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龍圖騰網(wǎng)恭喜湖南科技大學(xué)申請的專利風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒安全監(jiān)測、預(yù)警與評估方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN119508158B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-04-18發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202510089793.7，技術(shù)領(lǐng)域涉及：F03D17/00；該發(fā)明授權(quán)風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒安全監(jiān)測、預(yù)警與評估方法是由姚帥;戴巨川;呂偉榮;朱東;戚菁菁;蔣立忠;盧倍嶸;劉雪梅設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-01-21向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒安全監(jiān)測、預(yù)警與評估方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒安全監(jiān)測、預(yù)警與評估方法，屬于風(fēng)電領(lǐng)域，包括以下步驟：基于混凝土塔筒受力機(jī)理，對混凝土塔筒不同受力階段進(jìn)行分析；確定主風(fēng)向和頻率最低拉索所在方位作為監(jiān)測方位；在監(jiān)測方位布置橫向加速度傳感器和應(yīng)變計(jì)；確定被監(jiān)測混凝土塔筒的預(yù)警值；采集加速度和應(yīng)變信號，計(jì)算得到拉索一階頻率、混凝土實(shí)際應(yīng)變，并和預(yù)警值進(jìn)行比對，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒的安全監(jiān)測和預(yù)警。本發(fā)明根據(jù)風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，將拉索頻率和混凝土應(yīng)變相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對拉索索力損失和混凝土極限應(yīng)變的準(zhǔn)確預(yù)警和評估，有效保障混凝土塔筒結(jié)構(gòu)的安全。

本發(fā)明授權(quán)風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒安全監(jiān)測、預(yù)警與評估方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒安全監(jiān)測、預(yù)警與評估方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1：基于混凝土塔筒受力機(jī)理，對混凝土塔筒不同受力階段進(jìn)行分析；所述步驟S1中，混凝土塔筒受力機(jī)理為：混凝土塔筒施加預(yù)應(yīng)力后，混凝土塔筒橫截面的混凝土法向壓應(yīng)力σpc為： Np＝σpeAp-σl5As2σpe＝σcon-σl3式中，An為混凝土凈截面面積；In為換算凈截面慣性矩；epn為換算凈截面重心至預(yù)拉力作用點(diǎn)的距離；yn為換算凈截面重心至所計(jì)算位置處的距離；σp2為由預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力引起的混凝土截面法向應(yīng)力，考慮到混凝土塔筒為懸臂靜定結(jié)構(gòu)，故σp2＝0；G為計(jì)算截面以上的塔筒總重量；Np為拉索預(yù)拉力；σcon為預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力；As為全部縱向普通鋼筋的截面面積；σpe為預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力；Ap為全部縱向預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；σl為預(yù)應(yīng)力筋總損失值；σl5為預(yù)應(yīng)力筋在合力點(diǎn)處混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失值；表示的是拉索預(yù)拉力產(chǎn)生的偏心彎矩，彎矩對截面的作用結(jié)果是一側(cè)受壓一側(cè)受拉，而拉壓表現(xiàn)為符號的正負(fù)；混凝土塔筒中預(yù)應(yīng)力筋為對稱布置，故Npepn＝0，故式1簡化為： 風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行荷載工況標(biāo)準(zhǔn)組合下，一級裂縫控制等級的混凝土截面受拉邊緣應(yīng)力σck符合下式規(guī)定：σck-σpc≤05其中σck按下式計(jì)算： 式中，r為塔筒計(jì)算截面處的外徑，Mk為正常運(yùn)行荷載工況下的混凝土塔筒計(jì)算截面彎矩，由主機(jī)廠家計(jì)算確定；將式4、6代入式5，可得： 故一級裂縫控制等級下，拉索預(yù)拉力滿足： 故正常運(yùn)行荷載工況下，一級裂縫控制等級的拉索預(yù)拉力下限值Np,min為： 拉索索力測量通過頻率法獲得，拉索索力N與拉索頻率f之間的關(guān)系如下： 式中，m為拉索單位長度質(zhì)量；l為張拉至錨固端長度；fn為拉索n階頻率；n為模態(tài)階數(shù)，實(shí)際工程中取拉索一階頻率f1；將Np,min代入公式10中，確定正常運(yùn)行荷載工況下的拉索一階頻率下限f1,min為： 所述步驟S1中，對混凝土塔筒不同受力階段進(jìn)行分析包括對混凝土截面受拉區(qū)拉索索力、混凝土截面受拉區(qū)開裂狀態(tài)和不同受力狀態(tài)下拉索索力變化進(jìn)行分析，對混凝土截面受拉區(qū)拉索索力進(jìn)行分析的過程為：隨著外荷載逐漸增大，混凝土截面受拉區(qū)邊緣壓力將逐漸下降至0，進(jìn)入受拉區(qū)消壓狀態(tài)，此時(shí)，混凝土塔筒計(jì)算截面彎矩達(dá)到邊緣消壓彎矩Mc0，根據(jù)式7得： 如上式可知，若存在Np損失，不滿足設(shè)計(jì)要求，則Mc0將隨之下降，使得Mc0≤Mk，混凝土塔筒受拉區(qū)邊緣將過早進(jìn)入消壓狀態(tài)甚至受拉狀態(tài)；此時(shí)，通過監(jiān)控混凝土受拉區(qū)邊緣應(yīng)變和拉索頻率，經(jīng)計(jì)算分析確定正常運(yùn)行狀態(tài)下混凝土受拉區(qū)邊緣是否處于消壓或受拉狀態(tài)，同時(shí)結(jié)合實(shí)測拉索頻率是否小于f1,min，即可判斷是否存在拉索預(yù)應(yīng)力損失；步驟S2：通過收集資料和現(xiàn)場檢測，確定主風(fēng)向和頻率最低拉索所在方位作為監(jiān)測方位；步驟S3：在監(jiān)測方位布置橫向加速度傳感器和應(yīng)變計(jì)；步驟S4：確定被監(jiān)測混凝土塔筒的預(yù)警值，包括拉索頻率下限fmin、混凝土截面的初始壓應(yīng)變-ε0和混凝土截面的極限壓應(yīng)變?chǔ)與u；步驟S5：通過橫向加速度傳感器和應(yīng)變計(jì)實(shí)時(shí)采集加速度和應(yīng)變信號，并輸入振動(dòng)信號采集儀和電腦分析，計(jì)算得到拉索一階頻率f1、混凝土實(shí)際應(yīng)變?chǔ)艑?shí)際，并和預(yù)警值進(jìn)行比對，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒的安全監(jiān)測和預(yù)警；步驟S6：根據(jù)年度監(jiān)測數(shù)據(jù)確定混凝土預(yù)壓損失應(yīng)變?chǔ)?、混凝土年度最小實(shí)際應(yīng)變、混凝土年度最大實(shí)際應(yīng)變、拉索一階頻率下限f1，min，并與上年度對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組混凝土塔筒安全運(yùn)行的年度評估。

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