海上风电结构健康状态监测方法及相关设备技术

本发明专利技术公开了一种海上风电结构健康状态监测方法及相关设备。该方法包括：基于预设响应面模型建立风机塔筒与风机基础的传递函数；采集风机塔筒预设位置处的第一结构应力数据；基于所述第一结构应力数据通过所述传递函数预测所述风机基础的目标位置处的第二结构应力数据，以确定所述海上风电结构健康状态。解决无法及时获知基础结构的响应特征及健康状态的问题。态的问题。态的问题。

【技术实现步骤摘要】
海上风电结构健康状态监测方法及相关设备


[0001]本说明书涉及风电结构领域，更具体地说，本专利技术涉及一种海上风电结构健康状态监测方法及相关设备。

技术介绍

[0002]海上风电结构长期运行于复杂恶劣的海洋环境中，结构自身动力响应复杂，在风浪流等循环往复荷载的作用下，支撑结构容易出现疲劳损伤、倾斜失稳等风险事故。而目前对海上风电支撑结构的监测数量有限，监测内容及监测点位的选取大多仅限于塔筒范围，对基础的监测缺乏有效的方法和途径，因而无法及时获知基础结构的响应特征及健康状态。

技术实现思路

[0003]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0004]为了解决无法及时获知基础结构的响应特征及健康状态的问题，第一方面，本专利技术提出一种海上风电结构健康状态监测方法，上述方法包括：
[0005]基于预设响应面模型建立风机塔筒与风机基础的传递函数；
[0006]采集风机塔筒预设位置处的第一结构应力数据；
[0007]基于所述第一结构应力数据通过所述传递函数预测所述风机基础的目标位置处的第二结构应力数据，以确定所述海上风电结构健康状态。
[0008]可选的，所述预设响应面模型为风浪流要素及冲刷深度与结构应力的响应面模型。
[0009]可选的，所述预设响应面模型为通过可用均方根误差相对值和决定系数标准检验获得的响应面模型。
[0010]可选的，所述采集风机塔筒预设位置处的第一结构应力数据，包括：
[0011]采集风机塔筒预设位置处的三轴应力数据；
[0012]计算所述三轴应力数据获得等效应力数据，将所述等效应力数据作为所述第一结构应力数据。
[0013]可选的，所述方法还包括：
[0014]获取第一风电结构在风电场中的位置信息；
[0015]基于所述位置信息和当前的水文气象参数确定对所述第一风电结构存在最大尾流影响的第二风电结构；
[0016]对所述第二风电结构下辖的风机进行偏航控制；
[0017]结合所述风浪流要素及冲刷深度中的至少一种要素的实时数据调整所述偏航控制的控制参数，以获取所述第一风电结构的真实样本数据。
[0018]可选的，所述方法还包括：
[0019]获取第一风电结构在风电场中的位置信息；
[0020]基于所述位置信息和当前的水文气象参数确定对所述第一风电结构存在最大尾流影响的第二风电结构；
[0021]对所述第二风电支撑结构所述的风机进行规律性偏航控制，以获取所述第一风电结构的真实样本数据。
[0022]可选的，所述方法还包括：
[0023]在采集到的真实样本数据的输入数据为差异性较大的数据分布的情况下，结合所述风浪流要素及冲刷深度中的至少一种要素的实时数据调整所述偏航控制的控制参数，以获取所述第一风电结构的真实样本数据；
[0024]在采集到的真实样本数据的输入数据为差异性较小的数据分布的情况下，对所述第二风电支撑结构所述的风机进行规律性偏航控制，以获取所述第一风电结构的真实样本数据。
[0025]第二方面，本专利技术还提出一种海上风电结构健康状态监测装置，包括：
[0026]建模单元，用于基于预设响应面模型建立风机塔筒与风机基础的传递函数；
[0027]采集单元，用于采集风机塔筒预设位置处的第一结构应力数据；
[0028]预测单元，用于基于所述第一结构应力数据通过所述传递函数预测所述风机基础的目标位置处的第二结构应力数据，以确定所述海上风电结构健康状态。
[0029]第三方面，一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述的第一方面任一项的海上风电结构健康状态监测方法的步骤。
[0030]第四方面，本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现第一方面上述任一项的海上风电结构健康状态监测方法。
[0031]综上，本申请提出的海上风电结构健康状态监测方法，通过基于预设响应面模型建立风机塔筒与风机基础的传递函数；采集风机塔筒预设位置处的第一结构应力数据；基于所述第一结构应力数据通过所述传递函数预测所述风机基础的目标位置处的第二结构应力数据，以确定所述海上风电结构健康状态。由此，引入响应面模型方法，建立了风浪流要素及冲刷深度与结构应力的响应面模型，并通过工况仿真结果验证了响应面模型的准确性，可对其他工况条件下的应力值进行快速预测。基于响应面模型，建立了塔筒
‑
基础的应力传递函数，可实现通过塔筒应力数据推测基础受力状态的目的。
[0032]本专利技术的海上风电结构健康状态监测方法，本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0033]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0034]图1为本申请实施例提供的一种海上风电结构健康状态监测方法流程示意图；
[0035]图2为本申请实施例提供的风电结构的测点位置；
[0036]图3为本申请实施例提供的一种海上风电结构健康状态监测装置结构示意图；
[0037]图4为本申请实施例提供的一种海上风电结构健康状态监测电子设备结构示意图。
具体实施方式
[0038]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0039]在一些情况下，可以采用数值模拟的方法，利用有限元软件对结构进行建模和施加荷载，根据不同工况下结构的应力响应云图可以直观的看出结构的受载、变形状态，通过导出数值计算结果识别出结构应力相对集中的区域，从而识别出结构的热点应力区域。而热点应力区域往往是容易失效的结构区域。但是，数值模拟技术需通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电结构健康状态监测方法，其特征在于，包括：基于预设响应面模型建立风机塔筒与风机基础的传递函数；采集风机塔筒预设位置处的第一结构应力数据；基于所述第一结构应力数据通过所述传递函数预测所述风机基础的目标位置处的第二结构应力数据，以确定所述海上风电结构健康状态。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设响应面模型为风浪流要素及冲刷深度与结构应力的响应面模型。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设响应面模型为通过可用均方根误差相对值和决定系数标准检验获得的响应面模型。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集风机塔筒预设位置处的第一结构应力数据，包括：采集风机塔筒预设位置处的三轴应力数据；计算所述三轴应力数据获得等效应力数据，将所述等效应力数据作为所述第一结构应力数据。5.如权利要求2项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取第一风电结构在风电场中的位置信息；基于所述位置信息和当前的水文气象参数确定对所述第一风电结构存在最大尾流影响的第二风电结构；对所述第二风电结构下辖的风机进行偏航控制；结合所述风浪流要素及冲刷深度中的至少一种要素的实时数据调整所述偏航控制的控制参数，以获取所述第一风电结构的真实样本数据。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取第一风电结构在风电场中的位置信息；基于所述位置信息和当前的水文气象参数确定对所述第一风电结构存在最大尾流影响的第二风电结构；对所述第二风...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小钎，原新嫣，苗文举，马泽嶙，
申请(专利权)人：北京千尧新能源科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：