本發(fā)明涉及風電塔筒領(lǐng)域，特別涉及一種風電機組塔筒靜態(tài)剛度圓分析方法。

背景技術(shù)：

風電機組的塔筒是風力發(fā)電機組中的承重部件，在風力發(fā)電機組中主要起支撐作用，同時吸收機組震動。塔筒承受著推力，彎矩和扭矩負荷等復(fù)雜多變的載荷，使得風力發(fā)電機組運行過程中，塔筒會出現(xiàn)一定幅度的搖擺和扭曲等變形；此外，塔筒還會受到材料變化，零部件失效以及地基沉降等因素的影響，發(fā)生傾斜。塔筒過大的傾斜變形會影響風力發(fā)電機組的正常運行，嚴重的還會產(chǎn)生安全事故，因此，需要對風電機組基礎(chǔ)沉降及塔筒安全進行實時檢測，而如何通過獲得的塔筒傾斜數(shù)據(jù)來評價塔筒結(jié)構(gòu)是否安全健康，這一直沒有一個很好的解決辦法。

目前，使用固定的傾斜率(一個經(jīng)驗值，來源于標準)作為塔筒傾斜的報警，各廠家機型風機塔筒的高度，塔筒內(nèi)壁厚度都不一樣，導致各種類型的塔筒的剛度不相同，使用一個固定的傾斜率對不同種類塔筒作為評判標準，不能做到精準報警。目前無法得知塔筒初始安裝的傾斜率，塔筒結(jié)構(gòu)的實際剛度特性，塔筒法蘭螺栓連接是否松動，塔筒結(jié)構(gòu)是否有損傷等。

針對目前還沒有一種能夠檢測靜態(tài)時候(即檢修時候或安裝后驗收時候)風電機組塔筒結(jié)構(gòu)安全的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足和缺陷，提供一種風電機組塔筒結(jié)構(gòu)安全靜態(tài)分析方法，以解決上述問題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種風電機組塔筒靜態(tài)剛度圓分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在風電機組塔筒安裝完成后，在塔筒頂端和底部各安裝一個雙軸動態(tài)傾角傳感器；

2)控制風機繞塔筒頂端偏航旋轉(zhuǎn)一周，分別對兩個雙軸動態(tài)傾角傳感器所獲得的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)擬合，每個雙軸動態(tài)傾角傳感器擬合出一個初始參考靜態(tài)剛度圓，獲取每個初始參考靜態(tài)剛度圓的圓心和半徑，即可得到兩組擬合數(shù)據(jù)：圓心01、半徑r1和圓心02、半徑r2；

3)此時的圓心01和圓心02的矢量差即為安裝后的塔筒的同軸度和垂直度；

4)當檢修或者驗收時，控制風機繞塔筒頂端偏航旋轉(zhuǎn)一周，分別對兩個雙軸動態(tài)傾角傳感器所獲得的傾角數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)擬合，每個雙軸動態(tài)傾角傳感器擬合出一個當前靜態(tài)剛度圓，獲取每個當前靜態(tài)剛度圓的圓心和半徑，即可得到兩組擬合數(shù)據(jù)：圓心01’、半徑r1’和圓心02’、半徑r2’，

將圓心01、半徑r1與圓心01’、半徑r1’對比，

4.1)如果當前圓心01’偏離初始圓心01，可判定為以下情況中的至少一種：

a、可判斷塔筒出現(xiàn)變形，圓心01與圓心01’的矢量差為偏離大小，即為變形的程度，

b、塔基出現(xiàn)不均勻沉降；

4.2)如當前圓半徑r1’比初始圓半徑r1大，可判定為以下情況中的至少一種：

c、塔基松動不牢固；

d、塔筒剛度變?nèi)酰?/p>

4.3)當雙軸動態(tài)傾角傳感器擬合出一個當前靜態(tài)剛度圓,當前靜態(tài)剛度圓在某個圓弧邊外圍具有較多個數(shù)據(jù)點較大偏離圓弧時，可判斷塔筒360°剛度不均勻，此方向的剛度較弱，導致此方向剛度較弱，是塔筒法蘭螺栓固定松動或塔筒有傷痕、裂紋造成。

