[发明专利]风力发电机组铸件的疲劳预警方法、装置和系统

说明书

本发明提供风力发电机组铸件的疲劳预警方法、装置和系统。该方法包括：利用应变测量电路获得风力发电机组铸件的预警监测点处的应变时序数据；利用铸件的线弹性本构方程将所述应变时序数据转换为应力时序数据；根据所述应力时序数据确定所述预警监测点处的疲劳损伤；以及在所述预警监测点处的疲劳损伤大于疲劳预警阈值的情况下，进行预警操作。本发明通过对风力发电机组铸件的应力时序进行直接测量，能够提高疲劳预警精度。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地，涉及风力发电机组铸件的疲劳预警方法和装置。

背景技术

风力发电机组随着自身的周期性运转和不断变化的外部载荷作用，通常会产生结构的疲劳损伤。疲劳损伤是风力发电机组结构件的主要失效因素之一。因此，对于风力发电机组的疲劳预警尤为重要。

目前，风力发电机组的疲劳预警主要通过安装叶根载荷传感器，基于实测的叶根载荷时序通过有限元方法得到铸件的应力时序，然后进行疲劳寿命估算来实现。这样的技术方案具有以下几个不足之处：

第一，在现有技术方案中，只能得到叶根的弯矩载荷，无法得到叶根的力通道载荷；

第二，由叶根载荷得到铸件的应力时序依托线性缩放方法，这种方法没有考虑风力发电机组由于螺栓法兰连接、轴承过盈配合等因素导致的应力非线性；

第三，由于力通道载荷的缺失，对于风力发电机组如底座、定轴等部件的疲劳寿命预估误差较大，平均误差在20％左右；

第四，对于风力发电机组的轮毂结构，由于变桨轴承螺栓法兰等非线性结构的影响，应力时序的线性缩放方法导致的误差较大，误差在30％左右。

发明内容

本发明是鉴于以上问题而提出的，其目的在于提供一种能够解决以往基于叶根载荷时序的疲劳预警方法由于结构非线性以及载荷通道缺失导致的疲劳预警误差的风力发电机组铸件的疲劳预警方法、装置和系统。

根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组铸件的疲劳预警方法，其包括：利用应变测量电路获得风力发电机组铸件的预警监测点处的应变时序数据；利用铸件的线弹性本构方程将所述应变时序数据转换为应力时序数据；根据所述应力时序数据确定所述预警监测点处的疲劳损伤；以及在所述预警监测点处的疲劳损伤大于疲劳预警阈值的情况下，进行预警操作。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组铸件的疲劳预警装置，其包括：应变时序数据获取单元，其利用应变测量电路获得风力发电机组铸件的预警监测点处的应变时序数据；应变-应力转换单元，其利用铸件的线弹性本构方程将所述应变时序数据转换为应力时序数据；疲劳损伤确定单元，其根据所述应力时序数据确定所述预警监测点处的疲劳损伤；以及预警单元，其在所述预警监测点处的疲劳损伤大于疲劳预警阈值的情况下，进行预警操作。

根据本发明的又一方面，提供一种风力发电机组铸件的疲劳预警系统，其包括：应变花，其粘贴在风力发电机组铸件的预警监测点；应变测量电路，其与所述应变花按通道连接；以及上述的风力发电机组铸件的疲劳预警装置，其利用所述应变测量电路从所述应变花获得所述预警监测点处的应变时序数据，并基于所述应变时序数据进行疲劳预警处理。

根据本发明的又一方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其中，当所述计算机程序被处理器执行时实现上述的风力发电机组铸件的疲劳预警方法。

根据本发明的又一方面，提供一种计算装置，包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的风力发电机组铸件的疲劳预警方法。

根据本发明，通过对风力发电机组铸件的应力时序进行直接测量和处理，能够解决以往基于叶根载荷时序的疲劳预警方法由于结构非线性以及载荷通道缺失导致的疲劳预警误差，从而提高风力发电机组铸件的疲劳预警精确度。

附图说明