[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機(jī)組塔架累積疲勞損傷評(píng)估系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010250477.0
• 申請(qǐng)日: 2020-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN111488678B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅勇水;艾真?zhèn)?/a>;卓沛駿;趙海燕;曹夢(mèng)楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)電股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/04;G06Q10/0639;G06Q50/06;G08B7/06;G01P15/03;G01C9/00
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組塔架累積疲勞損傷評(píng)估系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括依次相連的傳感器、數(shù)據(jù)采集站、CPU和無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，所述CPU分別與聲光報(bào)警器、電源相連，所述無(wú)線信號(hào)發(fā)射器與終端遠(yuǎn)程無(wú)線連接。方法：將風(fēng)電機(jī)組塔架沿圓周劃分為p個(gè)區(qū)域；使用系統(tǒng)傳感器采集數(shù)據(jù)；進(jìn)行角度合成計(jì)算；計(jì)算塔架截面位移變化量；計(jì)算塔架截面中各方位受力；計(jì)算塔架圓周方向各區(qū)域的累積疲勞值；塔架累計(jì)疲勞損傷值和剩余壽命預(yù)知。上述方案實(shí)時(shí)在線評(píng)估風(fēng)電機(jī)組塔架圓周方向各區(qū)域的累積疲勞損傷值Dp，根據(jù)Dp中的最大值Dr預(yù)估風(fēng)電機(jī)組塔架的剩余壽命，長(zhǎng)期在線測(cè)得風(fēng)電機(jī)組塔架承受的載荷數(shù)據(jù)，并且具備施工方便，成本低廉且維護(hù)便捷的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電機(jī)組塔架累積疲勞損傷評(píng)估系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

有資料顯示，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)量的大幅增長(zhǎng)，優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源區(qū)域被開發(fā)殆盡，為了更好的開發(fā)利用低風(fēng)速區(qū)風(fēng)力資源，風(fēng)力發(fā)電開發(fā)商及整機(jī)制造商投入了大量的科研力量研發(fā)高塔架甚至超高塔架、柔性塔架、鋼-混凝土混合塔架。隨著高塔、超高塔、柔塔、鋼-混凝土混合塔架的不斷投入運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組塔架結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)逐漸的成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。風(fēng)電機(jī)組塔架也漸漸發(fā)展到輪轂高度達(dá)到甚至超過(guò)160米，風(fēng)載荷對(duì)其的影響越發(fā)明顯。風(fēng)載荷會(huì)迫使風(fēng)電機(jī)組塔架產(chǎn)生疲勞損傷乃至倒塌，目前塔架的設(shè)計(jì)多數(shù)都是基于S-N曲線和線性累積損傷法則來(lái)評(píng)估風(fēng)電機(jī)組塔架的疲勞損傷。

中國(guó)專利文獻(xiàn)CN110895621A公開了一種“確定風(fēng)電機(jī)組的塔架環(huán)焊縫的疲勞損傷的方法和裝置”。采用了方法包括：計(jì)算塔架環(huán)焊縫的截面在不同方向的預(yù)定單位載荷作用下的應(yīng)力；提取預(yù)定工況下的所述不同方向中的每個(gè)方向上的疲勞時(shí)序載荷；將每個(gè)方向上的疲勞時(shí)序載荷在塔架圓周方向上進(jìn)行投影，以得到與每個(gè)方向上的疲勞時(shí)序載荷對(duì)應(yīng)的投影序列載荷；對(duì)所述應(yīng)力和投影序列載荷進(jìn)行通道合并，以得到應(yīng)力時(shí)間歷程；基于應(yīng)力時(shí)間歷程和預(yù)定載荷工況頻率表確定塔架環(huán)焊縫的截面在塔架圓周方向上的疲勞損傷。上述技術(shù)方案只能采集到風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行載荷的短期數(shù)據(jù)，而且測(cè)試方案存在施工不便、成本高昂、維護(hù)困難等不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決原有的技術(shù)方案無(wú)法實(shí)際反饋風(fēng)電機(jī)組塔架所受載荷的技術(shù)問(wèn)題，提供一種風(fēng)電機(jī)組塔架累積疲勞損傷評(píng)估系統(tǒng)及方法，實(shí)時(shí)在線評(píng)估風(fēng)電機(jī)組塔架圓周方向各區(qū)域的累積疲勞損傷值Dp，根據(jù)Dp中的最大值Dr預(yù)估風(fēng)電機(jī)組塔架的剩余壽命，長(zhǎng)期在線測(cè)得風(fēng)電機(jī)組塔架承受的載荷數(shù)據(jù)，并且具備施工方便，成本低廉且維護(hù)便捷的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：

一種風(fēng)電機(jī)組塔架累積疲勞損傷評(píng)估系統(tǒng)，包括依次相連的傳感器、數(shù)據(jù)采集站、CPU和無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，所述CPU分別與聲光報(bào)警器、電源相連，所述無(wú)線信號(hào)發(fā)射器與終端遠(yuǎn)程無(wú)線連接。傳感器采集加速度，塔架晃動(dòng)角度等信息，采集的信息通過(guò)數(shù)據(jù)采集站匯總并傳輸?shù)紺PU，CPU中包括上位機(jī)分析軟件，通過(guò)上位機(jī)分析軟件分析并計(jì)算塔架累計(jì)疲勞損傷值并預(yù)知剩余壽命，將分析結(jié)果通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器發(fā)送到終端，由工作人員實(shí)時(shí)查看，由電源提供能量，若數(shù)據(jù)出現(xiàn)劇烈波動(dòng)或缺失，聲光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。

作為優(yōu)選，所述的傳感器包括加速度傳感器和雙軸傾角傳感器，塔架設(shè)置有若干截面，每組截面上設(shè)有若干組傳感器。多個(gè)截面的多組傳感器共同作用確保對(duì)塔架受力及晃動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

作為優(yōu)選，所述的雙軸傾角傳感器的安裝位置為：雙軸傾角傳感器的x軸輸出角度正值指向北，方位角為0°；x軸輸出角度負(fù)值指向南，方位角為180°；y軸輸出角度正值指向東，方位角為90°；y軸輸出角度負(fù)值指向西，方位角為270°。按規(guī)定安裝雙軸傾角傳感器，根據(jù)格式采集方位數(shù)據(jù)，便于對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及計(jì)算。

一種風(fēng)電機(jī)組塔架累積疲勞損傷評(píng)估系統(tǒng)的評(píng)估方法，包括以下步驟：

(1)將風(fēng)電機(jī)組塔架沿圓周劃分為p個(gè)區(qū)域；

(2)使用系統(tǒng)傳感器采集數(shù)據(jù)；