效載荷，或者原始載荷時(shí)間序列按一定比例或權(quán)重疊加在下一周期計(jì)算等效載 荷或短時(shí)等效載荷的過(guò)程中，從而以迭代方式進(jìn)行下一周期內(nèi)短時(shí)等效載荷的計(jì)算。
[0032] S140,根據(jù)各周期對(duì)應(yīng)的短時(shí)等效載荷以及各關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)壽命、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中 推薦的等效周期數(shù)，計(jì)算得到各周期對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵部件的生命周期等效載荷。
[0033]具體地，在計(jì)算生命周期等效載荷時(shí)，可按Palmgren-Miner類推公式將短時(shí)等效 載荷變換為生命周期等效載荷。其中，涉及的參數(shù)包括:各關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)壽命(如葉片的 壽命為20年），評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中推薦的等效周期數(shù)(如等效周期數(shù)為1000萬(wàn)次）。
[0034] S150,根據(jù)生命周期等效載荷，預(yù)測(cè)各周期對(duì)應(yīng)的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命。
[0035] 將計(jì)算得到的生命周期等效載荷，與關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)壽命以及標(biāo)準(zhǔn)的生命周期等 效載荷進(jìn)行比例計(jì)算，可得到各關(guān)鍵部件的疲勞壽命，最后，再由各關(guān)鍵部件中最短疲勞壽 命確定整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命。
[0036] 例如葉片屬于機(jī)組的關(guān)鍵部件和載荷的氣動(dòng)載荷的源頭，可假定葉根彎矩、主軸 扭矩和塔底彎矩的對(duì)整機(jī)壽命的影響因素各為A%、B%和C%，而對(duì)應(yīng)的評(píng)估壽命結(jié)果分別 為和_，則整機(jī)壽命可按如下公式計(jì)算：
[0037] L整機(jī)=Lb十片XA%+L挪XB%+IjmXC%。
[0038] 本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，從風(fēng)電機(jī)組中多個(gè)關(guān)鍵部件處采集 原始載荷數(shù)據(jù)形成原始載荷時(shí)間序列，通過(guò)對(duì)該時(shí)間序列進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)，按線性損傷累積 理論計(jì)算各周期內(nèi)所述原始載荷數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的等效載荷;然后對(duì)各周期的等效載荷以周期迭 代方式計(jì)算短時(shí)等效載荷，再由短時(shí)等效載荷推演到生命周期等效載荷;最后由生命周期 等效載荷預(yù)測(cè)各周期對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵部件的疲勞生命，進(jìn)而預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組整機(jī)的疲勞壽命。本 方案可快速準(zhǔn)確的評(píng)估出各周期下對(duì)應(yīng)的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命。
[0039] 實(shí)施例二
[0040] 圖2為本發(fā)明提供的短時(shí)等效載荷求解方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖，該方法可視為 圖1所示實(shí)施例中步驟S130的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。如圖2所示，該短時(shí)等效載荷求解方法包 括如下步驟：
[0041] S210,根據(jù)：
[0043]計(jì)算第K次迭代過(guò)程中，各類1Hz的等效載荷ΔΜ(1Ηζ)的均值yk。
[0044] 其中，第K次迭代過(guò)程可以理解為第K個(gè)計(jì)算周期。（1)中，為第K-1個(gè)周期對(duì)應(yīng) 的等效載荷ΑΜ(1Ηζ)的均值。
[0045] S220,根據(jù)：
[0047]計(jì)算第Κ次迭代過(guò)程中，各類1Hz的等效載荷ΔΜ(1Ηζ)的標(biāo)準(zhǔn)方差〇k。
[0048] 其中，第K次迭代過(guò)程可以理解為第K個(gè)計(jì)算周期。（2)中，為第K-1個(gè)周期對(duì)應(yīng) 的等效載荷A M(1Hz)的標(biāo)準(zhǔn)方差。
