风扇剩余寿命预测方法、系统、风扇及作业机械与流程

本发明涉及风扇，尤其涉及一种风扇剩余寿命预测方法、系统、风扇及作业机械。

背景技术：

1、对于风扇疲劳寿命的计算，主要的方式是对风扇叶片的运行数据进行处理，然后结合风扇的结构材料参数以及疲劳理论来计算。

2、然而，风扇在运行过程中，叶片始终处于旋转状态，想要获取风扇叶片的负载和应力运行数据非常困难，因而，也就使得对风扇疲劳寿命的计算变得困难。

技术实现思路

1、本发明提供一种风扇剩余寿命预测方法、系统、风扇及作业机械，用以解决现有技术中因获取风扇叶片的负载和应力运行数据较为困难，所造成的风扇剩余寿命预测困难的问题。

2、本发明提供一种风扇剩余寿命预测方法，包括：

3、获取待测风扇在各工况下的已运行时长；

4、基于所述已运行时长和所述待测风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值，确定所述待测风扇的剩余寿命；

5、其中，所述待测风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值是通过以下方法确定的：

6、获取在各所述工况下，实验风扇的目标叶片在单位时间段内的位移载荷谱，所述单位时间段为所述实验风扇运行时，所述目标叶片经过用于检测叶片的变形和位移的传感器的时长；

7、基于所述位移载荷谱和预设系数，确定所述实验风扇所受的波动应力均值和波动幅值均值，所述预设系数为基于故障风扇的运行数据和所述位移载荷谱确定的系数；

8、基于所述波动应力均值、所述波动幅值均值，以及所述实验风扇材料的疲劳曲线，确定所述实验风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值，作为所述待测风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值。

9、根据本发明所述的风扇剩余寿命预测方法，所述基于所述位移载荷谱和预设系数，确定所述实验风扇所受的波动应力均值和波动幅值均值，包括：

10、对所述位移载荷谱进行去除线性趋势和降阶处理，确定出所述目标叶片的位移幅值均值，作为第一均值；

11、确定出所述目标叶片的各目标波动周期中的波峰位移幅值和波谷位移幅值的均值，作为第二均值，所述目标波动周期为达到预设标准的波动幅值所在的波动周期；

12、基于所述第一均值和所述预设系数，确定所述波动应力均值；

13、基于所述第一均值、所述第二均值和所述预设系数，确定所述波动幅值均值。

14、根据本发明所述的风扇剩余寿命预测方法，所述基于所述波动应力均值、所述波动幅值均值，以及所述实验风扇材料的疲劳曲线，确定所述实验风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值，包括：

15、基于所述波动应力均值和所述波动幅值均值，确定所述目标叶片的等效应力载荷谱；

16、基于所述等效应力载荷谱和所述疲劳曲线，确定所述实验风扇在各所述工况下的疲劳交变周期的个数；

17、基于所述疲劳交变周期的个数，确定所述实验风扇在各所述工况下对应的工况寿命；

18、基于所述工况寿命，确定所述实验风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值。

19、根据本发明所述的风扇剩余寿命预测方法，还包括：所述预设系数的确定方法；

20、所述预设系数的确定方法包括：

21、获取每个所述故障风扇在各所述工况下的工作时长；

22、基于所述位移载荷谱和所述工作时长与所述故障风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值间的关系，确定对应于每个所述故障风扇的预选系数；

23、求取所述预选系数的平均值，作为所述预设系数。

24、根据本发明所述的风扇剩余寿命预测方法，所述基于所述位移载荷谱和所述工作时长与所述故障风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值间的关系，确定对应于每个所述故障风扇的预选系数，包括：

25、基于所述位移载荷谱，分别确定所述预选系数与所述波动应力均值和所述波动幅值均值间的对应关系，作为第一对应关系；

26、基于所述第一对应关系，确定所述预选系数与所述目标叶片在所述单位时间段内的等效应力载荷谱间的对应关系，作为第二对应关系；

27、基于所述第二对应关系和所述疲劳曲线，确定所述预选系数与所述实验风扇在各所述工况下的寿命间的对应关系，作为第三对应关系；

28、基于所述第三对应关系，确定所述预选系数与所述实验风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值间的关系，作为第四对应关系；

29、基于所述第四对应关系和所述工作时长与所述故障风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值间的关系，确定对应于每个所述故障风扇的预选系数。

