叶片涡激振动的校核方法及校核装置与流程

1.本发明涉及风电机组技术领域，具体而言，涉及一种叶片涡激振动的校核方法及校核装置。


背景技术：

2.风电机组是利用自然风驱动叶片旋转发电，实现风能到电能的转换的设备。随着风电行业对低风速区域风资源特性不断认知，以及风资源评估技术的飞速发展，全国风资源开发利用潜力不断升级，长叶片大风轮是大型化机组发展的必然选择。
3.现有的风电机组在吊装状态下，空气流经叶片时，在叶片后侧经常会出现旋涡，并有可能出现涡激振动，一旦出现涡激振动，则会对叶片产生一定的损坏，当涡激振动较严重时，则会严重影响叶片的使用寿命，导致叶片无法达到预期使用年限，增加维修成本。
4.综上，如何克服现有的风电机组的叶片的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种叶片涡激振动的校核方法及校核装置，以缓解现有技术中的风电机组的叶片维修成本较高的技术问题。
6.本发明提供的叶片涡激振动的校核方法，包括：
7.获取叶片吊装时的横振载荷；
8.计算叶片吊装时承受的总载荷；
9.根据所述总载荷，计算叶片剩余使用寿命；
10.判断叶片剩余使用寿命是否低于预期使用年限；
11.若否，则确定为叶片符合吊装要求；若是，则确定为叶片不符合吊装要求。
12.优选地，作为一种可实施方式，所述校核方法还包括：
13.判断是否需要对叶片进行横振分析；
14.若是，则执行所述获取叶片吊装时的横振载荷的步骤；若否，则执行所述确定为叶片符合吊装要求的步骤。
15.优选地，作为一种可实施方式，所述判断是否需要对叶片进行横振分析的步骤，包括：
16.获取吊装环境的风速，并确定临界风速；
17.判断所述临界风速与所述吊装环境的风速的比值是否小于等于预设阈值；
18.若否，则不需要对叶片进行横振分析；若是，则需要对叶片进行横振分析。
19.优选地，作为一种可实施方式，所述校核方法还包括：
20.判断叶片吊装时是否可能发生涡激振动；
21.若是，则执行所述判断是否需要对叶片进行横振分析的步骤；若否，则执行所述确定为叶片符合吊装要求的步骤。
22.优选地，作为一种可实施方式，所述判断叶片吊装时是否可能发生涡激振动的步骤，包括：
23.获取吊装环境的风速，并确定叶片吊装时的迎风面积；
24.根据所述吊装环境的风速和所述迎风面积，计算叶片的涡交替频率；
25.判断所述涡交替频率与最接近的叶片的频率或倍频的比值是否在预设范围内；
26.若是，则确定为叶片吊装时可能发生涡激振动；若否，则确定为叶片吊装时不会发生涡激振动。
27.优选地，作为一种可实施方式，所述确定为叶片不符合吊装要求的步骤之后，所述校核方法还包括：给叶片安装涡激振动抑制器。
28.优选地，作为一种可实施方式，所述获取叶片吊装时的横振载荷的步骤，包括：
29.获取叶片吊装时的雷诺数；
30.根据所述雷诺数，计算叶片吊装时的横振载荷。
31.优选地，作为一种可实施方式，所述根据所述总载荷，计算叶片剩余使用寿命的步骤，包括
32.根据所述总载荷，计算叶片承受的应力；
33.根据所述应力，计算叶片的疲劳损伤；
34.根据所述疲劳损伤，基于miner法则，计算叶片剩余使用寿命。
35.相应地，本发明还提供了一种校核模块，其包括：
36.获取模块，用于获取叶片吊装时的横振载荷；
37.计算模块，用于计算叶片吊装时承受的总载荷，并根据所述总载荷，计算叶片剩余使用寿命；
38.判断模块，用于判断所述叶片剩余使用寿命是否高于预期使用年限；
39.确定模块，用于在所述叶片剩余使用寿命等于或高于预期使用年限时，确定为叶片符合吊装要求；并用于在所述叶片剩余使用寿命低于预期使用年限时，确定为叶片不符合吊装要求。
