GB T 19068.3-2003 离网型风力发电机组 第3部分;风洞试验方法.pdf

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1、GB/T 19068.3-2003 前言本部分是根据GB/T1. 1-2000标准化工作导则第l部分=标准的结构和编写规则的要求编写的。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国风力机械标准化技术委员会归口。本部分起草单位g中国空气动力研究与发展中心。本部分主要起草人g张晖、贺德馨。皿GB/T 19068.3-2003 冒l言利用风洞进行风力发电机组试验，具有试验项目多、试验周期短、试验结果可靠的特点，目前已大量应用于离网型风力发电机组检测。为规范试验方法、提高试验质量，特制定本部分。凹GB/T 19068.3-2003 离网型凤力发电机组第3部分:凤洞试验方法范围本部分规定了离网型风力发电

2、机组风洞试验的方法。本部分适用于风轮扫掠面积不大于40旷的离网型风力发电机组风洞试验，其他形式的风能转换装置也可参照使用。N N A m m N 0 m No m romin-I W W PaJ Pa m m2 m2 K V m 0.-1 m 0.-1 风轮扭矩系数未经洞壁于扰量修正的风轮扭矩系数风轮风能利用系数未经洞壁干扰量修正的风轮风能利用系数风轮推力系数未经洞壁干扰量修正的风轮推力系数风轮切向力风轮推力，顺风轮轴线指向后机组控制器输出端电流切向力作用线与风轮轴线垂直距离风轮中心与试验段横截面几何中心间距离风轮扭矩风轮起动扭矩风轮转速海拔1000m标准大气条件下的输出功率海拔1000m标准

3、大气条件下的风轮机械输出功率风洞试验段静压风洞试验段速压风轮半径风洞试验段横截面积风轮扫掠面积风洞试验段静混机组控制器输出端电压风洞试验段风速机组额定风速风轮阻塞效应修正因子机组效率叶尖速度比符号和编略语号符山队G户问GhnhnhILF吨MMnPD叫丸qRQ吨句TLUVV川市Aq2 GB/T 19068.3-2003 3.141 592 6 p 风洞试验段空气密度po 海拔1000m标准大气密度，取向=1.111 kg/m 2.2 缩略语机组离网型风力发电机组。3 试验条件3.1 试验凤洞kg. m-3 kg. m叮风洞试验段最小风速不大于2m/s.最大风速不小于15m/s; 1 min肉，试

4、验段脉动风速的最大值与最小值之差小于o.2 m/s;试验段中心横截面80%的面积内的最大速度与最小速度差不大于0.2 m/盯试验段中心横截面80%的面积内局部气流偏角不大于0.5.;试验段内气流温度变化率不超过15C/h;试验段中心区域漏流度不大于0.5%。3.2 试验机组3.2.1 试验机组风轮扫掠面积不应大于试验段横截面积的25%。3.2.2 试验机组应包括风轮总成、发电机、回转体总成、尾舵总成、输出电缆、控制器等。机组支架可与正常使用机组支架有所不同，但不应影响机组正常工作。3.2.3 试验机组应随附有关的技术数据、图样和安装使用说明书。3.2.4 若试验机组是从用于销售的机组中抽取的，

5、还应随附产品合格证、产品检验抽样单、用户使用说明书等。3.3 试验仪器试验中所使用的仪器、仪表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(仪器制造厂或标准试验室)进行校验。仪器、仪表应符合下列要求。a) 风速传感器测量范围.2m/s20 m/s; 测量误差.0.1m/s; 安装位置2在风洞试验段流场均匀区内或其他能反映风轮处风速的位置。b) 温度传感器(大气温度计)测量范围.-20C60C;测量误差.0.5C; 安装位置z在风洞试验段内或其他能反映试验段内大气温度的位置。c) 压力传感器(大气压力计)测量范围.80kPa108 kPa; 相对误差:1%;安装位置=在风洞试验段内或其

6、他能反映试验段内大气压力的位置，d) 转速传感器测量范围:不小于试验机组风轮额运转速的2倍;相对误差:1%。e) 电流、电压、电功率传感器测量范围:不小于试验机组额定值的2倍p精度等级z不低于0.5级。f) 力(力矩)传感器测量范围2不大于试验机组风轮额定载荷的10倍多相对误差.0.5%。g) 角度传感器测量范围3一120120，测量误差.0.5。h) 负载G/T 19068.3-2003 负载宜使用电阻型负载器，应可连续调节大小，负载额定功率不小于试验机组额定功率的4倍。i) 指示仪表各类传感器配用的指示仪表的测量范围、精度等级、误差范围等应与相应传感器相同。3.4 机组安装试验机组安装应满

