这是你了解的极限载荷吗？
本文摘要（由AI生成）：
详细阐述了风电行业标准中关于极限载荷工况的设置和评估方法。同时，文章还指出了在制定工况表时需要注意的几个大方向，以及极限载荷的统计方法和安全系数的确定。最后，通过举例说明了如何确定最终的极限载荷，并强调了在考虑降载策略时需要考虑对其他工况的影响。
极限载荷这个名词，对于风电行业的技术人员以及学校的风电技术研究生来说并不陌生，但是有些同学对极限载荷的评估方法却并不熟悉，尤其对于研究控制降载的同学来讲，了解极限载荷的评估方法是非常有必要的。今天就专门针对极限载荷的认识跟大家分享下。
1） 从标准入手
在风电行业中，甚至是其他的行业，标准是作为第一要研究的内容，在每个行业都有自己行业的标准，脱离了标准也就失去了评估依据，作为风机载荷的第一标准是什么呢，IEC61400-1或者IEC61400-3,其中-1是陆上风机是最基本的标准，-3是海上风机，但是其中大部分还是参考-1来制定的。除了IEC标准外，还有DNV GL标准，最新版的GL标准基本已经与IEC标准统一了。标准中第六章与第七章详细阐述了风机外部环境参数设置、工况详解等。其中如下表Type fo ana lysis 列中为U即为极限载荷工况（Ultimate），F为疲劳载荷工况(Fatigue)
由于标准中只是明确了工况大类与工况应至少包含的设置，许多详细的设置需要用户自己来制定详细的工况表，这就给许多同学造成困扰，其实在制定工况表，能够把握几个大的方向没问题，基本就不会有错。
1）风速区间应该Bin间隔至少2m/s;
2) NTM，ETM风种子至少6个（机组故障类12个，正常运行6个）；
3）工况应考虑±8的偏航角
4）故障工况应考虑叶片不同方位角0，30，60 ，90；
2）极限载荷的统计方法
在深入分析极限载荷之前，大家有没有想过，每个工况如果有多个风种子，不同风种子的随机性比较大，那极限载荷就取最大值吗？那下次计算出现更大的风种子呢？如果评估你的控制策略，用不同风种子对载荷的影响大小不一，那又怎么办呢？带着这些问题我开始进入极限载荷的评估。
在这里先普及一个概念，方便后续理解：瞬态工况。何为瞬态工况，简单可以解释为非湍流风工况，风速波动可以人为定义，风速具有明显的规律。瞬态工况包含很多，如工况表中的ECD,EWS,EOG等，可有软件IECWind生成，（湍流风由turbsim生成）。
针对NTM，ETM湍流风的工况，为避免出现极限载荷波动过大的情况，标准中通过规定极限载荷的统计方法来实现：
1）如果湍流风为正常发电工况，那么采用每个风种子的极限载荷取平均的方法作为极限载荷(简称mean)；
2) 如果湍流风对应机组为故障工况，那么先对每个风种子的极限载荷从大到小进行排序，取前一半工况的极限载荷的平均值作为极限载荷（简称half-mean）
针对瞬态工况，如果采用IEC61400-1 ed4第四版之前的版本，由于瞬态风没有风种子的差异，都是一样的，那直接取最大值，但是在第四版中加入不同方位角的情况，那么也可以采用不同方位角取平均。
举个简单例子，如上图1.3ETM工况，载荷变量为TowerBaseMxy最大值,风速为3m/s到23m/s ，bin区间为2m/s，每个风速有6个种子，在统计时对每个风速区间的最大值取mean计算（蓝色空心为每个风种子的极值，蓝色实心为平均值），可以看出在9m/s时载荷最大，根据评估方法也就是绿色实心值（绿色实心为1.3工况最大值平均值），大家会发现这个绿色实心计算值并不属于任何一个确定的工况，那如何确定这个工况呢，我们采用一个办法，取距离平均值最近的一个较大载荷的工况作为最终的极限载荷，这样就能在保守的基础上让载荷与工况统一了。
如上图红色箭头1所示，1.3工况计算的平均极值与最终采用的极限载荷不一致，就是由于取最靠近平均值的较大工况导致的，而2所示的1.4工况为瞬态采用老标准，直接取最大值，那平均值也就是和最大值完全一样了。
3）极限载荷的安全系数
标准中规定了不同工况的极限载荷需采用不同的安全系数，安全系数的具体数值可以在标准中查到，安全系数的确定主要是由事件发生的概率确定，对于发生概率较低的事件，可以最低按照1.1，较高概率的事件（工况）按照1.35去评估，当然在有充分依据的情况下可以取两者的中间值。最终的极限载荷就是在计算完成第二部分极限载荷之后再乘以安全系数就好啦。这就要求在考虑降载时，除了考虑本身策略对某些工况的影响，还要考虑对其他工况的影响，毕竟它们的安全系数是不一样的。
