一种判定大型风力发电机组运行可靠性的方法

摘要

一种判定大型风力发电机组运行可靠性的方法，包括以下步骤：1)在风力机塔架底部截面与坐标轴相交的4个特定点上布置应变片，测得风力机运行时4个特定点的应力值；2)合力矩和轴向力测量：3)测量风力发电机组的强度，给出强度要求，参照式(9)；4)测量风力发电机组的稳定条件：4.1)给出第一稳定条件，参照式(18)；4.2)给出第二稳定条件，参照式(20)；4.3)给出第三稳定条件，参照式(22)；5)判定公式(9)、(18)、(20)、(22)是否成立，如果成立，则判定当前风力发电机组运行可靠，否则，判定当前风力发电机组运行不可靠。本发明能够有效实现风力发电机组运行可靠性的判定、有利于安全稳定运行。

主权项

1.一种判定大型风力发电机组运行可靠性的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)在风力机塔架底部截面与坐标轴相交的4个特定点上布置应变片，测得风力机运行时所述4个特定点的应力值分别为σ₁、σ₂、σ₃和σ₄；2)合力矩和轴向力的表达式：当风力发电机组运行时作用于塔架底部的环形横截面上与坐标轴相交的各特定点的组合应力值有如下表达式：${\sigma }_1=-\frac{M\cos \alpha }{W}-\frac{G}{A}---\left(1\right)$${\sigma }_2=-\frac{M\sin \alpha }{W}-\frac{G}{A}---\left(2\right)$${\sigma }_3=\frac{M\cos \alpha }{W}-\frac{G}{A}---\left(3\right)$${\sigma }_4=-\frac{M\sin \alpha }{W}-\frac{G}{A}---\left(4\right)$式中，M为机组运行时作用在塔架截面上的合力矩，G为机组的自重，即作用于塔架底部截面上的轴向力，α为风向与塔架截面某一坐标轴线之间的夹角，即合力矩M与塔架截面某一坐标轴线之间的夹角，为筒式结构塔架环形横截面的抗弯截面模量，其中D为横截面的外径、d为横截面的内径，A为横截面的面积；整理后得到：$M=\frac{W}{2}\sqrt{{({\sigma }_3-{\sigma }_1)}^2+{({\sigma }_4-{\sigma }_2)}^2}={\sigma }_{f1}\frac{W}{2}---\left(5\right)$式中：定义为筒式结构塔架的弯曲应力函数。$G=-\frac{A}{4}({\sigma }_1+{\sigma }_2+{\sigma }_3+{\sigma }_4)={\sigma }_{f2}\frac{A}{4}---\left(6\right)$式中：σ_f2＝σ₁+σ₂+σ₃+σ₄定义为筒式结构塔架的压应力函数。3)监测风力发电机组的强度，给出强度要求，参照式(9)：$|\pm \frac{{\sigma }_{f1}}{2}-\frac{{\sigma }_{f2}}{4}|\le \left[\sigma \right]---\left(9\right)$其中，[σ]为塔架材料的许用应力；4)监测风力发电机组的稳定条件，包括以下三部分：4.1)设定风力发电机组的塔架基础为正方形基础，风力发电机组的稳定力矩M_W表达式为：$M_W=\frac{C(G+Q)}{2}---\left(17\right)$其中，C为正方形基础的底边的边长，Q为正方形基础的自重，G为风力发电机组的自重；给出第一稳定条件，参照式(18)：${\sigma }_{f1}\le \frac{C(G+Q)}{K_{1}W}---\left(18\right)$其中，K₁为安全系数；4.2)给出第二稳定条件，参照式(20)：${\sigma }_{f1}\le \frac{C(G+Q)}{3K_{2}W}---\left(20\right)$其中，K₂为安全系数；4.3)给出第三稳定条件，参照式(22)：${\sigma }_{f1}\le \frac{\left[P\right]C^3-K_{3}C(G+Q)}{3K_{3}W}---\left(22\right)$其中，[P]为土壤的许用承载力，K₃为安全系数，为正方形基础底面的抗弯截面模量；5)判定结论：判定上述公式(9)、(18)、(20)、(22)是否成立，如果成立，则判定当前风力发电机组运行可靠，否则，判定当前风力发电机组运行不可靠。