[發明專利]風力發電機組的頂法蘭的疲勞損傷確定方法和設備

有效

• 申請號: 201811033377.1
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN110879925B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 齊濤;李榮富;李根
• 申請（專利權）人: 江蘇金風科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 高燕;張川緒

提供一種風力發電機組的頂法蘭的疲勞損傷確定方法和設備，該頂法蘭的疲勞損傷確定方法包括：獲取在頂法蘭處的疲勞時序載荷；確定獲取的疲勞時序載荷所對應的載荷區間；根據預先建立的載荷區間對應的載荷應力關系，確定頂法蘭在疲勞時序載荷作用下所受的應力；根據確定的應力計算頂法蘭的疲勞損傷值。采用本發明示例性實施例的風力發電機組的頂法蘭的疲勞損傷確定方法和設備，能夠考慮頂法蘭的全部母材和全部焊縫的疲勞損傷情況，使得結果更加全面、準確。

技術領域

本發明總體上涉及風力發電技術領域，更具體地講，涉及一種海上風力發電機組塔架頂端的頂法蘭的疲勞損傷確定方法和設備。

背景技術

頂法蘭是風力發電機組的重要部件，起著連接風力發電機組的偏航軸承與塔架的作用，頂法蘭多為Q345E鋼材鍛造而成。作為海上支撐結構的重要組成部分，頂法蘭在25年的設計壽命期間，要承受各種復雜的動態載荷，因此其需要有足夠的疲勞強度，頂法蘭的疲勞安全性是海上支撐結構安全性的重要內容之一。

頂法蘭位于塔架頂端，在進行頂法蘭的疲勞計算時，需要考慮軸承和螺栓的非線性作用。由于這種非線性作用的存在，導致如果頂法蘭全部進行計算時，計算工作量將呈幾何數的增加，因此現有的頂法蘭在進行疲勞計算時，通常人為的選擇頂法蘭在0°、90°、180°、270°的4個或多個熱點，結合M_y(風力發電機組前后方向彎矩)的疲勞載荷最大值和最小值構建熱點處的載荷-應力曲線，之后結合疲勞載荷馬爾科夫矩陣對頂法蘭進行疲勞計算。

但上述對頂法蘭的疲勞計算過程，由于熱點數量過少，且僅考慮M_y的疲勞載荷，無法全面的評價頂法蘭的疲勞強度。尤其對于海上風電來說，由于冰、浪等條件的影響，M_x，M_z等載荷的影響逐漸增加，此時單獨的考慮M_y的疲勞載荷，可能會造成結構設計的不保守。

發明內容

本發明的示例性實施例的目的在于提供一種風力發電機組的頂法蘭的疲勞損傷確定方法和設備，以克服上述至少一個缺點。

在一個總體方面，提供一種風力發電機組的頂法蘭的疲勞損傷確定方法，所述疲勞損傷確定方法包括：獲取在頂法蘭處的疲勞時序載荷；確定獲取的疲勞時序載荷所對應的載荷區間；根據預先建立的所述載荷區間對應的載荷應力關系，確定頂法蘭在所述疲勞時序載荷作用下所受的應力；根據所述應力計算頂法蘭的疲勞損傷值。

可選地，確定獲取的疲勞時序載荷所對應的載荷區間的步驟可包括：從獲取的疲勞時序載荷中提取多種載荷中的預定載荷；確定與所述預定載荷對應的載荷區間，其中，所述應力為頂法蘭在所述預定載荷作用下所受的應力，根據所述應力計算頂法蘭的疲勞損傷值的步驟可包括：基于所述應力計算頂法蘭在所述預定載荷作用下的疲勞損傷值。

可選地，載荷應力關系可為與所述載荷區間在頂法蘭的預定位置處對應的載荷應力關系，其中，所述應力可為頂法蘭的所述預定位置處所受的應力，根據所述應力計算頂法蘭的疲勞損傷值的步驟可包括：基于所述應力計算頂法蘭的所述預定位置處的疲勞損傷值。

可選地，每個位置處的每種載荷可分別對應多個載荷區間，一個載荷區間可對應一載荷應力關系。

可選地，每種載荷的多個載荷區間在頂法蘭的不同位置處對應的載荷應力關系可通過以下方式被確定：建立關于頂法蘭的有限元模型；在頂法蘭表面施加殼單元；在風力發電機組的主機架前端面與頂法蘭中心之間建立載荷傘；在頂法蘭中心分別施加全載荷工況下的多種載荷，經由所述載荷傘的傳遞，提取在頂法蘭的不同位置處在所施加的所述多種載荷作用下的應力應變信息；對在頂法蘭中心施加的每種載荷進行劃分，獲得分別與每種載荷對應的多個載荷區間；針對每種載荷，在每個位置處提取每個載荷區間內各載荷對應的應力應變信息，分別針對每個載荷區間內各載荷以及對應的應力應變信息進行擬合，得到在每個位置處與每個載荷區間對應的載荷應力關系。