塔筒应力检测测点的布置方法及应力分析方法技术

本发明专利技术涉及一种塔筒应力检测测点的布置方法及应力分析方法，测点的布置方法：先将整个塔筒的表面划分成网格状，每个网格均为一检测区域，并设置测点，而后利用多次预测试，增加或删减测点，避免对重点区域漏检，对安全区域重复检测，从而提高检测的准确性，而网格化设置使得用户可获知每个测点的具体位置，为后续加固塔筒提供基础。本发明专利技术的塔筒应力分析方法，基于合理布置的测点，采集每个测点的振动值，确定塔筒局部强度薄弱区域，确定塔筒局部强度薄弱区域的垂直载荷和水平载荷，并由塔筒局部强度薄弱区域的振动值确定塔筒的状态，从而实现对塔筒的全方位监测，并在塔筒处于故障状态时对塔筒进行加固处理，保证风电机组的正常工作。常工作。常工作。

【技术实现步骤摘要】
塔筒应力检测测点的布置方法及应力分析方法


[0001]本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及一种塔筒应力检测测点的布置方法及应力分析方法。

技术介绍

[0002]目前，风电机组塔筒位于戈壁滩、草原，龙卷风、沙尘暴等地区，这些环境一般伴随强风暴，强风暴会对塔筒结构产生具有巨大力矩，具体体现在风载荷。风荷载是塔筒结构的主要控制荷载,其直接影响着塔筒结构的可靠度水平，在风力作用下，塔筒结构两侧不均匀受力是引起不平衡张力的主要原因，也是导致塔筒损坏甚至倒塌的主要原因之一。
[0003]具体的，塔筒在不同等级的风力环境中，承受着一定纵向不平衡载荷，塔筒的刚度是随风荷载而变化的，使得塔筒及基础结构产生疲劳损伤。现有专利一种大兆瓦风电机组塔筒固有频率监测装置及方法(CN 113279920 A)中公开了在塔筒不同高度采集振动信号，并将振动信号与预设阈值进行比对，根据比对结果判定风力发电机组塔筒是否异常，其中的数据采集构件沿风力发电机组塔筒的轴向间隔设置，只考虑了塔筒不同高度上的振幅不一样，其上的监测区域分布并不合理，无法对塔筒进行全面的监测。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种塔筒应力检测测点的布置方法及应力分析方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种塔筒应力检测测点的布置方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、将塔筒本体和塔筒底座的表面划分成网格状，每个网格均为一检测区域，并将每个网格的中心点作为测点；
[0008]步骤二、在每个所述测点上安装振动传感器，振动传感器用于检测对应对应测试区域的振动值；
[0009]步骤三、进行若干次预测试，并记录每次预测试中的每个测试区域的振动值；
[0010]步骤四、分析所有所述测试区域的振动值中的不合格振动值和合格振动值，并以不合格振动值的数量计算测试重复率，若测试重复率低于设定要求，则完成测点布置，若测试重复率高于设定要求，则删减合格振动值对应的所述测试区域中的测点，增加不合格振动值对应的所述测试区域中的测点，直至测试重复率低于设定要求。
[0011]优选地，所述步骤四还包括：
[0012]若某个测试区域的振动值在若干次预测试中均小于设定阈值，且变化幅值小于设定幅值，则将该测试区域的振动值记为合格振动值；
[0013]若某个测试区域的振动值在若干次预测试中至少一次大于设定阈值，则将该测试区域的振动值记为不合格振动值；
[0014]若某个测试区域的振动值在若干次预测试中的变化幅值大于设定幅值，则将该测
试区域的振动值记为不合格振动值；
[0015]对于不合格振动值对应的所述测试区域，采用加密设置网格，即在测试区域对应的网格中再划分调整网格，并在调整网格的中心点增设测点及振动传感器，每个调整网格均为新的测试区域，增设的测点和振动传感器用于检测新的测试区域的振动值。
[0016]优选地，所述步骤四还包括：
[0017]所述测试重复率＝[M
‑
4*(3+n)]/M，其中，M为预测试结束时测点的总数，n为预测试过程中确定的不合格振动值的数量。
[0018]优选地，所述步骤一还包括：
[0019]对于圆柱形的塔筒本体，将塔筒本体的侧壁展开成平面，根据塔筒本体的分节情况，划分成矩阵状的若干网格，每个网格均为一测试区域，每个网格的中心点为测点，
[0020]对于方形的塔筒底座，将塔筒底座的每个边等分成网格，每个等分段的网格均为一测试区域，每个等分段的网格的中心点为测点；
[0021]测点上对应设有振动传感器，对每个所述振动传感器进行编号，所述振动传感器的坐标表示为[i,j],i为矩阵中网格的横坐标，j为矩阵中网格的纵坐标。
[0022]优选地，所述振动传感器为三轴振动传感器，用于对所述测点X、Y、Z三个不同方向的振动进行测量记录。
[0023]为实现上述目的，本专利技术还采用了如下技术方案：
[0024]一种塔筒应力分析方法，包括如下步骤：
[0025]步骤一、采用上述所述风电机组塔筒应力检测测点的布置方法布置测点；
[0026]步骤二、完成测点步骤后，开始振动值采集，获得每个测点采集的振动值；
[0027]步骤三、汇集所有测点的振动值，将大于设定阈值的振动值定义为振动大值，将振动大值对应的所述测试区域定义为塔筒局部强度薄弱区域；