30、根据本发明所述的风扇剩余寿命预测方法，所述预设系数的确定方法还包括：

31、持续获取新的故障风扇的运行数据；

32、基于所述位移载荷谱和所述新的故障风扇的运行数据，不断修正所述预设系数。

33、本发明还提供一种风扇剩余寿命预测系统，包括：

34、获取模块，用于获取待测风扇在各工况下的已运行时长；

35、分析模块，用于基于所述已运行时长和所述待测风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值，确定所述待测风扇的剩余寿命；

36、其中，所述待测风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值是通过以下方法确定的：

37、获取在各所述工况下，实验风扇的目标叶片在单位时间段内的位移载荷谱，所述单位时间段为所述实验风扇运行时，所述目标叶片经过用于检测叶片的变形和位移的传感器的时长；

38、基于所述位移载荷谱和预设系数，确定所述实验风扇所受的波动应力均值和波动幅值均值，所述预设系数为基于故障风扇的运行数据和所述位移载荷谱确定的系数；

39、基于所述波动应力均值、所述波动幅值均值，以及所述实验风扇材料的疲劳曲线，确定所述实验风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值，作为所述待测风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值。

40、本发明还提供一种包括如上所述的风扇剩余寿命预测系统，或采用如上述任一种所述的风扇剩余寿命预测方法进行剩余寿命预测的风扇。

41、本发明还提供一种包括如上所述的风扇的作业机械。

42、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的风扇剩余寿命预测方法。

43、本发明提供的一种风扇剩余寿命预测方法、系统、风扇及作业机械，方法通过获取待测风扇在各工况下的已运行时长，基于已运行时长和待测风扇对应各工况的单位时间寿命损伤值，确定待测风扇的剩余寿命，其中，由于待测风扇对应各工况的单位时间寿命损伤值已根据实验风扇的目标叶片在单位时间段内的位移载荷谱以及预设系数等进行确定，使得仅需获取待测风扇在各工况下的已运行时长，即可确定待测风扇的剩余寿命，大大降低了对风扇剩余寿命预测的难度，进而保证了应用中的风扇的可靠性。

技术特征：

1.一种风扇剩余寿命预测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的风扇剩余寿命预测方法，其特征在于，所述基于所述位移载荷谱和预设系数，确定所述实验风扇所受的波动应力均值和波动幅值均值，包括：

3.根据权利要求2所述的风扇剩余寿命预测方法，其特征在于，所述基于所述波动应力均值、所述波动幅值均值，以及所述实验风扇材料的疲劳曲线，确定所述实验风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值，包括：

4.根据权利要求1所述的风扇剩余寿命预测方法，其特征在于，还包括：所述预设系数的确定方法；

5.根据权利要求4所述的风扇剩余寿命预测方法，其特征在于，所述基于所述位移载荷谱和所述工作时长与所述故障风扇对应各所述工况的单位时间寿命损伤值间的关系，确定对应于每个所述故障风扇的预选系数，包括：

6.根据权利要求5所述的风扇剩余寿命预测方法，其特征在于，所述预设系数的确定方法还包括：

7.一种风扇剩余寿命预测系统，其特征在于，包括：

8.一种风扇，其特征在于，包括如权利要求7所述的风扇剩余寿命预测系统，或采用如权利要求1至6任一项所述的风扇剩余寿命预测方法进行剩余寿命预测。

9.一种作业机械，其特征在于，包括如权利要求8所述的风扇。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的风扇剩余寿命预测方法。

技术总结
本发明提供一种风扇剩余寿命预测方法、系统、风扇及作业机械，属于风扇技术领域，其中方法包括：获取待测风扇在各工况下的已运行时长；基于已运行时长和待测风扇对应各工况的单位时间寿命损伤值，确定待测风扇的剩余寿命；单位时间寿命损伤值通过以下方法确定：获取在各工况下实验风扇的目标叶片在单位时间段内的位移载荷谱；基于位移载荷谱和预设系数，确定实验风扇所受的波动应力均值和波动幅值均值；基于波动应力均值、波动幅值均值和实验风扇材料的疲劳曲线，确定实验风扇对应各工况的单位时间寿命损伤值，即单位时间寿命损伤值。本发明用以解决现有技术中因获取风扇叶片的负载和应力运行数据较为困难，所造成的风扇剩余寿命预测困难的问题。

技术研发人员：卢明波
受保护的技术使用者：上海三一重机股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15