DB15 T 1318-2018 风力发电提水机组技术规范.pdf

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1、 ICS 27.180 F 11 备案号： 57949-2018 DB15 内 蒙 古 自 治 区 地 方 标 准 DB15/T 1318 2018 风力发电提水机组技术规范 Technical specification of Wind turbine water pumping unit 2018- 01 -25 发 布 2018 -04 -25 实施 内蒙古自治区质量技术监督局 发布 DB15/T 13182018 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 技术要求 . 3 4.1 一般要求 . 3 4.2 工作条件 . 3 4

2、.3 性能要求 . 3 4.4 安全要求 . 4 4.5 防 腐要求 . 4 5 标识 . 4 5.1 机组组件的标志铭牌 . 4 5.2 机组标志铭牌及内容 . 4 6 试验条件 . 4 6.1 试验准备 . 4 6.2 试验场地 . 5 6.3 试验装置及设备 . 5 7 试验方法 . 6 7.1 机组安全及其功能试验 . 6 7.2 系统性能试验 . 6 7.3 可靠性试验 . 9 7.4 涂镀层试验 . 9 8 检验规则 . 10 8.1 检验分类 . 10 8.2 检验规定 . 10 9 试验记录格式和内容 . 10 附录 A（资料性附录） 试验记录格式和内容 . 11 DB15/T

3、 13182018 II 前 言 本标准根据 GB/T 1.1 2009标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写的要求编写。 本标准由内蒙古自治区新能源和可再生能源标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：内蒙古工业大学（内蒙古自治区风电技术与检测工程技术研究中心）、内蒙古产 品质量检验院、内蒙古自治区农牧业机械试验鉴定站、内蒙古国飞风力发电开发有限责任公司、水利部 牧区水利科学研究所。 本标准主要起草人：孟克其劳、栗文义、孙广川、宋为民，赵超、贾大江、吴永忠、张 占强、刘博、 王秀玲。 DB15/T 13182018 1 风力发电提水机组技术规范 1 范围 本标准规定了风力发电提水

4、机组（以下简称机组）的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规程、 标识、包装与储运条件、售后服务等方面的内容。 本标准适用于一台机组或多台机组并联功率不大于 100 kW， 额定电压不高于交流 450 V的离网小型 风力发电直接驱动水泵的提水机组。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 3214 水泵流量的测定方法 GB 7947-2010人机界面标志标识的基本和安全规则 导体颜色或字母数字标识 GB/T 12785-2002 潜水电泵 试验

5、方法 GB/T 17646 2017 小型风力发电机组 GB/T 19068.1 2017 小型风力发电机组 第 1部分：技术条件 GB/T 19068.2 2017 小型风力发电机组 第 2部分：试验方法 JB/T 4297-2008 泵产品涂漆技术条件 JB/T 5673-2015 农林拖拉机及机具涂漆 通用技术条件 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 风力发电 提水 机组 wind turbine water pumping unit（ WTWPU） 风力发电 直接驱动交流水泵的提水机组 。 3.2 风力发电机组 wind turbines（ WT） 将风的动能转化为电

6、能的系统。 3.3 连续运行 continuous operation 风力发电提水 机组正常 的 运行状态，不包括启动和停机。 3.4 切入风速 cut-in wind speed 风力发电提水机组 开始 出水 时，对应轮毂高度 处 的最低 平均 风速。 DB15/T 13182018 2 3.5 切出风速 cut-out wind speed 设计的 风力发电提水机组安全 出水工作状态下，轮毂高度处的最高平均风速。 3.6 正常运行 normal operation 在 风力发电提水机组 手册中描述的无故障运行状态。 3.7 输出功率 output power 风力发电提水机组 在 风力发

7、电机 输出端输出的有功功率。 3.8 停机 standstill 风力发电提水机组 停机未运行的状态。 3.9 启动 start-up 风力发电提水机组 从 停机 到 发电 出水 之间的过渡状态。 3.10 额定水功率 rated power 正常运行条件下 风力发电提水机组 设计能达 到的最大连续输出水功率。 3.11 额定流量 rated flow 正常运行条件下风力发电提水机组设计能达到的最大连续提水流量。 3.12 额定风速 rated wind speed 风力发电提水机组 达到额定水功率时，对应轮毂高度处的平均风速。 3.13 测量 流量 曲线 measured flow curv

