[发明专利]一种风电机组塔筒寿命预测方法、系统、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种风电机组塔筒寿命预测方法、系统、设备及存储介质，属于风电机组监测技术领域。通过移传感器监测法兰轴向相对位移，对塔筒主要部件应力和已消耗疲劳寿命值进行分析、统计、预警，当塔筒各主要部位已消耗的疲劳寿命值达到设定阈值时发出报警信息，为实施塔筒安全控制策略提供监测依据。可实现全自动化处理，计算效率高，实时在线监测塔筒各主要部位疲劳寿命，当塔筒各主要部位已消耗的疲劳寿命值达到设定阈值时发出报警信息，为实施塔筒安全控制策略提供监测依据，避免因塔筒疲劳损伤过大而造成设备损伤。

技术领域

本发明属于风电机组监测技术领域，涉及一种风电机组塔筒寿命预测方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

风电机组是需要长期运行的发电设备，近年来风力发电爆发式的增长对风电机组的长期安全稳定运行带来了巨大的挑战。风力发电机组是由叶轮迎风转动带动风电机转动，将风能转换为机械能，再转换为电能的设备，由叶轮、机舱、塔筒及基础组成，其中塔筒与基础固定连接在大地上，用于支撑和维持机舱及叶轮转动。塔筒要承受风电机组整体载荷并将载荷传递到机组基础上。在载荷冲击的影响下，塔筒的状态将发生衰退，即塔筒运行时的参数达不到设计标准。若塔筒的状态严重衰退，可能导致风电机组发生严重故障，甚至造成风电机组倒塌。因此，为了保证塔筒处于正常运行状态，需要对风电机组塔使用筒寿命进行准确有效评估，以保证风电机组的安全。

目前对风电机组塔筒寿命评估主要的方法有塔筒载荷的型式试验、载荷预测评估、风电机组状态监测等，现有技术方案存在如下问题：

(1)因为载荷测试的投入大，大规模需要的费用很高，因此风电机组往往只是在定型阶段对样机进行载荷的型式试验，并未对服役期间的风电机组进行载荷监控。

(2)少数开展的风电机组载荷预测评估中，叶片由于载荷来源单一、受载情况相对简单，因此叶片载荷取得了较好的预测效果。然而，由于塔筒受载十分复杂，对塔筒载荷的预测评估与实测载荷误差较大，并不能满足实际应用的精度要求。

(3)目前市场上的风电机组状态监测系统主要有数据采集与监视控制系统或在线状态监测系统，以数据采集与监视控制系统信号、转速信号或振动信号作为风电机组状态的评价指标，但这种单一评价方式并不一定能全面反映风电机组塔筒的运行状态，无法及时全面了解风电机组塔筒存在的故障隐患和对风电机组塔筒寿命情况进行准确有效评估。

综上所述，现有技术虽然对塔筒寿命评估有一定的贡献，但仍存在较多的不足之处，无法满足众多实际工程中的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，无法对塔筒载荷和寿命进行准确有效预测评估的缺点，提供一种风电机组塔筒寿命预测方法、系统、设备及存储介质。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种风电机组塔筒寿命预测方法，待测风电机组的塔筒筒体上安装有若干个连接件，连接件与塔筒筒体的连接处安装有位移传感器，连接件为法兰，法兰与塔筒筒体的连接处设有焊缝，塔筒筒体上设有筒体环段，法兰上套设有螺栓，包括如下步骤：

S1：通过位移传感器测量位移数据，并将位移数据传输至上位机中进行处理；

S2：基于上位机处理后的数据计算每一层法兰上的工作载荷；

S3：通过S2的法兰工作载荷计算得到各层法兰及相关焊缝、塔筒筒体环段部位的应力数据；

S4：利用S3的各层法兰及相关焊缝、塔筒筒体环段部位的应力数据对塔筒内各部件进行寿命计算，预测风电机组塔筒的寿命。

优选地，所述位移传感器为分体式位移传感器。

优选地，S2所述法兰工作载荷的计算过程包括以下步骤：