[發明專利]確定風電機組的塔架環焊縫的疲勞損傷的方法和裝置

有效

• 申請號: 201810965358.6
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN110895621B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 王秀文;張新剛;李榮富
• 申請（專利權）人: 江蘇金風軟件技術有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 張川緒;王兆賡

本發明提供一種確定風電機組的塔架環焊縫的疲勞損傷的方法和裝置，所述方法包括：計算塔架環焊縫的截面在不同方向的預定單位載荷作用下的應力；提取預定工況下的所述不同方向中的每個方向上的疲勞時序載荷；將每個方向上的疲勞時序載荷在塔架圓周方向上進行投影，以得到與每個方向上的疲勞時序載荷對應的投影序列載荷；對所述應力和投影序列載荷進行通道合并，以得到應力時間歷程；基于應力時間歷程和預定載荷工況頻率表確定塔架環焊縫的截面在塔架圓周方向上的疲勞損傷。本發明的確定風電機組的塔架環焊縫的疲勞損傷的方法和裝置，通過對疲勞時序載荷進行投影，并結合不同方向的載荷作用下的應力來準確的計算塔架環焊縫的疲勞損傷。

技術領域

本發明總體說來涉及風電技術領域，更具體地講，涉及一種確定風電機組的塔架環焊縫的疲勞損傷的方法和裝置。

背景技術

風電機組是能夠將大自然的風能轉換成電能的機組。塔架是風電機組的主要支撐部件，塔架結構的安全可靠性是確保風電機組正常工作的關鍵因素之一。目前，塔架結構通常由多個小段鋼板焊接而成，由于焊接結構和焊縫空間布置特點會產生應力集中，且在長期隨機載荷作用下，易發生疲勞破壞，使得塔架環焊縫成為塔架結構的疲勞強度薄弱部位。

在現有的塔架環焊縫的疲勞分析中，通常考慮在單一載荷分量下的疲勞強度，且通常采用馬爾科夫矩陣進行計算。以陸上風電機組為例，某單一載荷分量對塔架環焊縫的疲勞起主導作用，因此，通常采用這種現有的疲勞分析方法對塔架環焊縫進行疲勞分析。然而，這種考慮單一載荷分量采用馬爾科夫矩陣進行塔架環焊縫的疲勞分析的方法，難以全面準確的評估多載荷分量下的疲勞損傷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種確定風電機組的塔架環焊縫的疲勞損傷的方法和裝置，通過對疲勞時序載荷進行投影，并結合不同方向的載荷作用下的應力來準確的計算塔架環焊縫的疲勞損傷。

本發明的一方面提供一種確定風電機組的塔架環焊縫的疲勞損傷的方法，所述方法包括：計算塔架環焊縫的截面在不同方向的預定單位載荷作用下的應力；提取預定工況下的所述不同方向中的每個方向上的疲勞時序載荷；將每個方向上的疲勞時序載荷在塔架圓周方向上進行投影，以得到與每個方向上的疲勞時序載荷對應的投影序列載荷；對所述應力和所述投影序列載荷進行通道合并，以得到應力時間歷程；基于所述應力時間歷程和預定載荷工況頻率表確定塔架環焊縫的截面在塔架圓周方向上的疲勞損傷。

可選地，所述不同方向的預定單位載荷包括：塔架坐標系的X軸、Y軸和Z軸方向的單位載荷，其中，計算塔架環焊縫的截面在不同方向的預定單位載荷作用下的應力的步驟包括：將X軸方向的單位彎矩載荷與X軸方向的抗彎截面系數相除，并將相除的結果確定為在X軸方向的單位載荷作用下的第一應力；和/或，將Y軸方向的單位彎矩載荷與Y軸方向的抗彎截面系數相除，并將相除的結果確定為在Y軸方向的單位載荷作用下的第二應力；和/或，將Z軸方向的單位力載荷與所述塔架環焊縫的截面面積相除，并將相除的結果確定為在Z軸方向的單位載荷作用下的第三應力。

可選地，將每個方向上的疲勞時序載荷在塔架圓周方向上進行投影，以得到與每個方向上的疲勞時序載荷對應的投影序列載荷的步驟包括：將任一時刻的Y軸的疲勞時序載荷與在塔架圓周方向上的預定投影角度的正弦值相乘的結果和所述任一時刻的X軸的疲勞時序載荷與所述預定投影角度的余弦值相乘的結果相加，以得到在所述任一時刻的X軸投影載荷；將預定時間段內的各個時刻的X軸投影載荷確定為與X軸的疲勞時序載荷對應的第一投影序列載荷；和/或，將所述任一時刻的Y軸的疲勞時序載荷與所述預定投影角度的余弦值相乘的結果和所述任一時刻的X軸的疲勞時序載荷與所述預定投影角度的正弦值相乘的結果相減，以得到在所述任一時刻的Y軸投影載荷；將所述預定時間段內的各個時刻的Y軸投影載荷確定為與Y軸的疲勞時序載荷對應的第二投影序列載荷；和/或，將所述任一時刻的Z軸的疲勞時序載荷作為在所述任一時刻的Z軸投影載荷；將所述預定時間段內的各個時刻的Z軸投影載荷確定為與Z軸的疲勞時序載荷對應的第三投影序列載荷。