[发明专利]风电机组的疲劳寿命预测方法和装置

摘要

本发明涉及一种风电机组的疲劳寿命预测方法和装置，所述方法包括：周期性获取风电机组中各关键部件处的原始载荷数据，并形成原始载荷时间序列；对所述原始载荷时间序列进行雨流计数，并按线性损伤累积理论计算各周期内所述原始载荷数据对应的等效载荷；对各周期对应的所述等效载荷以迭代方式进行短时等效，生成相应周期内的短时等效载荷；根据各周期对应的所述短时等效载荷以及各所述关键部件的设计寿命、评估标准中推荐的等效周期数，计算得到各周期对应的各所述关键部件的生命周期等效载荷；根据所述生命周期等效载荷，预测各周期对应的风电机组的疲劳寿命。本发明实时快速、精确的预测风电机组的疲劳寿命。 1

主权项

1.一种风电机组的疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述方法包括：

周期性获取风电机组中各关键部件处的原始载荷数据，并形成原始载荷时间序列；

对所述原始载荷时间序列进行雨流计数，并按线性损伤累积理论计算各周期内所述原始载荷数据对应的等效载荷；

对各周期对应的所述等效载荷以迭代方式进行短时等效，生成相应周期内的短时等效载荷；其中，所述短时等效载荷为各周期对应的所述等效载荷在相应周期内的等效值；

根据各周期对应的所述短时等效载荷以及各所述关键部件的设计寿命、评估标准中推荐的等效周期数，计算得到各周期对应的各所述关键部件的生命周期等效载荷；

根据所述生命周期等效载荷，预测各周期对应的风电机组的疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各关键部件处的原始载荷数据包括：叶片根部挥舞及摆振方向弯矩、主轴扭矩、主轴偏航方向弯矩、主轴俯仰方向弯矩、塔筒顶部扭矩、塔筒顶部前后方向推力和弯矩、塔筒顶部侧向推力和弯矩、塔筒底部前后和侧向弯矩。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对所述原始载荷时间序列进行雨流计数，并按线性损伤累积理论计算各周期内所述原始载荷数据对应的等效载荷包括：

对所述原始载荷时间序列进行雨流计数，得到各周期内同类原始载荷数据的频次；

对同类所述原始载荷数据的频次按线性损伤累积理论计算各周期内所述原始载荷数据对应的变化周期为1Hz的等效载荷ΔM^(1Hz)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对各周期对应的所述等效载荷以迭代方式进行短时等效，生成相应周期内的短时等效载荷包括：

根据：

计算第k次迭代过程中，各类所述1Hz的等效载荷ΔM^(1Hz)的均值μ_k；

根据：

计算第k次迭代过程中，各类所述1Hz的等效载荷ΔM^(1Hz)的标准方差σ_k；

根据各类所述1Hz的等效载荷ΔM^(1Hz)及其均值μ_k和标准方差σ_k构建原始的“等效载荷ΔM^(1Hz)‑风速V”的概率分布密度函数，并根据最大似然法或最小二乘法进行数据拟合，得到最终的“等效载荷ΔM^(1Hz)‑风速V”的概率分布密度函数；

根据所述最终的“等效载荷ΔM^(1Hz)‑风速V”的概率分布密度函数计算不同风速段对应不同等效载荷ΔM^(1Hz)的概率值f；

根据：

计算各周期中不同风速段对应的不同ΔM^(1Hz)的等效载荷

根据：

计算各周期对应的短时等效载荷其中，α为所述ΔM^(1Hz)，ρ_i为各周期中第i个风速段出现的概率，β_i为各周期中第i个风速段中所计算得到的所述等效载荷m为对应评估材料的S‑N曲线反斜率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各周期对应的所述短时等效载荷以及各所述关键部件的设计寿命、评估标准中推荐的等效周期数，计算得到各周期对应的各所述关键部件的生命周期等效载荷包括：

根据：

计算得到各周期对应的各所述关键部件的生命周期等效载荷ΔM_eq，其中，T_IT为所述关键部件的设计寿命，N_eq为所述关键部件在评估标准中推荐的等效周期数，m为对应评估材料的S‑N曲线反斜率。

6.一种风电机组的疲劳寿命预测装置，其特征在于，所述装置包括：

原始载荷获取模块，用于周期性获取风电机组中各关键部件处的原始载荷数据，并形成原始载荷时间序列；

等效载荷模块，用于对所述原始载荷时间序列进行雨流计数，并按线性损伤累积理论计算各周期内所述原始载荷数据对应的等效载荷；

短时等效模块，用于对各周期对应的所述等效载荷以迭代方式进行短时等效，生成相应周期内的短时等效载荷；其中，所述短时等效载荷为各周期对应的所述等效载荷在相应周期内的等效值；

生命周期等效模块，用于根据各周期对应的所述短时等效载荷以及各所述关键部件的设计寿命、评估标准中推荐的等效周期数，计算得到各周期对应的各所述关键部件的生命周期等效载荷；

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