[0049] S230,根據(jù)各類1Hz的等效載荷ΔΜ(1Ηζ)及其均值以!^和標(biāo)準(zhǔn)方差〇k構(gòu)建原始的"等效 載荷δμ(1Ηζ)-風(fēng)速V"的概率分布密度函數(shù)，并根據(jù)最大似然法或最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合， 得到最終的"等效載荷A Μ(1Ηζ)-風(fēng)速V"的概率分布密度函數(shù)。
[0050]例如，擬合時(shí)可采用3次多項(xiàng)式(或5次多項(xiàng)式)對(duì)概率分布密度函數(shù)進(jìn)行逼近。在 第Κ次迭代中會(huì)對(duì)第Κ-1次迭代求解得到的系數(shù)進(jìn)行斂散性判斷，若發(fā)現(xiàn)第Κ次迭代求解得 到的系數(shù)更優(yōu)，則將該輪迭代結(jié)果記錄。若發(fā)現(xiàn)第Κ-9~Κ輪內(nèi)某一組系數(shù)持續(xù)為最優(yōu)，則更 新"等效載荷A Μ(1Ηζ)-風(fēng)速V"的概率分布密度函數(shù)中擬合的參數(shù)，以獲得更好的擬合效果。
[0051]本實(shí)施例中，對(duì)于"等效載荷-風(fēng)速"的概率分布密度函數(shù)的具體擬合形式不作限 定。
[0052] S240,根據(jù)最終的"等效載荷ΔΜ(1Ηζ)_風(fēng)速V"的概率分布密度函數(shù)計(jì)算不同風(fēng)速段 對(duì)應(yīng)不同等效載荷δμ(1Ηζ)的概率值f。
[0053] S250,根據(jù)：
[0055] 計(jì)算各周期中不同風(fēng)速段對(duì)應(yīng)的不同ΔΜ(1Ηz)的等效載荷
[0056] 其中，α即為AM(1Hz)，m為對(duì)應(yīng)評(píng)估材料的應(yīng)力一壽命曲線，S-N曲線反斜率。
[0057] S260,根據(jù)：
[0059] 計(jì)算各周期對(duì)應(yīng)的短時(shí)等效載荷其中，Pl為各周期中第i個(gè)風(fēng)速段出現(xiàn)的 概率，&為各周期中第i個(gè)風(fēng)速段中所計(jì)算得到的等效載荷為對(duì)應(yīng)評(píng)估材料的S-N 曲線反斜率。其中，Pl為可通過(guò)"風(fēng)速-時(shí)間"的概率分布密度函數(shù)計(jì)算得到。具體地，關(guān)于 "風(fēng)速-時(shí)間"的概率分布密度函數(shù)的具體形式(例如威布爾分布或瑞麗分布），本方案對(duì)此 不作限定。
[0060] 本發(fā)明提供的短時(shí)等效載荷求解方法，通過(guò)計(jì)算各周期的等效載荷ΔΜ(1Ηz)均值和 方差，然后利用該等效載荷A Μ(1Ηζ)及其均值和方差構(gòu)建原始的"等效載荷-風(fēng)速"的概率分 布密度函數(shù)，并根據(jù)最大似然法或最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得到最終的"等效載荷A Μ (1Ηζ)-風(fēng)速V"的概率分布密度函數(shù);從而得到不同風(fēng)速段對(duì)應(yīng)不同ΔΜ(1Ηz)的概率函數(shù)得到 概率值;最后將不同風(fēng)速段和不同ΑΜ (1Ηζ)分別在其定義區(qū)間進(jìn)行積分，得到各周期對(duì)應(yīng)的 短時(shí)等效載荷AMf?。本方案可快速、準(zhǔn)確的求解出短時(shí)等效載荷。
[0061 ] 在此基礎(chǔ)上，步驟S140可進(jìn)一步細(xì)化為根據(jù)：
[0063] 計(jì)算得到各周期對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵部件的生命周期等效載荷ΔΜμ，其中，TIT為關(guān)鍵部 件的設(shè)計(jì)壽命，N eq為關(guān)鍵部件在評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中推薦的等效周期數(shù)，m為對(duì)應(yīng)評(píng)估材料的S-N曲 線反斜率。
[0064] 本方案中，具體量化了各步驟的計(jì)算過(guò)程，以及結(jié)算結(jié)果，特別是短時(shí)等效載荷， 以及生命周期等效載荷的量化，這些在實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組疲勞壽命預(yù)測(cè)時(shí)，使得預(yù)測(cè)結(jié)果更加 準(zhǔn)確。
[0065] 實(shí)施例三
[0066]圖3為本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命預(yù)測(cè)裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖，可用 于執(zhí)行如圖1所示的方法步驟。如圖3所示，該裝置包括:原始載荷獲取模塊310、等效載荷模 塊320、短時(shí)等效模塊330、生命周期等效模塊340和疲勞壽命預(yù)測(cè)模塊350,其中：