40.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述叶片涡激振动的校核方法。
41.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
42.在叶片吊装之前，预先模拟叶片吊装状态，获取叶片吊装时因涡激振动而产生的横振载荷，将获取到的横振载荷与叶片的其他载荷(如：惯性载荷、引力载荷、气动载荷、结冰载荷等)叠加，计算得到叶片吊装时实际承受的总载荷；根据计算得到的叶片吊装时实际承受的总载荷，对叶片剩余使用寿命进行计算评估，判断叶片剩余使用寿命是否低于预期使用年限，若叶片剩余使用寿命不低于预期使用年限，则表征被校核的叶片吊装后将可正常工作至预期使用年限，此时，便可确定为被校核的叶片符合吊装要求，可进行正常吊装；若叶片剩余使用寿命低于预期使用年限，则表征被校核的叶片吊装后将无法正常工作至预期使用年限，即被校核的叶片需要在原本应正常工作的期间进行维修或更换，此时，便可确定为被校核的叶片不符合吊装要求。
43.因此，本发明提供的叶片涡激振动的校核方法，能够在叶片吊装之前，实现涡激振动对叶片的影响程度的判断，完成对叶片在吊装后的剩余使用寿命的模拟校核，从而，可在
叶片吊装前，对无法达到预期使用年限的叶片进行预处理，以使得叶片在吊装之后能够正常工作至预期使用年限，可降低维修成本。
44.本发明提供的叶片涡激振动的校核装置，获取模块、计算模块、判断模块和确定模块能够执行上述校核方法，在叶片吊装之前，实现涡激振动对叶片的影响程度的判断，完成对叶片在吊装后的剩余使用寿命的模拟校核，从而，可在叶片吊装前，对无法达到预期使用年限的叶片进行预处理，以使得叶片在吊装之后能够正常工作至预期使用年限，可降低维修成本。
45.本发明提供的计算机可读存储介质，能够运行上述校核方法，在叶片吊装之前，实现涡激振动对叶片的影响程度的判断，完成对叶片在吊装后的剩余使用寿命的模拟校核，从而，可在叶片吊装前，对无法达到预期使用年限的叶片进行预处理，以使得叶片在吊装之后能够正常工作至预期使用年限，可降低维修成本。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
47.图1为本发明实施例提供的叶片涡激振动的校核方法的第一流程图；
48.图2为本发明实施例提供的叶片涡激振动的校核方法的第二流程图；
49.图3为本发明实施例提供的叶片涡激振动的校核装置的结构示意图。
50.附图标记说明：
51.10-获取模块；20-计算模块；30-判断模块；40-确定模块。
具体实施方式
52.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
54.参见图1，本实施例提供了一种叶片涡激振动的校核方法，其包括：
55.s102，获取叶片吊装时的横振载荷。
56.在叶片吊装之前，预先模拟叶片吊装状态，获取叶片吊装时因涡激振动而产生的横振载荷。
57.s104，计算叶片吊装时承受的总载荷。
58.将获取到的横振载荷与叶片的其他载荷(如：惯性载荷、引力载荷、气动载荷、结冰载荷等)叠加，计算得到叶片吊装时实际承受的总载荷。
59.s106，根据所述总载荷，计算叶片剩余使用寿命。
60.s108，判断叶片剩余使用寿命是否低于预期使用年限。
61.s110，若否，则确定为叶片符合吊装要求。
62.若叶片剩余使用寿命不低于预期使用年限，则表征被校核的叶片吊装后将可正常
工作至预期使用年限，此时，便可确定为被校核的叶片符合吊装要求，可进行正常吊装。
