[发明专利]一种基于加速度传感器的风机塔筒的疲劳诊断检测方法

权利要求书

1.一种基于加速度传感器的风电塔筒低周疲劳的诊断检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用加速度传感器采集风力发电机运行过程中风电塔筒的加速度信号并计算连续扰动位移；

(2)将风电塔筒简化成一个悬臂梁模型，计算作用在风电塔筒顶部的外部荷载以及作用在风电塔筒底部的疲劳荷载；

(2.1)风电塔筒简化后的悬臂梁模型，结合所述风电塔筒结构的相关参数，确定所述悬臂梁模型的挠曲线方程以及边界条件，通过将边界条件带入挠曲线微分方程，计算作用在风电塔筒底部X方向的剪切力F_x和作用在风电塔筒底部Y方向的剪切力F_y：

X方向挠曲线方程：

X方向边界条件：当x＝0时，L＝0；

当x＝h时，L＝L_x；

Y方向挠曲线方程：

Y方向边界条件：当y＝0时，L＝0；

当y＝h时，L＝L_y；

联立上述方程式得到：

其中，x和y分别是三轴加速度传感器平行于水平面的两个互相垂直的测量方向；

E是风电塔筒钢材料的杨氏模量；

I是风电塔筒的截面惯性力矩；

h是风电塔筒的塔高；

L_x和L_y分别是利用加速度传感器测量计算的风电塔筒在两个互相垂直的水平方向上的连续扰动位移；

(2.2)计算风电塔筒底部的实际剪切力F_s：

(2.3)作用在风电塔筒底部和法兰的连接处的疲劳荷载的大小与风电塔筒底部所受的最大切应力相等；所述作用在风电塔筒底部的疲劳荷载τ_max的计算式为：

其中，F_s是风电塔筒底部的实际剪切力；

A是悬臂梁模型底部横截面面积；

(2.4)作用在风电塔筒顶部的外部荷载为：

根据风电塔筒的受力情况，作用在风电塔筒顶部的外部载荷与塔筒底部所受的实际剪切力F_s相等；

(3)根据疲劳荷载τ_max-时间历程曲线，计算并统计疲劳荷载的应力幅及其对应的循环次数，绘制相应的低周疲劳荷载幅值频次直方图；

(4)结合风电塔筒钢材料的S-N曲线以及Miner线性疲劳累积损伤理论，计算风电塔筒在测试时间内的低周疲劳总损伤并预测其低周疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的风电塔筒低周疲劳的诊断检测方法，其特征在于，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，竖直安装在风电塔筒的顶部内壁上；设定三轴加速度传感器平行于水平面的两个互相垂直的测量方向分别为X方向、Y方向，垂直于水平面的测量方向为Z方向。