺栓上方的塔筒的迎風面對所述待測螺栓施加的迎風載荷應力F3，包括：

獲得所述待測螺栓上方的塔筒的迎風面的面積S1，以及所述待測螺栓上方的塔筒的高度H；

根據所述面積S1、所述風速V、所述直徑D和所述高度H計算所述待測螺栓分擔的迎風載荷應力F3。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

獲得所述機艙的葉輪對所述待測螺栓施加的轉動載荷應力F4，包括：

獲得所述葉輪的迎風面的面積S2；

獲得所述葉輪的轉速v；

獲得所述葉輪的葉片相對于迎風面的偏轉角度φ；

獲得所述待測螺栓上方的塔筒的高度H；

根據所述面積S2、所述轉速v、所述風速V、所述偏轉角度φ、所述高度H、所述直徑D計算所述待測螺栓分擔的轉動載荷應力F4。

6.如權利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，

所述在預定的時間T范圍內對總應力F進行累積，包括：

根據總應力F與時間的關系，直接對總應力F進行累積求和；或者，

根據總應力F與時間、應力疲勞關系式的關系，對總應力F進行歸一化處理后再進行累積求和。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，

所述對總應力F進行歸一化處理，包括根據應力疲勞關系式，將所述總應力F換算為預設應力Fs條件下的疲勞頻次；

和/或，對總應力F進行累積時，采用離散檢測的方式獲得所述總應力F，或者，采用連續檢測的方式獲得所述總應力F。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

檢測所述待測螺栓位置的所述塔筒圓周上全部螺栓的疲勞損耗Wn；

將獲得的疲勞損耗Wn與預設閾值Wx進行比較，當Wn≥Wx時，輸出對應的Wn、以及Wn對應的螺栓所在位置信息；

當獲得的疲勞損耗Wn都不滿足Wn≥Wx時，輸出所述全部螺栓的疲勞損耗的最大值Wmax、以及所述最大值Wmax對應的螺栓所在位置信息。