[0067] 原始載荷獲取模塊310,用于周期性獲取風(fēng)電機(jī)組中各關(guān)鍵部件處的原始載荷數(shù) 據(jù)，并形成原始載荷時(shí)間序列;等效載荷模塊320，用于對(duì)原始載荷時(shí)間序列進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)， 并按線性損傷累積理論計(jì)算各周期內(nèi)原始載荷數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的等效載荷;短時(shí)等效模塊330，用 于對(duì)各周期對(duì)應(yīng)的等效載荷以迭代方式進(jìn)行短時(shí)等效，生成相應(yīng)周期內(nèi)的短時(shí)等效載荷； 生命周期等效模塊340,用于根據(jù)各周期對(duì)應(yīng)的短時(shí)等效載荷以及各關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)壽命、 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中推薦的等效周期數(shù)，計(jì)算得到各周期對(duì)應(yīng)的各關(guān)鍵部件的生命周期等效載荷； 疲勞壽命預(yù)測(cè)模塊350,用于根據(jù)生命周期等效載荷，預(yù)測(cè)各周期對(duì)應(yīng)的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽 命。
[0068] 本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命預(yù)測(cè)裝置，從風(fēng)電機(jī)組中多個(gè)關(guān)鍵部件 處采集原始載荷數(shù)據(jù)形成原始載荷時(shí)間序列，通過(guò)對(duì)該時(shí)間序列進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)，按線性損 傷累積理論計(jì)算各周期內(nèi)所述原始載荷數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的等效載荷;然后對(duì)各周期的等效載荷以 周期迭代方式計(jì)算短時(shí)等效載荷，再由短時(shí)等效載荷推演到生命周期等效載荷;最后由生 命周期等效載荷預(yù)測(cè)各周期對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵部件的疲勞生命，進(jìn)而預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組整機(jī)的疲勞壽 命。本方案可快速準(zhǔn)確的評(píng)估出各周期下對(duì)應(yīng)的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命。
[0069] 實(shí)施例四
[0070] 圖4為本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命預(yù)測(cè)裝置中等效載荷模塊320的結(jié)構(gòu)框 圖，該等效載荷模塊320包括:雨流計(jì)數(shù)單元321和等效載荷單元322,其中：
[0071 ]雨流計(jì)數(shù)單元321，用于對(duì)原始載荷時(shí)間序列進(jìn)行雨流計(jì)數(shù)，得到各周期內(nèi)同類原 始載荷數(shù)據(jù)的頻次;等效載荷單元322，用于對(duì)同類原始載荷數(shù)據(jù)的頻次按線性損傷累積理 論計(jì)算各周期內(nèi)原始載荷數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的變化周期為1Hz的等效載荷ΔΜ (1Ηz)。
[0072] 進(jìn)一步地，上述各關(guān)鍵部件處的原始載荷數(shù)據(jù)包括:葉片根部揮舞及擺振方向彎 矩、主軸扭矩、主軸偏航方向彎矩、主軸俯仰方向彎矩、塔筒頂部扭矩、塔筒頂部前后方向推 力和彎矩、塔筒頂部側(cè)向推力和彎矩、塔筒底部前后和側(cè)向彎矩。
[0073] 進(jìn)一步地，如圖5所示，為本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組的疲勞壽命預(yù)測(cè)裝置中短時(shí)等效 模塊330的結(jié)構(gòu)框圖，該短時(shí)等效模塊330包括：
[0074]等效均值單元331，用于根據(jù)：
[0076]計(jì)算第Κ次迭代過(guò)程中，各類1Hz的等效載荷ΔΜ(1Ηζ)的均值yk;
[0077]等效方差單元332，用于根據(jù)：
[0079] 計(jì)算第K次迭代過(guò)程中，各類所述1Hz的等效載荷ΔΜ(1Ηz)的標(biāo)準(zhǔn)方差〇k;
[0080] 概率函數(shù)構(gòu)建單元333,用于根據(jù)各類1Hz的等效載荷ΔΜ(1Ηζ)及其均值μ!^Ρ標(biāo)準(zhǔn)方 差Ok構(gòu)建原始的"等效載荷△ μ(1Ηζ)-風(fēng)速V"的概率分布密度函數(shù)，并根據(jù)最大似然法或最小 二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