由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明通過雙軸動態(tài)傾角傳感器獲得的數(shù)據(jù)擬合剛度圓的方法，能夠快速檢測到安裝后的塔筒的同軸度和垂直度；而且還能在檢修或者驗收時，快速檢測出可判斷塔筒出現(xiàn)變形、塔基出現(xiàn)不均勻沉降、塔基松動不牢固、塔筒剛度變?nèi)?、塔筒法蘭螺栓固定松動或塔筒有傷痕、裂紋等問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一種實施例的塔筒在靜態(tài)時的受力分析圖。

圖2是本發(fā)明一種實施例其中一個靜態(tài)剛度圓的擬合示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面進一步闡述本發(fā)明。

在對本發(fā)明進行描述之前，先對風力機組塔筒結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)合圖1和圖2所示，由于塔筒100為圓筒結(jié)構(gòu)，所以塔筒100的360°各方向的剛度ei相等的。根據(jù)風力機組靜態(tài)受力分析，在風機110停止順槳時，環(huán)境風速未達到風機切入風速的低風速狀態(tài)下，風機塔筒的受力可簡化為塔筒100自身固有重力g與由于機艙和塔筒重心偏離而產(chǎn)生的固定力矩m。

固定力矩m會讓塔筒產(chǎn)生撓角θ。機艙120可旋轉(zhuǎn)360°，根據(jù)公式撓角θ＝m*h/ei，h為塔筒高度，由于m,h為固定值，塔筒360°各方向的剛度ei相等。所以機艙120旋轉(zhuǎn)360°，θ矢量的模相等。相當于塔筒旋轉(zhuǎn)一周塔頂傾角軌跡為一個圓，這個圓命名為靜態(tài)剛度圓，其中圓心為塔筒安裝的初始傾斜，圓半徑為力矩m所產(chǎn)生的撓角。

基于上述固有的客觀情況，以下對本發(fā)明進行描述。

一種風電機組塔筒靜態(tài)剛度圓分析方法，包括如下步驟：

1)在風電機組塔筒安裝完成后，在塔筒頂端和底部各安裝一個雙軸動態(tài)傾角傳感器；

2)控制風機繞塔筒頂端偏航旋轉(zhuǎn)一周，分別對兩個雙軸動態(tài)傾角傳感器所獲得的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)擬合，每個雙軸動態(tài)傾角傳感器擬合出一個初始參考靜態(tài)剛度圓，獲取每個初始參考靜態(tài)剛度圓的圓心和半徑，即可得到兩組擬合數(shù)據(jù)：圓心01、半徑r1和圓心02、半徑r2；

3)此時的圓心01和圓心02的矢量差即為安裝后的塔筒的同軸度和垂直度；

4)當檢修或者驗收時，控制風機繞塔筒頂端偏航旋轉(zhuǎn)一周，分別對兩個雙軸動態(tài)傾角傳感器所獲得的傾角數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)擬合，每個雙軸動態(tài)傾角傳感器擬合出一個當前靜態(tài)剛度圓，獲取每個當前靜態(tài)剛度圓的圓心和半徑，即可得到兩組擬合數(shù)據(jù)：圓心01’、半徑r1’和圓心02’、半徑r2’，

將圓心01、半徑r1與圓心01’、半徑r1’對比，

4.1)如果當前圓心01’偏離初始圓心01，可判定為以下情況中的至少一種：

a、可判斷塔筒出現(xiàn)變形，圓心01與圓心01’的矢量差為偏離大小，即為變形的程度，

b、塔基出現(xiàn)不均勻沉降；

4.2)如當前圓半徑r1’比初始圓半徑r1大，可判定為以下情況中的至少一種：

c、塔基松動不牢固；

d、塔筒剛度變?nèi)酰?/p>

4.3)當雙軸動態(tài)傾角傳感器擬合出一個當前靜態(tài)剛度圓，當前靜態(tài)剛度圓在某個圓弧邊外圍具有較多個數(shù)據(jù)點較大偏離圓弧時，可判斷塔筒360°剛度不均勻，此方向的剛度較弱，導致此方向剛度較弱，是塔筒法蘭螺栓固定松動或塔筒有傷痕、裂紋造成。

本發(fā)明通過雙軸動態(tài)傾角傳感器獲得的數(shù)據(jù)擬合剛度圓的方法，能夠快速檢測到安裝后的塔筒的同軸度和垂直度；而且還能在檢修或者驗收時，快速檢測出可判斷塔筒出現(xiàn)變形、塔基出現(xiàn)不均勻沉降、塔基松動不牢固、塔筒剛度變?nèi)?、塔筒法蘭螺栓固定松動或塔筒有傷痕、裂紋等問題。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。