8、e 按确定的测量程序测试、修正和处理后， 风力发电提水机组提水流量 与风速的函数关系，用 图形和 表格表示。 3.14 测量周期 measurement period 风力发电提水机组的流量曲线 测试中收集具有统计意 义的重要数据的时间段。 3.15 测量扇区 measurement sector 测取 流量 曲线所需数据的风向扇区。 3.16 区间方法 method of bins 将测试数据按照风速间隔区间 分组 的数据处理方法。 注：对于各 区间数据 ，记录采集数与它们的和，并计算各 区间 参数的平均值。 DB15/T 13182018 3 3.17 扫掠面积 swept area 对于

9、水平轴风力发电机组旋转风轮在垂直于旋转轴平面上的投影面积；对于翘翘板式风轮在垂直于 低速轴的平面上的投影面积；对于垂直轴风力发电机组旋转风轮在垂直平面的投影面积。 3.18 轮毂高度 hub height 从地面到风力发电机组风轮扫掠面中心的高度 。 3.19 水泵入口总水头 pump inlet total water head 水泵入口处单位重量的液体所具有的机械能。 3.20 水泵出口总水头 pump outlet total water head 水泵出口处单位重量的液体所具有的机械能。 4 技术要求 4.1 一般要求 4.1.1 风力发电机组、水泵主要部件应符合相应的国家或行业标准。

10、 4.1.2 系统有关配套设备在本标准中未作规定者，应符合国家和行业的相关规定。 4.1.3 机组成套性 ： 1) 机组配套零部件是否齐全，功能是否完 整 ； 2) 审查系统提水能力与适用目标地区风资源间的经济合理性。应根据用户提水流量、扬程的需求 以及当地风资源数据匹配适当功率的风力发电机、水泵和变流调速器。 4.2 工作条件 4.2.1 系统运行的环境温度范围为 -45 45 。 4.2.2 系统耐受的湿度条件应不大于 90 %。 4.2.3 系统正常工况的大气条件为海拔 1500 m 以下。 4.3 性能要求 4.3.1 机组提水扬程不低于适配井的动水位。 4.3.2 机组提水性能评价内

11、容及性能要求： 1） 根据设计要求所适用范围，考核机组流量、效率和风速的关系； 2） 性能评价内容包括切入风速、额定风速、额定流量、最大效率； 3） 机组在额定工况下，其输出应 不小于设计额定水功率； DB15/T 13182018 4 4） 机组在其工作风速范围内不应产生共振。 4.3.3 机组的风力发电机组的性能应符合 GB/T 19068.1 的性能要求。 4.3.4 可靠性要求 机组部件可靠性应符合国家或行业相应标准中的可靠性要求。 使用可靠性系数来描述机组可靠性， 机组的平均首次故障前时间应不小于 1500 h。 4.4 安全要求 4.4.1 机组的风力发电机组的安全防护应符合 GB

12、/T 17646 的要求。 4.4.2 机组正常运行时不超过最大工作转速，且在切出风速下能自动或人工停机。 4.4.3 在机组发生故障紧急停机时，机组所有刹车装置应自动按程序投入。 4.4.4 系统电力线路、电气设备、控制柜外 壳及二次回路之间的绝缘电阻应大于 2 M。 4.4.5 机组的塔架应有可靠的接地装置，其接地电阻应小于 4 。 4.4.6 机组应配备必要的消防设备、应急设备和安全标识。 4.5 防腐要求 4.5.1 风力发电机组涂镀层应符合 JB/T 5673 2015 中 TQ-2-1-DM 的规定。 4.5.2 水泵涂镀层应符合 JB/T 4297 的要求。 5 标识 5.1 机

13、组组件的标志铭牌 机组各组成部件应具有各自的标志铭牌并符合相应标准规范的要求。 5.2 机组标志铭牌及内容 5.2.1 机组的铭牌应设置在易观查的部位，应包括： a）制造（集成）厂家； b）系统名称； c）风力发电机组额定功率（ kW）； d）控制 /变频调速器输出功率、电压、频率； e）机组配套水泵额定功率（ kW）； f）机组额定风速（ m/s）； g）机组额定流量（ m3/s）； h）机组额定水功率（ kW） i）出厂编号（或批号）； j）生产日期。 5.2.2 机组电线电缆、母线、导体等的颜色和标识应符合 GB 7947 2010 的规定。 DB15/T 13182018 5 6 试验

