[发明专利]一种水平轴风力发电机组叶片寿命评估方法和系统

权利要求书

1.一种水平轴风力发电机组叶片寿命评估方法，其特征在于，包括以下过程：

通过隔热保护涂层耐环境损伤实验，得到隔热保护涂层损伤扩展规律曲面，即试件隔热保护涂层体积下降率随实验时间的函数关系；通过叶片前缘隔热保护涂层寿命标定方法，利用隔热保护涂层损伤扩展规律曲面，得到叶片前缘隔热保护涂层寿命标定曲面，即叶片前缘隔热保护涂层体积下降率随叶片展向位置、服役时间的函数关系；

叶片前缘隔热保护涂层寿命标定曲面获取过程为：遍历叶片展向位置，得到叶片前缘隔热保护涂层施工完成后某个月每个展向位置的隔热保护涂层体积下降率；重复上述过程以延续时间变量，得到叶片前缘隔热保护涂层体积下降率随叶片展向位置、服役时间的函数关系曲面，即叶片前缘隔热保护涂层寿命标定曲面；

根据测量叶片前缘隔热保护涂层体积下降率，利用叶片前缘隔热保护涂层寿命标定曲面，计算得到叶片对应展向位置所在截面前缘当次涂装隔热保护涂层服役时间；

叶片某个展向位置服役时间为其所在截面前缘以往各次涂装隔热保护涂层服役时间之和，叶片服役寿命为叶片各个展向位置服役时间的平均值。

2.根据权利要求1所述的水平轴风力发电机组叶片寿命评估方法，其特征在于，隔热保护涂层体积下降率的计算公式为：

其中，V％表示隔热保护涂层体积下降率；V₀表示初始隔热保护涂层体积值；V_test表示测量隔热保护涂层体积值。

3.根据权利要求2所述的水平轴风力发电机组叶片寿命评估方法，其特征在于，隔热保护涂层体积值的计算过程为：对测量区域进行红外线扫描，得到测量区域表面温度分布，绘制测量区域表面温度等温线分布图，计算不同温度阶梯对应的区域面积值；利用表面温度等温线分布图中未涂装隔热保护涂层区域与标准涂装隔热保护涂层区域的表面温度作为参考，向内插值得到不同温度阶梯对应的隔热保护涂层厚度值；将不同温度阶梯对应的区域面积值与隔热保护涂层厚度值相乘并累加，即得到测量区域隔热保护涂层体积值。

4.根据权利要求1所述的水平轴风力发电机组叶片寿命评估方法，其特征在于，获取叶片前缘隔热保护涂层施工完成后某个月某个展向位置的隔热保护涂层体积下降率的过程为：遍历叶片前缘隔热保护涂层施工完成后某个月该展向位置处叶片前缘损伤耦合工况，将叶片展向位置恒定情况下隔热保护涂层体积下降率随时间的变化率数值采用降序排列，并以此排列叶片前缘损伤耦合工况顺序，依次将其代表年对应月发生小时数产生的损伤情况进行累加，得到叶片前缘隔热保护涂层施工完成后某个月该展向位置处隔热保护涂层体积下降率下限；

遍历叶片前缘隔热保护涂层施工完成后某个月该展向位置处叶片前缘损伤耦合工况，将叶片展向位置恒定情况下隔热保护涂层体积下降率随时间的变化率数值采用升序排列，并以此排列叶片前缘损伤耦合工况顺序，依次将其代表年对应月发生小时数产生的损伤情况进行累加，得到叶片前缘隔热保护涂层施工完成后某个月该展向位置处隔热保护涂层体积下降率上限；

取叶片前缘隔热保护涂层施工完成后某个月该展向位置处隔热保护涂层体积下降率上下限的平均值，即得到对应的隔热保护涂层体积下降率。

5.根据权利要求4所述的水平轴风力发电机组叶片寿命评估方法，其特征在于，叶片前缘损伤耦合工况由环境损伤因素工况与机组运行因素工况相耦合得到，其表征数据包含环境损伤因素特征参量值、叶片每个展向位置所在截面对应的等效入流角及等效来流速度值、代表年各月份发生小时数。

6.根据权利要求5所述的水平轴风力发电机组叶片寿命评估方法，其特征在于，环境损伤因素工况与机组运行因素工况的获取过程为：获取风电场风力发电机组叶片前缘环境损伤因素组成及特征参量，根据气象站历史数据记录，将风电场天气情况进行分类并得到对应代表年各月份发生小时数，形成环境损伤因素工况；

根据风力发电机组运行数据记录，将机组运行情况进行分类并得到对应代表年各月份发生小时数，形成机组运行因素工况；

根据风电场测风塔历史数据记录、风力发电机组运行数据记录、叶片扭角分布、叶片初始桨距角以及机组控制策略，计算得到各机组运行因素工况叶片每个展向位置所在截面对应的等效入流角和等效来流速度。