63.s112，若是，则确定为叶片不符合吊装要求。
64.若叶片剩余使用寿命低于预期使用年限，则表征被校核的叶片吊装后将无法正常工作至预期使用年限，即被校核的叶片需要在原本应正常工作的期间进行维修或更换，此时，便可确定为被校核的叶片不符合吊装要求，可对其进行预处理(如：安装扰流装置)，以使得叶片在吊装之后能够正常工作至预期使用年限，可降低维修成本。
65.本实施例提供的校核方法中，还可增设步骤s114：判断是否需要对叶片进行横振分析，若判断结果为是，则代表涡激振动对叶片的影响较大，此种情况下，需执行上述步骤s102，对涡激振动产生的横振载荷对叶片的影响程度进行具体分析，以判断叶片在涡激振动的影响下，是否仍符合吊装要求；相应地，若判断结果为否，则代表涡激振动几乎对叶片没有影响，此种情况下，无需具体分析涡激振动产生的横振载荷对叶片的影响程度，可执行上述步骤s110，直接确定为叶片符合吊装要求。
66.需要说明的是，增加是否需要对叶片进行横振分析的判断步骤，可在叶片符合吊装要求时，省略对叶片的横振分析的步骤(s102、s104、s106)便于提高叶片的校核效率。
67.上述步骤s114具体可包括：
68.s1142，获取吊装环境的风速，并确定临界风速(即可导致叶片出现涡激振动的最小风速)。
69.可利用风速采集装置采集吊装环境的风速，并输入相应的获取模块中。
70.s1144，判断临界风速与吊装环境的风速的比值是否小于等于预设阈值。
71.s1146，若否，则不需要对叶片进行横振分析。
72.当吊装环境的风速过小，导致临界风速与吊装环境的风速的比值大于预设阈值，则代表吊装环境中的自然风流过叶片，产生的涡激振动很小，即涡激振动几乎对叶片没有影响，此种情况下，便可确定为，无需对叶片进行横振分析。
73.s1148，若是，则需要对叶片进行横振分析。
74.当吊装环境的风速较大，导致临界风速与吊装环境的风速的比值小于等于预设阈值，则代表吊装环境中的自然风流过叶片，产生的涡激振动较大，即涡激振动对叶片的影响较严重，此种情况下，便可确定为，需要对叶片进行横振分析。
75.具体地，可将上述预设阈值设置为1.25。
76.在本实施例提供的校核方法中，还可增设步骤s116：判断叶片吊装时是否可能发生涡激振动，若判断结果为是，则执行上述步骤s114，以对涡激振动对叶片的影响程度进行具体分析，以判断叶片在涡激振动的影响下，是否仍然符合吊装要求；若判断结果为否，则代表叶片吊装时不会发生涡激振动，也自然无需分析涡激振动对叶片的影响程度，可执行上述步骤s110，直接确定为叶片符合吊装要求。
77.上述步骤s116具体可包括：
78.s1161，获取吊装环境的风速，并确定叶片吊装时的迎风面积。
79.可利用风速采集装置采集吊装环境的风速，并输入相应的获取模块中。
80.s1162，根据吊装环境的风速和叶片的迎风面积，计算叶片的涡交替频率。
81.s1163，判断计算所得的叶片的涡交替频率与最接近的叶片的频率或倍频的比值是否在预设范围内。
82.先判断叶片的频率或倍频中的哪个频率值最接近上述步骤s1162中计算所得的叶片的涡交替频率，然后计算叶片的涡交替频率与该频率值的比值，并判断该比值是否在预设范围内，即判断叶片的涡交替频率是否接近叶片的频率或倍频。
83.s1164，若是，则确定为叶片吊装时可能发生涡激振动。
84.当叶片的涡交替频率接近叶片的频率或倍频时，叶片便有可能发生涡激振动。
85.s1165，若否，则确定为叶片吊装时不会发生涡激振动。
86.当叶片的涡交替频率与叶片的频率及任一倍频均相差较大，则叶片便不会发生涡激振动。
87.具体地，上述预设范围可选为95％～105％。