14、条件 6.1 试验准备 6.1.1 测试前，送样单位应向试验机构至少提供下列技术参数或资料： a）待测系统配套的风力发电机应提供依照 GB/T 19068.2 进行测定的功率特性数据表（或特性曲线） 及应具有的检测报告； b）待测系统配套的潜水泵 提供应具有依照 GB/T 12785 测试的功率特性曲线和效率曲线。 6.1.2 试验开始前应按照使用说明书的规定对样机进行调整和保养，使机组具处于良好的工作状态， 试验过程中不得随意更换零部件。 6.1.3 测区内应无明显障碍物，地势平坦开阔，测区内主风向持续稳定。环境温度一般为 -45 45 ，试验水温应为 0 40 的清水。 6.2 试验场地

15、试验场地具体要求如下： a） 应在测试场地待测机组附近竖立测风塔，以确定驱动机组的风速。 b） 具有满足试验需要深度的水井或能够模拟一定深度水井特性的试验装置。 c） 测量扇区应排除有明显障碍物和其它机组的方向 （测试区如果 有明显障碍物 ，安装 风向标 来筛 选有效测量扇区 ） 。 6.3 试验装置及设备 6.3.1 试验装置 机组试验示意图如图 1所示，应采取有效措施保证通过测量截面的液流具有如下特性： a）轴对称的速度分布； b）等静压分布； c）无装置引起的涡旋。 DB15/T 13182018 6 控 制 器 变 频 调 速 器 测 试 系 统 水 压 力 传 感 器 流 量 传 感

16、 器 1 风 速 计 等 气 象 传 感 器 2 流 量 调 节 阀 4 水 井 5 潜 水 泵 3 水 池 图 1 机组试验示意图 6.3.2 试验测试系统 测试 系统用于收集测量数据并存储预处理数据， 为满足要求的测量精度，模数转换 （ A/D） 分辨率 最低应为 12位， 每个通道的采样速率至少是 1 Hz。 测试系统设 备准确度的要求见表 1。 表 1 测试系统 的要求 部件 测量范围 准确度要求 电压传感器 符合机组电压范围 1.0 级 电流传感器 符合机组电流范围 1.0 级 风速 0.3m/s 30m/s 0.5m/s 风向 0 359 0.25% 环境湿度 10% 95%rh

17、3% 环境温度 -50 60 1 大气压力 0 kPa 110kPa 1% 流量传感器 符合机组流量范围 1.0 级 水压力传感器 符合机组压力范围 0.4 级 A/D + 数据采集系统 符合传感器输出范围 1 % FS 测 试系统的 信号处理环节是将这些传感器与用于信号 采样的数据采集系统相连，各部件功能如下： a） 电功率的测量应采用功率测量装置（例如：功率变送器），并基于每相的电流和电压进行 ，电压 传感器（互感器）和电流传感器（互感器）是测量系统的传感器。 b）风速仪和风向仪 应定位在距风力发电机组 2 至 4 倍风力发电机组风轮直径之间，推荐使用 2.5 倍风力发电机组风轮直径的距离

18、； 风速仪 应安装在所选的测量扇区。 c）大气温度、湿度、压力等传感器用于测量空气密度。 d）流量、压力等传感器用于测量机组流量和扬程。 DB15/T 13182018 7 6.3.3 试验设备标定校验 试验中 所使用的仪器、仪表，传感器均应在计量部门检验合格的有效期内，允许有一个二次校验源 （仪器制造厂或标准实验室）进行校验。 7 试验方法 7.1 机组安全及其功能试验 对机组配套风力发电机组和控制 /变频调速器 进行保护功能试验，在系统正常泵水（流量达到标称 流量 90%以上）的情况下，断开 控制 /变频调速器 输出侧电源，观察并记录风力发电机组刹车投入状况或 切入卸荷状态。 7.2 系统