7、足机组随附技术文件要求，并用试验负载器代替机组负载。安装后机组风轮中心应与试验段横截面几何中心重合，两者间的距离应满足式(1)要求，如图1，Lss O. 05 .;s: ( 1 ) / /, 且直+4 试验方法4.1 凤轮起动凤速试验上嗣壁t 盟主川试验机组风向斗后机轴线卢壁/ 图1机组在凤洞中安装位置在试验机组空载、风轮处于自由、迎风状态下，起动风洞，逐步提高风速，记录风轮转动一周时的风速。重复上述步骤三次，取其算术平均值为机组风轮起动风速。4.2 凤轮起动力矩试验在试验机组无尾舵、风轮处于自由、迎风状态下，起动风洞并稳定风速在风轮起动风速下，测量风轮轴(轮载或联轴器)上的扭矩或切向力。测量

8、切向力时，起动力矩按式(2)计算。Mo = FLL .( 2 ) 重复上述步骤三次，取其算术平均值为机组风轮起动力矩。4.3 调向性能试验在试验机组风轮轴线偏离风洞轴线15。状态下，起动风洞，逐步提高风速，记录机组开始调向时的风速。重复上述步骤三次，取其算术平均值为机组迎风风速。4.4 额定状态试验在试验机组风轮处于自由、迎风状态下，起动风洞并稳定风速至机组的额定风速下，调节试验负载使机组控制器输出端输出功率最大，当风轮运行稳定后测量风轮转速、控制器输出端输出电压和电流，按式(3)式(的计算试验机组输出功率和效率。p=夜耘v=在可pp=色些1P ( 3 ) .( 4 ) . ( 5 ) GB/

9、T 19068.3-2003 2P 可=孟F写.a.(们重复上述步骤三次，分别取P和币的算术平均值为机组额定功率和机组效率。4.5 功率输出特性试验在试验机组风轮处于自由、迎风然态下，起动风洞并稳定风速至各试验风速，调节试验负载使试验机组控制器输出功率最大，当风轮运行稳定后测量控制器输出端输出电压和电流，按式(5)计算机组输出功率.试验风速不大于1.5倍机组额定风速时，相邻两试验风速间隔宜为1m/s，风速大于1.5倍机组额定风速时，相邻试验风速间隔宜为2m/s，最小试验风速应为起动风速，最大试验风速应为以下各项约束的最小值2-风洞保证安全运行的最大风速g-一机组保证安全运行的最大风速，重复上述

10、步骤三次，分别取各试验风速下机组输出功率的算术平均值，给出机组输出功率随风速变化的曲线，如图2.P/W V/m.s-1 固2机组功率输出特性曲线4.6 偏航试验固定试验机组风轮轴线与风洞轴线的夹角至规定的风轮偏角或仰角，起动风洞并稳定风速至各试验风速，调节试验负载使试验机组控制器输出功率最大，当风轮运行稳定后测量控制器输出端输出电压和电流，按式(5)计算机组输出功率。试验风速选取应符合4.5的规定。改变风轮偏角或仰角，重复上述试验，给出机组在不同风轮偏角或仰角下输出功率随风速变化的曲线e4.7 调速特性试验在试验机组进行功率特性输出试验和偏航试验时，同时测量风轮转速，并绘出风轮转速随风速变化的

11、曲线。对采用风轮偏侧式调速机构的机组，进行功率特性输出试验时还应同时测量风轮偏角或仰角，并绘出风轮偏角或仰角随风速变化的曲线。4.8 空载电压特性试验在试验机组空载，风轮处于自由、迎风状态下，起动风洞并稳定风速至各试验风速，当风轮运行稳定后测量控制器端输出电压。试验风速选取应符合4.5的规定。重复上述步骤三次，分别取各试验风速下机组输出电压的算术平均值，给出机组输出电压随风速变化的曲线。4.9 凤轮空气动力特性试验4.9.1 凤能利用系数、推力系数试验GB/T 19068.3-2003 风能利用系数宜采用测量风轮扭矩及转速的方法(定转速法)获得，也可采用变转速法或其他方法测量。不同试验方法获得

