面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法与流程

技术特征：

1.一种面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法，其特征在于步骤包括：

1)预先根据待评估风电机组在不同风资源下的等效疲劳载荷建立疲劳载荷评估数据库；

2)检测待评估风电机组在非标准风场中目标机位的实际风资源值，根据所述疲劳载荷评估数据库获取所述实际风资源值对应的等效疲劳载荷；

3)将得到的等效疲劳载荷和风电机组的标准设计载荷进行比较，若等效疲劳载荷未超过风电机组的标准设计载荷，则判定待评估风电机组在目标机位下的疲劳寿命在设计范围内并退出；否则跳转执行步骤4)；

4)将所述等效疲劳载荷转换为对应的等效应力值并计算目标机位的疲劳损伤值，若计算得到的疲劳损伤值在预设范围内，则判定待评估风电机组在目标机位下的疲劳寿命在设计范围内；否则判定待评估风电机组在目标机位下的疲劳寿命不在设计范围内。

2.根据权利要求1所述的面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法，其特征在于，所述步骤1)的具体实施步骤包括：

1.1)分别以风场的空气密度、湍流强度以及年平均风速表示风资源，初始化设置空气密度、湍流强度以及年平均风速的取值范围，分别针对空气密度、湍流强度以及年平均风速的取值范围进行取样本点值，得到多组空气密度、湍流强度以及年平均风速的样本点值；

1.2)分别将各组空气密度、湍流强度以及年平均风速的样本点值输入带有待评估风电机组结构模型数据的疲劳载荷计算软件计算对应的等效疲劳载荷，得到不同风资源下的等效疲劳载荷建立疲劳载荷评估数据库。

3.根据权利要求2所述的面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法，其特征在于：所述步骤1.1)中，空气密度的取值范围为0.80～1.30kg/m³，所述湍流强度的取值范围为0.12～0.16，所述年平均风速的取值范围为5.5～10m/s。

4.根据权利要求3所述的面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法，其特征在于：所述疲劳载荷计算软件具体是指Bladed软件。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法，其特征在于，所述步骤2)的具体实施步骤包括：

2.1)检测待评估风电机组在非标准风场中目标机位的实际风资源值；

2.2)通过查表定位所述实际风资源值在所述疲劳载荷评估数据库中的样本点值位置；

2.3)以所述实际风资源值为插值点，结合所述疲劳载荷评估数据库中对应的样本点值位置采用插值算法计算实际风资源值对应的等效疲劳载荷。

6.根据权利要求5所述的面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法，其特征在于，所述步骤2.3)结合由所述疲劳载荷评估数据库进行样条曲线拟合得到的样条曲线，采\t用样条曲线插值算法计算实际风资源值对应的等效疲劳载荷。

7.根据权利要求6所述的面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法，其特征在于：所述步骤4)的具体实施步骤为：

4.1)从预先建立的关键结构件评估数据中获取目标机位对应的将等效疲劳载荷转换为等效应力值的载荷转换系数、由等效应力值得到各应力分量值的反推转换系数；

4.2)根据所述载荷转换系数将步骤2)得到的等效疲劳载荷转换为对应的等效应力值，并根据所述反推转换系数得到等效应力值对应的应力分量值；

4.3)由所述应力分量值分别按式(1)、(2)计算得到正应力σ_wf和切应力τ_wf，根据所述正应力σ_wf、切应力τ_wf按式(3)计算得到目标机位的疲劳损伤值；

σwf=σy2+τyz2---(1)]]>

τ_wf＝τ_xy(2)

damage=(γMΔσwfΔσxS,d)3+(γMΔτwfΔτxS,d)5---(3)]]>

式(1)、(2)中，σ_y、τ_yz、τ_xy为3个应力分量且分别为y方向平面应力分量、yz方向剪应力分量、xy方向剪应力分量；式(3)中，damage为疲劳损伤值，γ_M为安全系数，Δσ_xS,d、Δτ_xyS,d分别为设计正许用应力、设计切许用应力；

4.4)判定计算得到的疲劳损伤值是否小于1，如果是，则判定待评估风电机组在目标机位下的疲劳寿命在设计范围内；否则判定待评估风电机组在目标机位下的疲劳寿命不在设计范围内，需要去除目标机位。

8.根据权利要求7所述的面向非标准型风场的风电机组疲劳寿命高效评估方法，其特征在于：所述步骤4.1)中关键结构件评估数据库建立的具体实施方法为：

4.11)针对从风电机组的结构件中选出的关键结构件，将等效疲劳载荷6个方向上的载荷分量对应的应力值进行雨流统计得到雨流统计结果；

4.12)各关键结构件选取所述雨流统计结果中多个等效疲劳载荷值；每个所述等效疲劳载荷值分别除以各个方向对应的等效应力值得到一列载荷转换系数，再分别计算各个方向对应的等效应力值对y方向平面应力分量σ_y、yz方向剪应力分量τ_yz、xy方向剪应力分量τ_xy的贡献比例，得到一列反推转换系数；所有等效疲劳载荷值完成计算后分别得到一组由一列载荷转换系数、一列反推转换系数构成的转换系数；

4.13)重复执行步骤4.11)得到各关键结构件在不同年平均风速下对应的多组转换系数，\t各关键结构件分别由所述多组转换系数综合得到最终的一组转换系数；

4.14)由各个关键结构件得到的最终的一组转换系数建立关键结构件评估数据库。