19、性能试验 7.2.1 数据采集 按照 6.3内容安装好试验装置及设备，对切入风速至 15 m/s之间，每个 1 m/s风速区间至少应同步采 集 30 s至 60 s连续测量平均的时间序列 数据组，包括功率、转速、流量、扬程测量数据； 数据应该以 1 Hz 或更高的采样速率连续采集。 大气温度、湿度、压力 可以用较低采样速率采集，但至少每分钟一次。数 据采集系统应储存采样数据， 以及流量 数据的以下统计值： a） 平均值； b） 标准偏差； c） 最大值； d） 最小值。 数据应持续采集，直到满足 测试数据库 的要求。 7.2.2 数据筛选 应确保只有在 机组 正常运行下采集的数据用于分析，且数

20、据没有被破坏，下列情况下的数据组应从 数据库中剔除： a） 风速以外的其他外部条件超出 机组 的运行范围； b）机组 故障引起 系统 停机； c） 在测试中或维 护运行中人工停机； d） 测量仪器故障或降级（例如，由结冰引起）； e） 风向在规定的测量扇区之外； f）其他系统没有出水情况 7.2.3 数据库 所选数据组采用区间法存储。所选数组应覆盖从切入风速 至 15 m/s之间 。风速范围划分为以 1 m/s 整数倍的风速为中心，左右各 0.5 m/s的连续区间。当满足下列条件时，数据库认为是完整的： a） 每一个区间至少包含 10 min 的采样数据； b） 数组应覆盖从切入风速 至 15

21、 m/s 之间 的有效数据点。 7.2.4 流量与风速特性曲线 DB15/T 13182018 8 流 量与风速特性曲线应是 在某一扬程下 测量 流量 数据 ， 用 “区间法 ”确定 曲 线 ，即用 1.0 m/s的区间 ， 依据 公式（ 1）、（ 2） 对每一风速区间计算风速平均值和 流量 平均值得到： iNj jiii VNV 1 ,1 （ 1） iNj jiii QNQ 1 ,1 （ 2） 式中： iV 第 i个区间的平均风速 ，单位为米每秒（ m/s） ； jiV, 第 i个区间数组 j的风速 ，单位为米每秒（ m/s） ； iQ 第 i个区间的平均 流量，单位为千克每秒（ kg/s）

22、 ； jiQ, 第 i个区间数组 j的平均 流量，单位为千克每秒（ kg/s） ； iN 第 i个区间内 30s至 60s连续测量平均的时间序列数据组 的数目。 根据机组测试数据库，作出流量与风速特性曲线，确定切入风速、额定风速、额定流量。流量的测 试方法按 GB/T3214进行。 7.2.5 扬程的测量 7.2.5.1 离心泵的扬程按公式（ 3）（ 5）进行计算： 水泵入口总水头： ggpZH w 2 21 1 111 （ 3） 水泵出口总水头： ggpZH w 2 22 2 222 （ 4） 水泵扬程： 12 HHH （ 5） 式中 : H 扬程，单位为米（ m）； Z 到基准面的距离，单

23、位为米（ m）； p 压力，单位为牛顿每平方米（ N/m2）； DB15/T 13182018 9 w 水密度，单位为千克每立方米（ kg/m3）； g 重力加速度， 9.8m/s2； 水的流速，单位的为米每秒（ m/s）。 下标“ 1”代表泵入口截面，“ 2”代表泵出口截面。 7.2.5.2 第 i 个区间的平均 扬程计算 对于潜水泵， 0=1Z 、 0=1 ， 0=2p 为水泵基准面到水面的液体压力。 第 i 个区间的平均 扬程 是对数据组用 “区间法 ”确定的，即用 1.0m/s 的区间 ，依据下式对每一风速区间计算 扬程 平均值得到： iNj jiii HNH 1 ,1 （ 6） 式中

24、： iH 第 i个区间的平均 扬程，单位为米（ m）； jiH, 第 i个区间数组 j的平均 扬程，单位为米（ m） ； iN 第 i个区间内 30s至 60s连续测量平均的时间序列数据组 的数目。 7.2.6 机组效率与风速特性曲线 与流量测试同步进行，按式（ 7）、式（ 8）进行机组效率的计算。 3,2 iiwati AVP （ 7） 3-, 10g iiiwat HQP （ 8） 式中： i 风力发电提水机组 第 i个区间的平均 效率，用百分数表示 %； iwatP, 第 i个区间的平均 输出水功率，单位为千瓦（ kW）； 空气密度，单位为 千克每立方米（ kg/m3）； A 风轮迎风面

