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专利名称：风力机叶片疲劳寿命实时监测方法
技术领域：
本发明涉及一种通过测量功率、转速和桨距角对风力机叶片的疲劳寿命进行在线监测的方法，属于监测技术领域。
背景技术：
在过去的十年间，风电产业得到了迅猛发展，总装机容量大幅攀升，风力机功率不断增大，如今I 2MW风力机成为市场主流机型，3MW及5MW风力机已投入运行。风力机叶轮尺寸从40米增加到100多米。风力机叶片是风力机的核心部件，其安全性和可靠性是保证风电机组正常稳定运行的决定性因素。导致风力机叶片破坏的载荷可分为两类极端载荷和疲劳载荷。极端载荷是指作用在叶片上的超出叶片材料极限强度的载荷；疲劳载荷虽然不大，但工作循环数很大，使叶片发生疲劳破坏。叶片因过载而损坏的情况并不多见，大多数是疲劳破坏。一旦叶片出现疲劳破坏，将会造成叶片断裂，迫使供电中断，造成巨大的经济损失。为了防止此类事故的发生，需要定期对叶片进行检修，由于风力机叶片的维修会耗费巨大的人力和财力，因此，对风力机叶片疲劳寿命进行在线实时监测，在保证叶片不因疲劳而断裂的前提下，最大限度地减少定期维护检修的频率，是降低维护检修费用的有效途径。传统风力机叶片疲劳寿命的计算方法，主要是通过测量叶片表面风速，计算叶片所受载荷，或者在风力机上加装传感器来获得疲劳载荷，确定应力循环次数，最后得到疲劳寿命。一方面，由于风速的随机性和不可控性，使得风速测量非常困难，测量精度不高，进而导致最终计算的疲劳寿命存在较大误差；另一方面，这种方法需要安装大量的传感器，不仅操作复杂，而且不便于维修，监测成本较高`。

发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种风力机叶片疲劳寿命实时监测方法，以提高疲劳寿命的测量精度，并降低监测成本。本发明所述问题是以下述技术方案实现的
一种风力机叶片疲劳寿命实时监测方法，所述方法实时测量风轮的输出功率、转速和桨距角，并根据监测数据反推出叶片任意叶素上的相对风速，然后运用叶素一动量理论(BEM)计算出作用在每一叶素上的载荷，进而通过积分求出整个叶片上的载荷，并编制应力谱，最后应用雨流计数法统计应力循环次数，并据此进行寿命损耗计算，得出风力机叶片的疲劳寿命。上述风力机叶片疲劳寿命实时监测方法，所述方法具体按以下步骤进行
A、测量风力机的风轮输出功车”、风轮角速度Ω和桨距角β；
B、计算相对风速
首先计算风轮总转矩C1
Q = Pi Ω，然后利用空气密度P、风轮半径i 、风轮转动中心到叶片任意位置的半径r计算风轮远前方气流速度G
权利要求
1.一种风力机叶片疲劳寿命实时监测方法，其特征是，所述方法实时测量风轮的输出功率、转速和桨距角，并根据监测数据反推出叶片任意叶素上的相对风速，然后运用叶素一动量BEM理论计算出作用在每一叶素上的载荷，进而通过积分求出整个叶片上的载荷，并编制应力谱，最后应用雨流计数法统计应力循环次数，并据此进行寿命损耗计算，得出风力机叶片的疲劳寿命。
2.根据权利要求1所述的一种风力机叶片疲劳寿命实时监测方法，其特征是，所述方法具体按以下步骤进行 A、测量风力机的风轮输出功风轮角速度Ω和桨距角β ； B、计算相对风速 首先计算风轮总转矩β
全文摘要
一种风力机叶片疲劳寿命实时监测方法，所述方法实时测量风轮的输出功率、转速和桨距角，并根据监测数据反推出叶片任意叶素上的相对风速，然后运用叶素—动量(BEM)理论计算出作用在每一叶素上的载荷，进而通过积分求出整个叶片上的载荷，并编制应力谱，最后应用雨流计数法统计应力循环次数，并据此进行寿命损耗计算，得出风力机叶片的疲劳寿命。本发明以风力机的功率作为监测量，通过理论计算得到风力机叶片疲劳寿命，不仅可保证测量数据的精度和监测结果的可靠性，而且整个监测过程以现有系统为依托，无需加装大量传感器，具有实施方便，监测成本低等优点，是分析、评价风力机运行安全性的理想方法。
文档编号G01M13/00GK103063425SQ201310003340
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者安利强, 孙少华, 赵鹤翔, 葛永庆 申请人:华北电力大学(保定)