确定等效机械负荷制造技术

描述了一种确定组件尤其是机器组件的等效机械负荷的方法，该组件承受动态机械负荷。该方法包括测量该组件的机械负荷的第一测量值，并且比较该第一测量值与第一参考值。该方法进一步包括基于所述比较结果首次更新表示组件的负荷半周的数量的至少一个计数值，其中该负荷半周于对应于预定的机械负荷范围且在测量第一测量值之前的时间段内产生。该组件的第一等效机械负荷基于首次更新的计数值来确定。还进一步描述了程序单元和存储了用于控制所描述的等效机械负荷确定方法的程序的计算机可读介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及确定组件的等效机械负荷的领域。本专利技术尤其涉及确定机器的组件的等效机械负荷的方法，该组件承受动态机械负荷。更进一步，本专利技术涉及程序单元和存储计算机程序的计算机机可读介质，该程序在被数据处理器执行时适合于控制该等效机械负荷确定方法。
技术介绍
当前雨流计数(rainflow-coimting)及其变型是在分析机械组件的疲劳数据 (fatigue data)方面最广泛应用的方法。雨流计数(rainflow-counting)方法允许评估承受复杂动态机械负荷的结构的疲劳寿命(fatigue life)，该评估基于负荷半周(load half-cycle)的计数值。雨流计数法最初发展于Matsuiski，M.和Endo，Τ. Wi^atigue of metals subjected to varying stress, Japan Soc. Mech. Engineering(1969)。雨计数法的一种变型描述于Downing，S. D.，Socie, D. F. (1982) Simple rainflow counting algorithms. International Journal of Fatigue,Volume 4,Issue 1,January,31-40,其用于风力涡轮组件的疲劳分析。为了对风力涡轮组件的疲劳分析使用雨流计数法，在风力涡轮的寿命(life -time)期间用给定的采样频率测量组件负荷。这样，在响应时间也就是涡轮寿命中的预定时间段(比如10分钟的时间段)中获得的机械负荷的测量被收集并且用于获得在响应时间内机械负荷的时间相关性(time d印endence)，该时间相关性用相应的离散负荷曲线也就是采样曲线表示。整个采样曲线用于确定属于各个空间(individual bin)的负荷半周的数量。这意味着在响应时段期间执行的对机械负荷的所有测量都被使用。属于各个空间的发生在响应时间内的负荷半周的数量随后用于更新属于各个空间的从计数开始时间出现的半周数量的计数值。开始时间可能是风力涡轮开始操作的时间。因此，雨流计数法显示出严重的缺陷，其为雨流计数法所固有的，因为，在使用该方法时不可能用每个新的采样即每个新的负荷测量来更新半周数量的计数值。本专利技术的一个目的是为组件提供一种有效和可靠的机械负荷确定，尤其用于机器的组件，该组件承受动态机械负荷。
技术实现思路
为了达到上面所述的目的，提供了一种根据独立权利要求1的确定组件尤其是机器组件的等效机械负荷的方法，该组件承受动态机械负荷。根据本专利技术的第一个方面，提供一种确定组件尤其是机器组件的等效机械负荷的方法，该组件承受动态机械负荷。该方法包括测量组件的机械负荷的第一测量值，并将该第一测量值与第一参考值进行比较。该方法进一步包括基于上述比较结果首次更新表示组件的负荷半周数量的至少一个计数值，其中负荷半周对应于预定的机械负荷范围且发生在测量第一测量值之前的时间段内。该方法进一步包括基于该首次更新的计数值确定组件的第一等效机械负荷。本专利技术的这一方面是基于如下构思如果在获得组件的负荷采样数据(例如机械负荷的一个测量值)时组件的等效负荷可以被更新，则可以提供一种有效的等效机械负荷确定方法。对更新的等效负荷值的了解可能很重要，因为如果组件承受动态机械负荷，则可能发生疲劳。术语“疲劳”可以特指组件材料的任何累积和局部的结构损坏。