[發明專利]風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法及裝置

在審

• 申請號: 202110256373.5
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112906236A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 郭日陽;任淮輝;夏暉;張博;馮江哲;蘇劍濤;胡鵬;張皓晨
• 申請（專利權）人: 龍源（北京）風電工程技術有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/04
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 黨小林

1.一種風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，包括：

建立風電機組數字鏡像模型及風電場外部環境外推數字鏡像模型，所述風電機組數字鏡像模型與機組真實情況一致；

依據IEC61400-1標準設計載荷工況，對風電機組可能發生的運行狀態及所處的風況條件進行組合仿真，提取與工況相應的仿真結果建立仿真結果數據庫；

依據狀態監測系統或SCADA系統統計的場址實際運行工況統計數據及可能經歷的風況數據，結合所述風電機組數字鏡像模型，建立風電機組場址載荷數據庫；

依據等效疲勞載荷算法對標準設計載荷數據及場址載荷數據進行等效疲勞載荷計算分析，并建立等效疲勞載荷數據庫；

建立風電機組關鍵結構位置剩余壽命分析模型，進行單臺機組關鍵結構位置及整機剩余壽命分析計算。

2.根據權利要求1所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，所述風電機組數字鏡像模型包含機組物理模型與控制系統模型，所述風電場外部環境外推數字鏡像模型包含外部環境數據及點位外推模型。

3.根據權利要求1所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，標準設計載荷仿真數據庫，是依據IEC61400-1標準設計工況組合，對風電機組可能發生的運行狀態及所處的風況條件進行組合仿真，提取與工況相應的仿真結果建立數據庫。

4.根據權利要求1所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，場址載荷仿真數據庫，是依據風電機組歷史運行工況，結合風電機組可能經歷的風況條件提前進行組合仿真。

5.根據權利要求1所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，等效疲勞載荷為載荷數據轉化后的等效疲勞載荷。

6.根據權利要求5所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，載荷結果均采用1Hz的等效疲勞載荷。

7.根據權利要求5所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，等效疲勞載荷計算方法為：

其中，DEL_eq為仿真得到的10分鐘疲勞載荷可以用等效載荷，R_i為疲勞載荷譜的第i級載荷范圍，n_i為第i級載荷范圍內的次數，N_eq為600等效周期(對應1Hz)，m為相關材料S/N曲線斜率。

8.根據權利要求1所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，建立風電機組關鍵結構位置剩余壽命分析模型，進行單臺機組關鍵結構位置及整機剩余壽命分析計算，包括：

依據各具體點位處的實時風況統計數據及各風電機組歷史運行工況，組合為查詢條件以檢索的方式提取所計算的等效疲勞載荷，通過對相同關鍵結構位置載荷對比的方法計算單臺機組在某一組合條件下的損傷，再根據Miner線性累積損傷理論計算總損傷，進而得到關鍵結構位置剩余壽命系數。

9.根據權利要求8所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法，其特征在于，單臺機組某一位置處在某工況-空氣密度-入流角-湍流強度-風剪切系數-扇區-風速組合條件下的損傷為：

其中，D_ij為場址載荷工況下第i扇區第j風速下的損傷，DEL_{site_ij}為設計載荷工況下的1Hz等效疲勞載荷，DEL_{site_ij}為場址載荷工況下第i扇區第j風速下的等效疲勞載荷，p_ij為場址載荷工況下第i扇區第j風速下的發生頻率，m為S/N曲線斜率。

10.一種風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測裝置，其特征在于，包括：

一個或多個處理器；

存儲裝置，用于存儲一個或多個程序，

當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行，使得所述一個或多個處理器實現根據權利要求1至9任意一項所述的風電機組關鍵結構位置剩余壽命預測方法。