[发明专利]一种风力发电机主轴载荷谱计算方法

说明书

本发明涉及一种风力发电机主轴载荷谱计算方法。本发明的目的是解决现有风机主轴载荷谱计算方法存在的对风机主轴载荷谱计算不准确和降低风机主轴使用寿命的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种风力发电机主轴载荷谱计算方法，该方法的步骤如下：1)、数据采集；2)、对载荷均值和幅值波峰波谷处理；3)、雨流计数处理；4)、进行自相关系数分析及偏自相关系数分析；5)、进行小波包分解；6)、划分训练集与测试集；7)、构建长短期记忆网络模型；8)、设置模型的轮次、批次和学习率，训练模型；9)、数据扩展；10)、对均值进行波动中心法处理，对幅值进行比值系数法划分；11)、得到多工况下的风机主轴载荷谱。

技术领域

本发明属于风力发电设备技术领域，具体涉及一种风力发电机主轴载荷谱计算方法。

背景技术

目前，为实现碳达峰、碳中和目标，可再生能源成为我国能源发展的主导方向，其中，风电将成长为能源绿色低碳转型的主力军。

风机设计标准IEC 61400-1中明确规定，风机的关键零部件设计使用寿命至少为20年。但在实际运行中，风机的关键零部件还是会发生故障，导致风机停机，产生高额的维修费用，因此需要对风机的关键零部件进行更准确的载荷计算，以提高风机关键零部件的使用寿命。目前风机主轴载荷谱计算方法常采用正态分布、威布尔分布进行拟合，但这些方法对数据拟合的准确度不能保证，因此，存在的对风机主轴载荷谱计算不准确和降低风机主轴使用寿命的缺陷。

发明内容

本发明的目的是解决现有风机主轴载荷谱计算方法存在的对风机主轴载荷谱计算不准确和降低风机主轴使用寿命的技术问题，提供一种风力发电机主轴载荷谱计算方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种风力发电机主轴载荷谱计算方法，该方法的步骤如下：

1)、采集风力发电机轮毂处在不同工况下的XN、YN、ZN方向的载荷数据，得到六个自由度：F_XN、F_YN、F_ZN、M_XN、M_YN、M_ZN的载荷值，其中：F_XN为风力发电机轮毂处的轴向载荷，F_YN、F_ZN为风力发电机轮毂处XN、YN方向的径向载荷，M_XN为风力发电机轮毂处的轴向扭矩，M_YN、M_ZN分别为风力发电机轮毂处XN、YN方向的倾覆力矩；统计风力发电机不同工况的运行情况，得到每种工况下的时间权重。

2)、分别对每种工况下的六自由度载荷值进行波峰波谷处理，以便进行雨流计数；

3)、对处理后的载荷数据进行雨流计数处理，得到每种工况下六个自由度：F_XN、F_YN、F_ZN、M_XN、M_YN、M_ZN载荷值的均值和幅值，所述雨流计数处理即将风机载荷历程简化为若干个风机载荷循环，并计算风机载荷循环的均值和幅值：

式中：σ_m为风机载荷循环的均值，σ_a为风机载荷循环的幅值，σ_max为风机载荷循环的最大值，σ_min为风机载荷循环的最小值；

4)、对每种工况下六个自由度载荷值的均值和幅值分别进行自相关系数分析及偏自相关系数分析，得到每个自由度载荷值均值滞后的步长,得到每个自由度载荷值幅值滞后的步长；

5)、对每种工况下六个自由度载荷值的均值和幅值分别进行小波包分解，分别将分解后的每种工况下六个自由度载荷值的均值和幅值进行整合，得到高维度的每种工况下六个自由度载荷值的均值和幅值；所述小波包分解用来提取均值和幅值的时频域特征；