术语“机械负荷”或者简单的“负荷”可以特指力矩，该力比如在一个空间方向产生作用并且可能具有两个不同的取向。因此，机械负荷可能比如指一维向量量。这意味着负荷可能取正值以及负值。因此，术语“升”和“降”与负荷联系使用时可以指的是负荷理解为一维向量，而不是负荷的绝对值。但该方法也可以用于二维或者三维机械负荷。术语“等效机械负荷”或简单的“等效负荷”可以特指在给定时间段内的引起与给定时间段内累积的实际负荷相同或者等效的组件材料疲劳的机械负荷。术语“动态机械负荷”或简单的“动态负荷”可以特指不同大小、取向或者持续时间的负荷时间序列，但该序列可以呈现可识别的升负荷或降负荷的时间段。术语“升负荷半周”或简单的“升半周(increasing half-cycle) ”可以特指增加机械负荷期间的机械负荷。术语“降负荷半周”或简单的“降半周(decreasing half-cycle) ”可以特指减小机械负荷期间的机械负荷。术语“负荷半周”或简单的“半周”可以特指降负荷半周或升负荷半周。负荷半周可能发生在比如两个相邻的表示负荷的时间相关性的各自的负荷曲线中的曲线局部峰值 (local extremes)之间。但负荷半周也可以发生在开始值和第一个局部峰值之间或最后一个局部峰值和负荷曲线的最后一个值之间。术语“预定机械负荷范围的负荷半周”可以特指半周、升半周或者降半周，在所述半周中其最大负荷值与其最小负荷值之间的差落在预定机械负荷值的范围之内，该负荷值为正值。如果，比如机械负荷值的预定范围由下界从下面限定，且如果其最大负荷值和其最小负荷值的差大于或等于下界时，则半周可能落于机械负荷值的预定范围内。这种情况下， 类似的，负荷值，比如为第一测量值和第一参考值的差，如果其大于或等于下界，则该差可落于机械负荷值预定范围之内。因此，根据专利技术的这一方面，基于表示机械负荷的预定范围的负荷半周的数量的计数值的更新来更新等效负荷是有益的。这种更新可以在每次机械负荷测量被执行时进行。因此，根据本专利技术的方法会是有益的，因为该方法可以提供在线的(online)，也就是说基于每个负荷采样数据的评估，对承受动态机械负荷的组件的监测。根据本专利技术的进一步的实施例，该方法进一步包括基于第一测量值与第一参考值的比较结果将第一参考值更新为第二参考值。该方法更进一步包括测量组件的机械负荷的第二测量值并比较第二测量值与第二参考值。该方法还包括基于第二测量值与第二参考值的比较结果第二次更新表示组件的负荷半周数量的至少一个计数值，其中的负荷半周对应于机械负荷的预定范围且发生在测量第二测量值之前的时间段内。另外，该方法包括基于第二次更新的计数值确定组件的更新的第二等效机械负荷。根据这一实施例，由于等效机械负荷的第二次更新，该方法的效率和可靠性可以得到提升。这样，利用新的负荷采样数据，等效机械负荷可被立即更新为新的值，该等效机械负荷的新值可有益地包含与第一和第二测量值相关的信息。结果，第二次更新的计数值可以提供与组件材料的疲劳相关的在测量第二测量值时的精确而可靠的信息。第一测量值与第二测量值测量之间的时间间隔可依赖于采样频率。采样频率可以有利地选择为能够防止欠采样或过采样。采样频率可以选为0. 5Hz至25Hz之间，优选为 5Hz至15Hz之间，更优选为10Hz。这样的采样频率可以保证在组件比如为风力涡轮基座或风力涡轮的叶根时该方法的良好的精确性。根据本专利技术进一步的实施例，至少一个计数值的首次更新包括如果第一测量值减去第一参考值为正并且落在机械负荷的预定范围之内，则至少一个计数值加一，或者如果第一测量值减去第一参考值为正并且未落在机械负荷的预定范围之内或者第一测量值减去第一参考值为负，则至少一个计数值保持不变。换言之，如果识别了机械负荷预定范围内的升半周则至少一个计数值增加，这是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·弗里登达尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：