[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

本發明提供一種塔筒螺栓疲勞預測方法及預測系統，其中的預測方法，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；獲得塔筒上待測螺栓的信息；獲得所述待測螺栓的預緊應力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；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。本發明提供的塔筒螺栓疲勞預測方法，準確判斷塔筒上螺栓的疲勞損傷程度，為塔筒的螺栓檢修提供準確定位，節約機組檢修成本。

技術領域

本發明屬于風電技術領域，尤其涉及一種用于風力發電機的塔筒上的塔筒螺栓疲勞預測方法及預測系統。

背景技術

風力發電機塔筒采用螺栓進行連接，在風力發電機工作的過程中，受風力產生的扭矩以及塔筒自身的重量等因素影響，塔筒圓周上的螺栓會有不同程度的疲勞，這些疲勞在累積一定程度以后會導致螺栓失效，從而影響到整個塔筒的穩定性。

為了避免塔筒螺栓因為疲勞而失效，常用的是采用對風力發電機進行定期保養的方法，但是由于風力發電機塔筒上的螺栓眾多，如果一次性全部進行保養，必然帶來人工成本的上升，而且全部螺栓保養一次的效率也偏低。

在實踐中，一般是由人工定期抽檢，具體的做法是：抽檢10％按年檢力矩進行緊固，如發現有一顆螺栓松動(被旋緊達到20°以上)，則整個節點的螺栓全部緊固一遍。顯然，這樣的保養策略存在著偶然性、隨機性，并不能通過這樣的把疲勞嚴重的螺栓全部檢出。所以采用人工定期抽檢的方式并不能消除螺栓疲勞的安全隱患，而在抽檢的過程中，被抽檢的螺栓必然存在著不同程度的疲勞，由于抽檢的盲目性，對于疲勞程度較輕的螺栓也只能一個一個進行排除，存在著人力財力的浪費。

而事實上，即使是按照10％的比例進行抽檢，對一個風力發電機完成一次抽檢，也需要花費大量的精力。

現有技術中，對于風力發電機塔筒螺栓的疲勞壽命進行分析的方法，大都停留在整體上進行分析的層面，無法針對單獨螺栓進行疲勞強度計算，所以現在的大多數論文都僅僅停留在理論研究層面。實踐中，對于疲勞損傷程度高的螺栓，無法通過理論分析的方式檢出，也無法提供螺栓疲勞狀態的整體監測和預警。

發明內容

本發明實施例提供了一種塔筒螺栓疲勞預測方法及預測系統，解決當前技術無法檢出風力發電機上偏勞損傷程度高的螺栓的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種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。

可選擇地，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；