25、积，单位为平方米（ m2）； iV 第 i个区间的平均风速 ，单位为米每秒（ m/s）； g 重力加速度， 9.8m/s2 ； DB15/T 13182018 10 iQ 第 i个区间的平均 流量，单位为千克每秒（ kg/s）； iH 第 i个区间的平均 扬程，单位为米（ m）； 按照机组输出特性的测定 要求，作出机组效率与风速特性曲线，确定机组最大效率。 7.2.7 试验数据剔除不满足的数据后，按 区间法 进行算术平均处理并记录于附表 A.1 中。 7.3 可靠性试验 使用可靠性系数按公式（ 9）计算： %1 0 0 MW WTT TK （ 9） 式中 : K 使用可靠性系数，单位为百分数（

26、 %）； WT 累计工作时间，单位为时（ h）； MT 累计故障时间，单位为时（ h）。 7.4 涂镀层试验 涂镀层试验依据 JB/T 5673、 JB/T 4297 相关内容进行试验， 采用目测或辅以必要的工具，检查系 统关键零部件 涂镀层应表面光滑、牢固程度，色泽一致性 。对于使用环境条件严酷的系统，其涂镀层试 验可依据相关标准进行试验。 8 检验规则 8.1 检验分类 检验一般分为出厂检验和型式试验。 8.2 检验规定 构成每套系统配套的风力发电机、水泵、控制 /变频调速器等所有部件均应由制造商进行出厂检验， 并提供出厂检验合格证。集成为系统后不需进行出厂检验。凡属下列情况之一者，应进行

27、型式试验： a） 新产品定型鉴定时； b） 制 造商第一次试制或小批量生产时； c） 正常生产但距上次检验已过三年，或停产超过三年恢复生产时； d） 产品的结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品质量或性能时； e） 质量监督机构、制造商或用户对产品重量质量或性能发生异议时。 9 试验记录格式和内容 DB15/T 13182018 11 编写试验记录格式和内容参见附录 A。 DB15/T 13182018 12 A A 附 录 A （资料性附录） 试验记录格式和内容 A.1 格式 A.1.1 封面 封面应写明系统名称、规格，正下方署编写试验单位全称和日期。 A.1.2 封二 报告名称 报告编号

28、 试验地点 试验负责人 试验日期 年 月 日 参加人员 协作单位 出报告日期 年 月 日 拟稿人 审核 专业室 总工程师 A.2 报告内容 A.2.1 前言 对试验样机的试验任务来源、性质和目的、场地、时间及试验简介进行描述： a) 任务来源； b) 试验性质和目的； c) 试验场地概述； d) 试验起、止时间； e) 试验简介。 A.2.2 技术参数和特征 对试验样机综述，特点，依据设计资料或制造厂说明书，列出主要技术参数。 A.2.3 试验依据 DB15/T 13182018 13 试验方法及有关标准代号，名称。 A.2.4 试验用仪器和装置 试验期间所用主要仪器、仪表、装置的名称、型号、

29、规格、精度等级、检验日期，各传感器安装情 况等。 A.2.5 试验条件、数据和结果 按第 7 章所做的试验，分别列出试验项目名称、条件、原始数据、表格。经整理、修正、计算和处 理得出结果。并绘制必要的特性曲线图。 表 A1 风力发电提水机组特性试验记录用表 区间 编号 i 区间 平 均风速 Vi（ m/s） 区间数据 组的 个数 Ni 区间 平均 功率 Pi（ W） 区间 平均 转速 Ri（ rpm） 区间 平均 流量 Qi（ m3/s） 区间 平 均扬程 Hi（ m） 区间 平均 水功率 Pwat， i（ kW） 区间 平 均效率 i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 A.2.6 结论和建议 按有关测试要求，分析试验的数据。结论要科学、真实、可 靠。对机组性能、指标和技术参数按有 关技术文件进行认真的评价，并对试验过程中、考核期中所发生的问题进行分析，提出改进意见或建议。 A.3 其他 较有特色的机组和重要试验，应在报告中附照片。试验发生中断或重要故障，应在报告中明确中断 原因，继续试验的时间和情况。重要故障应较详细地说明情况和处理办法。 DB15/T 13182018 14