[0028]步骤四、对塔筒局部强度薄弱区域进行受力分析，计算垂直载荷和水平载荷；
[0029]步骤五、由步骤二、步骤三和步骤四中获得的塔筒局部强度薄弱区域的振动值及受力分析特征，判断塔筒的运行状态分析，确定塔筒处于正常状态或故障状态，若处于故障状态，则提示机组不能维持正常工作，需派人检修，对塔筒进行加固处理。
[0030]优选地，所述步骤二还包括：
[0031]在测试开始之前，对所述振动传感器进行配置和坐标确定；
[0032]开始测试后，控制每个所述振动传感器的采样时间为3
‑
5s，每个所述振动传感器的采样数据不少于10个，同时记录振动值采集过程中的风电机组的工作状况以及环境因素，工作状况包括机组电流、机组电压、绕组温度、冷却油温度；环境因素包括环境温度和环境风速；
[0033]所述步骤三还包括：
[0034]结合采集过程中的风电机组的工作状况以及环境因素判断振动大值。
[0035]优选地，所述步骤四还包括：
[0036]塔筒局部强度薄弱区域的垂直载荷为Pc＝K*Gz+Gf，其中，K为风电机组的动力系数，Gz为该区域的自身重力，Gf为该区域的倾斜重力；
[0037]塔筒局部强度薄弱区域的水平载荷为Ps＝K*Gj+P+Tz，其中，P为风载荷，K为动力系数，Gj为该区域的径向重力，Tz为为该区域的径向应力。
[0038]优选地，所述步骤五还包括：
[0039]对每个振动大值的对应测试区域的所有振动值进行频谱分析，确定是否发生共振；若发生共振，则认为塔筒处于故障状态。
[0040]优选地，所述步骤五还包括：
[0041]若判断塔筒局部强度薄弱区域发生共振，则需根据塔筒局部强度薄弱区域的垂直载荷确定不平衡影响因素S，再由不平衡影响因素S确定塔筒局部强度薄弱区域的加固重量；
[0042]不平衡影响因素S＝G/m*g,其中，G为塔筒局部强度薄弱区域的垂直载荷，m为塔筒质量，g为9.81；
[0043]由不平衡影响因素S与1的差值判断对应的测点的受力强度T；
[0044]根据测点加固重量计算公式，测点加固重量PG＝T*m*g。
[0045]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0046]上述技术方案中所提供的塔筒应力检测测点的布置方法，先将整个塔筒的表面划分成网格状，每个网格均为一检测区域，并将每个网格的中心点作为测点，保证对塔筒的每个位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塔筒应力检测测点的布置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将塔筒本体和塔筒底座的表面划分成网格状，每个网格均为一检测区域，并将每个网格的中心点作为测点；步骤二、在每个所述测点上安装振动传感器，振动传感器用于检测对应对应测试区域的振动值；步骤三、进行若干次预测试，并记录每次预测试中的每个测试区域的振动值；步骤四、分析所有所述测试区域的振动值中的不合格振动值和合格振动值，并以不合格振动值的数量计算测试重复率，若测试重复率低于设定要求，则完成测点布置，若测试重复率高于设定要求，则删减合格振动值对应的所述测试区域中的测点，增加不合格振动值对应的所述测试区域中的测点，直至测试重复率低于设定要求。2.根据权利要求1所述的布置方法，其特征在于，所述步骤四还包括：若某个测试区域的振动值在若干次预测试中均小于设定阈值，且变化幅值小于设定幅值，则将该测试区域的振动值记为合格振动值；若某个测试区域的振动值在若干次预测试中至少一次大于设定阈值，则将该测试区域的振动值记为不合格振动值；若某个测试区域的振动值在若干次预测试中的变化幅值大于设定幅值，则将该测试区域的振动值记为不合格振动值；对于不合格振动值对应的所述测试区域，采用加密设置网格，即在测试区域对应的网格中再划分调整网格，并在调整网格的中心点增设测点及振动传感器，每个调整网格均为新的测试区域，增设的测点和振动传感器用于检测新的测试区域的振动值。3.根据权利要求1所述的布置方法，其特征在于，所述步骤四还包括：所述测试重复率＝[M
‑
4*(3+n)]/M，其中，M为预测试结束时测点的总数，n为预测试过程中确定的不合格振动值的数量。4.根据权利要求2所述的布置方法，其特征在于，所述步骤一还包括：对于圆柱形的塔筒本体，将塔筒本体的侧壁展开成平面，根据塔筒本体的分节情况，划分成矩阵状的若干网格，每个网格均为一测试区域，每个网格的中心点为测点，对于方形的塔筒底座，将塔筒底座的每个边等分成网格，每个等分段的网格均为一测试区域，每个等分段的网格的中心点为测点；测点上对应设有振动传感器，对每个所述振动传感器进行编号，所述振动传感器的坐标表示为[i,j],i为矩阵中网格的横坐标，j为矩阵中网格的纵坐标。5.根据权利要求2所述的布置方法，其特征在于，所述振动传感器为三轴振动传感器，用于对所述测点X、Y、Z三个不同方向的振动进行测量记录...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇劲，张才稳，石岩，胡波，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：