88.此外，在确定为叶片不符合吊装要求的步骤之后，还可增设步骤s118：给叶片安装涡激振动抑制器，从而，利用涡激振动抑制器减小叶片上产生的涡激振动，进而，降低涡激振动对叶片的损坏，延长叶片的使用寿命，使叶片能够尽可能达到预期使用年限，降低维修成本。
89.上述步骤s102具体可包括：获取叶片吊装时的雷诺数，根据获取的雷诺数，计算叶片吊装时的横振载荷。
90.上述步骤s106具体可包括：
91.s1062，根据计算得到的总载荷，计算叶片承受的应力；
92.s1064，根据计算得到的叶片承受的应力，计算叶片的疲劳损伤；
93.s1066，根据计算得到的叶片的疲劳损伤，基于miner法则，计算叶片剩余使用寿命。
94.参见图2，为了进一步对本发明进行更加具体的说明，现列举一个具体的例子，如下所述：
95.s202，判断叶片吊装时是否可能发生涡激振动；
96.s204，若是，则判断临界风速与吊装环境的风速的比值是否小于等于1.25；
97.s206，若是，则对叶片进行横振分析；
98.s208，获取叶片吊装时的横振载荷；
99.s210，计算叶片吊装时承受的总载荷；
100.s212，计算叶片承受的应力；
101.s214，计算叶片的疲劳损伤；
102.s216，基于miner法则，计算叶片剩余使用寿命；
103.s218，判断叶片剩余使用寿命是否低于预期使用年限；
104.s220，若是，则给叶片安装涡激振动抑制器；
105.s222，若否，则确定为叶片符合吊装要求。
106.参见图3，本实施例还提供了一种叶片涡激振动的校核装置，其包括：获取模块10、计算模块20、判断模块30和确定模块40，获取模块10能够获取叶片吊装时的横振载荷；计算模块20能够计算叶片吊装时承受的总载荷，并根据总载荷，计算叶片剩余使用寿命；判断模块30能够判断叶片剩余使用寿命是否高于预期使用年限；确定模块40能够在叶片剩余使用寿命等于或高于预期使用年限时，确定为叶片符合吊装要求，并能够在叶片剩余使用寿命低于预期使用年限时，确定为叶片不符合吊装要求。
107.本实施例提供的叶片涡激振动的校核装置，获取模块10、计算模块20、判断模块30和确定模块40能够执行上述校核方法，在叶片吊装之前，实现涡激振动对叶片的影响程度的判断，完成对叶片在吊装后的剩余使用寿命的模拟校核，从而，可在叶片吊装前，对无法达到预期使用年限的叶片进行预处理，以使得叶片在吊装之后能够正常工作至预期使用年限，可降低维修成本。
108.本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述叶片涡激振动的校核方法。
109.本实施例提供的计算机可读存储介质，能够运行上述校核方法，在叶片吊装之前，实现涡激振动对叶片的影响程度的判断，完成对叶片在吊装后的剩余使用寿命的模拟校核，从而，可在叶片吊装前，对无法达到预期使用年限的叶片进行预处理，以使得叶片在吊装之后能够正常工作至预期使用年限，可降低维修成本。
110.综上所述，本发明实施例公开了一种叶片涡激振动的校核方法、校核装置及计算机可读存储介质，其克服了传统的风电机组的叶片维修成本较高的技术缺陷。本发明实施例提供的叶片涡激振动的校核方法、校核装置及计算机可读存储介质，能够在叶片吊装之前，实现涡激振动对叶片的影响程度的判断，完成对叶片在吊装后的剩余使用寿命的模拟校核，从而，可在叶片吊装前，对无法达到预期使用年限的叶片进行预处理，以使得叶片在吊装之后能够正常工作至预期使用年限，可降低维修成本。
111.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。