12、的结果不一致时，以定转速法试验结果为准。推力系数采用测量风轮推力的方法获得。在试验机组无尾舵，风轮迎风状态下，起动风洞并稳定风速至机组额定风速，调节试验负载得到不同的风轮转速，在每一转速下风轮稳定运行60s后，同步测量风轮扭矩、推力、转速，每个测点采集间距宜10s15 s，各通道采样频率宜大于600Hz，将测量的载荷转换到风轮轴系，按式(3)、式(4)及式(7)式(10)计算试验机组的A、CMc、Cpc和CTOC, = .m: 30 V CM. = _2!. M, - pS wRV . ( 7 ) .( 8 ) Cpo = CMI( 9 ) CT。p_ .r.-T一(10 ) c pV 5w

13、在高风能利用系数的叶尖速度比范围内取35个测点，按上述步骤重复三次，取各次测量的最大风能利用系数的算术平均值为机组风轮最大风能利用系数未修正)。改变机组风轮偏角或仰角，可测量风轮在不同偏角或仰角时的风能利用系数和推力系数。对转速相对稳定的风轮，可在不同风速下进行测量，以获得不同的叶尖速度比。测量前应调节试验负载使机组输出功率最大。由于风轮在风洞试验段形成堵塞作用，在风洞试验段中进行风能利用系数测试时应对洞壁干扰量进行修正。在闭口试验段进行试验时，宜采用壁压信息修正法进行修正;当机组风轮扫掠面积不超过风洞试验段横截面积的8%时，可按式(ll)式(14)进行修正。c ez-E ( 11 ) 45,

14、 CM CM = -. -.- M-百丰百言CP= -P 江王二百CT = , CTo 一T 百工F.( 12 ) ( 13 ) ( 14 ) 完成上述计算、修正后绘制j(Cp，曲线，如图LC, 图3凤轮空气动力特性曲线4.9.2 凤轮机械输出特性计算用4.9.1获得的j(Cp，)曲线，分别取风速3m/s、4m/s、5m/s、Vpm/s，按式(1日、式(6)计GB/T 19068.3-2003 算出风轮转速和机械输出功率=30V n=一-一R ( 15 ) P N =阳SwRVCp/2.(16 ) 绘制不同风速下机械输出功率随风轮转速变化的曲线族，连接各曲线顶点即是风轮机械输出特性曲线，如图4

15、。岛IW图4凤轮机械输出特性曲线4.10 试验申断试验过程中，当发生以下情况之一时应中断试验g一试验机组出现故障，不能保证安全运行时pn/r.min-I 试验设备出现故障，不能保证安全运行或试验结果可靠性不能保证时;试验环境异常，不能保证试验机组或设备安全和正常运行时。试验过程中当发生以下情况之一时，经试验委托方与试验承担方协商可中断试验=一-试验结果与预期值存在明显差异时;一试验机组出现故障，不能保证其正常运行时s一一-试验委托方或试验承担方认为有必要中断试验时。试验中断后应尽快恢复试验状态，以继续进行试验或重新试验。5 试验报告格式和内容5.1 格式5. 1. 1 封面封面应包括试验报告名

16、称、编写报告单位和日期等。编写报告单位应署全称，与日期一起位于封面正下方。5. 1. 2 封二封二应包括以下内容报告名称、报告编号、试验日期、试验负责人、主要参试人员、报告编写日期、报告编写人(职务或职称人校对人(职务或职称)、审核人(职务或职称)、批准人(职务或职称)等。5.2 报告内容5.2.1 前言应包括任务来源，试验目的，试验时间等内容。5.2.2 试验机组应包括试验机组简介，依据设计或制造厂商说明书列出主要技术参数和特点等内容。5.2.3 试验设备应包括试验风洞简介，主要仪器、仪表、装置的名称、型号、规格、精度等级、检验日期，各传感器安装GB/T 19068.3-2003 情况等内容

17、。5.2.4 试验项目应包括试验项目名称、试验条件等内容。5.2.5 试验方法应包括试验方法简要描述及执行的有关标准代号、名称等内容。5.2.6 试验结果应包括必要的原始数据，经整理、修正、计算和处理得到的试验结果，必要的特性曲线，对试验结果进行的必要分析和讨论等内容。5.2.7 结论结论要科学、真实、可靠，并对试验过程中所发生的问题进行分析，提出改进意见和建议。5.3 莫他报告中应附有试验照片。试验发生中断，必须在报告中明确中断原因，继续试验的时间和情况。重要故障应有较详细的情况说明和处理办法。GB/T 19068.3-2003 参考文献1J 波普A低速风洞试验彭锡铭等译.北京z国防工业出版社.19772J 贺德馨，江桂清.风力机风洞试验洞壁干扰修正研究(中国风能论文集).北京2万国学术出版社.1992.13l 日B1199-91 高速风洞和低速风洞流场品质规范.