风电机组偏航系统动态载荷评估方法及系统与流程

本发明涉及风电，特别是涉及一种风电机组偏航系统动态载荷评估方法及系统。

背景技术：

1、风电机组的偏航系统同时受不稳定的气动外载、偏航驱动扭矩、偏航制动扭矩等载荷作用，且在启动与制动状态之间频繁切换，将产生明显的碰撞与冲击，引起系统振动，甚至可能造成零部件损坏。随着风电机组大型化、大功率、轻量化的发展趋势，偏航系统的动载效应愈发凸显。

2、因此，为了减弱偏航系统的动载效应对风电机组造成的影响，优化风电机组的性能以及优化对风电机组的控制，对风电机组的偏航系统进行动态载荷分析与评估变得至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种风电机组偏航系统动态载荷评估方法及系统，基于动力学仿真实现对风电机组偏航系统的动态载荷评估。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种风电机组偏航系统动态载荷评估方法，包括：

4、建立风电机组的动力学仿真模型，所述动力学仿真模型包括所述风电机组的主机、所述风电机组的偏航驱动系统以及所述风电机组的偏航制动系统；

5、利用所述动力学仿真模型仿真所述风电机组运行，在所述风电机组运行中，在预设时间点使所述风电机组执行偏航动作，获取偏航驱动载荷时序以及外载时序，所述偏航驱动载荷时序由所述风电机组的主机向所述风电机组的偏航驱动系统施加的载荷随运行时间排列形成，所述外载时序由所述风电机组的偏航系统所受的外部载荷随运行时间排列形成；

6、根据所述偏航驱动载荷时序以及所述外载时序，获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果。

7、在一些实施方式中，使所述风电机组执行偏航动作包括：使所述风电机组进行偏航启动过程、处于偏航状态以及进行偏航制动过程；

8、其中，在所述偏航启动过程中，所述风电机组的主机向所述偏航驱动系统施加载荷，所述偏航制动系统向所述风电机组的主机施加制动力，所述制动力降低，所述偏航驱动系统向所述风电机组的主机施加驱动力，使所述风电机组进入偏航状态；

9、处于所述偏航状态时，所述风电机组的主机向所述偏航驱动系统施加载荷，所述偏航驱动系统向所述风电机组的主机施加驱动力；

10、在所述偏航制动过程中，所述偏航制动系统向所述风电机组的主机施加制动力，所述制动力增大，所述风电机组的主机向所述偏航驱动系统施加载荷。

11、在一些实施方式中，在所述风电机组的运行过程中选取多个所述预设时间点，对应任一所述预设时间点，获得相应的所述偏航驱动载荷时序以及所述外载时序，使多个所述预设时间点对应获得的多组所述外载时序，对于所述偏航启动过程，所述偏航驱动系统向所述风电机组的主机施加驱动力的开始时刻的外部载荷，在负极限外载到正极限外载的范围内均布取值，或/和，对于偏航状态时的外部载荷平均值，在负极限外载到正极限外载的范围内均布取值，或/和，对于所述偏航制动过程，所述偏航驱动系统停止向所述风电机组的主机施加驱动力的时刻的外部载荷，在负极限外载到正极限外载的范围内均布取值。

12、在一些实施方式中，根据所述偏航驱动载荷时序以及所述外载时序，获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果包括：

13、根据所述偏航驱动载荷时序以及所述外载时序，获得动载系数，所述动载系数表示同一时间点的偏航驱动载荷与外部载荷的比值；

14、以外部载荷为横坐标，以动载系数为纵坐标，绘制散点图以及获得所述散点图的包络曲线，根据所述散点图以及所述包络曲线获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果。

15、在一些实施方式中，根据所述散点图以及所述包络曲线获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果包括：

16、选取处于所述包络曲线上的数据点，对于所述数据点，获得所述数据点对应的外部载荷与动载系数的乘积，将所述乘积作为所述风电机组的所述偏航系统的冲击载荷，以用于对所述风电机组的偏航驱动系统进行强度校核。

17、在一些实施方式中，根据所述散点图以及所述包络曲线获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果包括：

18、根据最大外部载荷以及所述包络曲线对应的关系式，获得所述最大外部载荷对应的偏航驱动载荷，作为偏航极限载荷，以使用所述偏航极限载荷对所述风电机组的偏航系统进行极限强度校核。

19、在一些实施方式中，根据所述偏航驱动载荷时序以及所述外载时序，获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果包括：

20、根据所述外载时序，获得外载载荷谱以及所述外载载荷谱的均值和幅值；

21、根据所述外载载荷谱的均值以及所述包络曲线对应的关系式，获得载荷谱的均值，对所述载荷谱进行均值修正，以修正后的载荷谱的均值对所述风电机组的偏航系统进行疲劳强度校核；

