水轮机顶盖连接螺栓疲劳寿命的评估方法及监测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110826203A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201911023046.4(51)Int.Cl.(22)申请日2019.10.25G06F30/20(2020.01)G06F119/04(2020.01)(71)申请人成都大汇智联科技有限公司地址610041四川省成都市天府新区华阳街道华阳大道三段193号.195号.197号1层申请人国电大渡河流域水电开发有限公司龚嘴水力发电总厂(72)发明人刘育邓林森晋健王勇飞曾伟邱巍漆智鹏刘芬香叶亚林(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人叶明博权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称水轮机顶盖连接螺栓疲劳寿命的评估方法及监测系统(57)摘要本发明公开了水轮机顶盖连接螺栓疲劳寿命的评估方法及监测系统，涉及疲劳寿命预测领域，包括步骤S1获取螺栓应力时间曲线A；S2对曲线A处理得到曲线B；S3将曲线B处理形成曲线C，对曲线C进行统计、计数、修正得到等效交变应力幅值；S4线性疲劳累计理论对螺栓进行疲劳寿命预测；监测系统包括应力采集模块、控制模块和监测平台，监测平台包括数据分析模块和预警模块；评估方法能够统计出应力荷载均值和幅值的循环次数，结合Goodman法对等效应力幅值修正，线性疲劳累计理论进行连接螺栓累积损伤和疲劳寿命评估；监测系统可以采集连接螺栓应力情况，预警模块可以根据连接螺栓的情况发出警告，数据分析模块可以对连接螺栓疲劳寿命进行预测评估。CN110826203ACN110826203A权利要求书1/2页1.水轮机顶盖连接螺栓疲劳寿命的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在水轮机正常运行状态下，设定预紧力实时监测系统的监测频率，获得顶盖连接螺栓应力—时间历程的曲线A数据；S2、对曲线A的数据依次进行平滑滤波和预处理压缩，得到只由曲线A中的峰值和谷值构成交变循环荷载的曲线B；S3、将曲线B从峰值或谷值处断开，进行前后对调，首尾对接形成新的应力数据曲线C，采用雨流循环计数法对曲线C进行统计和计数，并采用Goodman法对等效应力幅值进行修正，最终得到等效交变应力幅值；S4、等效交变应力幅值与螺栓材料S-N疲劳寿命曲线结合，运用Palmgren-Miner线性疲劳累计理论对顶盖连接螺栓进行疲劳寿命评估。2.根据权利要求1所述的水轮机顶盖连接螺栓疲劳寿命的评估方法，其特征在于，在S2中包括以下步骤：S21、采用五点三次平滑算法进行平滑滤波，过滤数据中含有的高频随机噪点，对顶盖连接螺栓应力—时间历程曲线设置已知n个等距点，顶盖连接螺栓应力—时间历程曲线的数据为x0＜x1＜…＜xn－1，则可以在每个数据点的前后各取两个相邻的点，用三次多项23式：Y＝a0+a1x+a2x+a3x进行逼近，根据最小二乘原理确定出系数a0、a1、a2、a3；S22、对螺栓造成的损伤主要是交变的循环荷载，采用预处理算法对平滑后的数据进行预处理压缩，只留下曲线中的峰值和谷值构成交变循环荷载，在预处理中通过判断相邻应力值的差的乘积是否大于零，如果满足该式：(xi-xi-1)(xi-xi+1)＞0，则证明xi同时大于或小于两边的数据，为峰值或谷值点，否则删除xi，其中xi-1,xi，xi+1为步骤S21平滑数据中顺序选取的三个点。3.根据权利要求2所述的水轮机顶盖连接螺栓疲劳寿命的评估方法，其特征在于，在S3中包括以下步骤：S31、将曲线B从峰值或谷值处断开，进行前后对调，首尾对接形成新的应力数据曲线C，首尾对接时若首尾不闭合，则加一个首尾值0；或两段各取一个首尾值，取其中最大最小值，剩下的两个去掉；S32、采用雨流循环计数法对曲线C进行计数，当曲线C的峰值和谷值数量和N>4时，进入S33；当曲线C的峰值和谷值数量和N≦4时,直接进入S35；S33、对曲线C进行顺序选取四个点分别为x’i，x’i+1,x’i+2,x’i+3，满足公式|x’i+1-x’i+2|＜|x’i-x’i+3|；S34、计算选取点x’i,x’i+1,x’i+2,x’i+3的等效应力幅值和等效应力均值分别为：Sa＝|x’i+1-x’i+2|、并计算S0＝|xi-xi+3|，若Sa≦S0,输出保存Sa、Sm，同时删除已计数据重新组成后的曲线C，返回步骤S32；若Sa>S0,返回S33，并叠加等效应力荷载循环次数j；S35、输出全部的等效应力幅值Sa和等效应力均值Sm构成完整的应力荷载循环迟滞回线，并且统计出等效应力荷载循环次数j；S36、在实际的工程运用中，交变的荷载幅值不能完全反向进行循环加载，需要考虑平均应力幅值作用，采用Goodman法对交变应力幅值进行修正，得到等效交变应力幅值：2CN110826203A权利要