[发明专利]一种风力发电中高强度风电塔筒螺栓状态预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电中高强度风电塔筒螺栓状态预警方法。

背景技术

风力发电就是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电能的过程。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。风力发电机组中关键零部件主要是叶片、轮毂、主轴、塔筒、机架及连接用高强度螺栓。

高强度螺栓作为最常用的一种零部件，相比普通螺栓在同规格的情况下，具有承受载荷大，受力性能好，耐疲劳以及在动力载荷作用下不易松动等优点，在钢结构中得到广泛的应用。同样，在大型风力发电机组中高强度螺栓被大量采用。

风电塔筒的高强度螺栓疲劳是一种在循环应力和应变的重复作用下，螺栓一处或几处发生开裂或断裂的失效形式。疲劳是一个机械损伤累积、延时失效的过程。疲劳包括裂纹萌生和裂纹扩展两个过程，在低于材料的屈服强度下发生，在无明显变形下突然失效。例如，风力发电机组服役环境复杂而恶劣，既承受动载荷冲击又承受腐蚀环境，所用连接螺栓疲劳断裂高达85％，高强度螺栓的主要失效模式是疲劳。

发明内容

技术问题

现有技术中，常常通过螺栓张力的大小来判断螺栓松动情况，通常会设置一个安全阈值，螺栓疲劳后，所测螺栓受力会发生变化，超出阈值范围时可以发出报警。然而仅仅通过单根螺栓的监测来判定整个法兰上的螺栓松动情况在理论上不具备代表性，而对法兰上所有螺栓都进行监测则不符合经济性原则。有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提出一种可以有效利用少量的传感器判定出塔筒上的螺栓松动情况的方法。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种风力发电中高强度风电塔筒螺栓状态预警方法，包括：在所述风电塔筒的每一层法兰上布置预定数量的传感器；利用所述传感器采集所述传感器的载荷数据和振动数据并发送至数据处理部；所述数据处理部对接收到的所述数据进行处理并存储；根据预设规则对所述数据分析，判断是否需要预警，若是，则发出预警；若否，则返回继续对所述接收到的所述数据进行处理。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述预设规则包括：绝对值判定规则，当所述传感器的载荷数据测量值超出预定的安全范围，则判定为需要预警。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述传感器的载荷数据测量值超出预定的安全范围包括：若所述载荷数据测量值超出所述安全范围的上限，则发出疲劳预警；若所述载荷数据测量值低于所述安全范围的下限，则发出松动预警。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述安全范围为：螺栓最大载荷的70％-80％。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述预设规则还包括：平面法判定规则，当所述传感器的载荷数据测量值偏离出由其余的所述传感器的载荷数据测量值在X、Y轴组成法兰平面且Z轴为载荷测量值的三维坐标系内进行投影行成的平面超过预定阈值时，发出松动预警。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述预设规则还包括：疲劳次数判定规则，当所述传感器的所述振动数据超过振动寿命曲线的拐点处对应的振动次数时，发出疲劳预警。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述传感器是智能螺栓，能够实时监测其负担的载荷以及当前的振动数据。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述预定数量不少于4个。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述预定数量不低于所述法兰上所有螺栓的总数的5％。

有益效果

通过本发明的提出的高强度风电塔筒螺栓状态预警方法，能够准确、有效的判断螺栓的松动和/或疲劳，并对松动和/或疲劳状态进行预警，能够避免由于螺栓的松动或者疲劳而导致的倒塔事故的发生。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出根据本发明一实施例的风力发电中高强度风电塔筒螺栓状态预警方法的流程图。

图2示出根据本发明另一实施例的风力发电中高强度风电塔筒螺栓松动状态和疲劳状态预警方法的流程图。

图3示出根据本发明另一实施例的风力发电中高强度风电塔筒螺栓松动状态预警方法的流程图。