22、根据所述外载载荷谱的幅值以及所述包络曲线对应的关系式，获得载荷谱的幅值，对所述载荷谱进行幅值修正，以修正后的载荷谱的幅值对所述风电机组的偏航系统进行疲劳强度校核。

23、在一些实施方式中，选取所述预设时间点包括：

24、利用所述风电机组的所述动力学仿真模型仿真所述风电机组运行，获取在不偏航状态下的所述外载时序，根据在不偏航状态下的所述外载时序，在所述风电机组的运行过程中选取所述预设时间点。

25、在一些实施方式中，根据在不偏航状态下的所述外载时序，在所述风电机组的运行过程中选取所述预设时间点包括：

26、在不偏航状态下的所述外载时序中，筛选一般载荷和特殊载荷，根据筛选出的一般载荷和特殊载荷确定出多个目标载荷，使得所述多个目标载荷在负极限外载到正极限外载范围内均布，所述目标载荷对应的时间点作为所述预设时间点，所述一般载荷是指载荷值处于正常区间的外部载荷，所述特殊载荷是指需要关注的属于极端情况的外部载荷。

27、一种风电机组偏航系统动态载荷评估系统，包括：

28、存储器，用于存储计算机程序；

29、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法的步骤。

30、由上述技术方案可知，本发明所提供的风电机组偏航系统动态载荷评估方法及系统，方法包括：建立风电机组的动力学仿真模型，动力学仿真模型包括风电机组的主机、风电机组的偏航驱动系统以及风电机组的偏航制动系统，利用动力学仿真模型仿真风电机组运行，在风电机组运行中，在预设时间点使风电机组执行偏航动作，获取偏航驱动载荷时序以及外载时序，偏航驱动载荷时序由风电机组的主机向风电机组的偏航驱动系统施加的载荷随运行时间排列形成，外载时序由风电机组的偏航系统所受的外部载荷随运行时间排列形成，进一步，根据偏航驱动载荷时序以及外载时序，获得风电机组的偏航系统的载荷评估结果。本发明的风电机组偏航系统动态载荷评估方法及系统基于动力学仿真，实现对风电机组偏航系统的动态载荷评估。

技术特征：

1.一种风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，使所述风电机组执行偏航动作包括：使所述风电机组进行偏航启动过程、处于偏航状态以及进行偏航制动过程；

3.根据权利要求2所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，在所述风电机组的运行过程中选取多个所述预设时间点，对应任一所述预设时间点，获得相应的所述偏航驱动载荷时序以及所述外载时序，使多个所述预设时间点对应获得的多组所述外载时序，对于所述偏航启动过程，所述偏航驱动系统向所述风电机组的主机施加驱动力的开始时刻的外部载荷，在负极限外载到正极限外载的范围内均布取值，或/和，对于偏航状态时的外部载荷平均值，在负极限外载到正极限外载的范围内均布取值，或/和，对于所述偏航制动过程，所述偏航驱动系统停止向所述风电机组的主机施加驱动力的时刻的外部载荷，在负极限外载到正极限外载的范围内均布取值。

4.根据权利要求1所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，根据所述偏航驱动载荷时序以及所述外载时序，获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果包括：

5.根据权利要求4所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，根据所述散点图以及所述包络曲线获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果包括：

6.根据权利要求4所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，根据所述散点图以及所述包络曲线获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果包括：

7.根据权利要求4所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，根据所述偏航驱动载荷时序以及所述外载时序，获得所述风电机组的偏航系统的载荷评估结果包括：

8.根据权利要求1所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，选取所述预设时间点包括：

9.根据权利要求8所述的风电机组偏航系统动态载荷评估方法，其特征在于，根据在不偏航状态下的所述外载时序，在所述风电机组的运行过程中选取所述预设时间点包括：

10.一种风电机组偏航系统动态载荷评估系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种风电机组偏航系统动态载荷评估方法及系统，涉及风电技术领域，用于解决实现对风电机组偏航系统的动态载荷评估的问题。方法包括：建立风电机组的动力学仿真模型，动力学仿真模型包括风电机组的主机、偏航驱动系统以及偏航制动系统，利用动力学仿真模型仿真风电机组运行，在运行中在预设时间点使风电机组执行偏航动作，获取偏航驱动载荷时序以及外载时序，偏航驱动载荷时序由主机向偏航驱动系统施加的载荷随运行时间排列形成，外载时序由偏航系统所受的外部载荷随运行时间排列形成，根据偏航驱动载荷时序以及外载时序，获得风电机组的偏航系统的载荷评估结果。本发明基于动力学仿真，实现对风电机组偏航系统的动态载荷评估。技术研发人员：白聪儿,孙哲杰,聂新宇,刘勇,魏家星,白璐受保护的技术使用者：运达能源科技集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2