离网型风力发电机组 第3部分：风洞试验方法（GB/T 19068.3-2003）

　　1范围

　　本部分规定了离网型风力发电机组风洞试验的方法。

　　本部分适用于风轮扫掠面积不大于40m2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。

　　2特号和缩略语

　　2.1符号

　　2.2缩略语

　　机组

　　离网型风力发电机组。

　　3试验条件

　　3.1试验风洞

　　风洞试验段最小风速不大于2m/s，最大风速不小于15m/s；1min内，试验段脉动风速的最大值与最小值之差小于0.2m/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0.2m/s；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15℃/h；试验段中心区域湍流度不大于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，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/s-20m/s；

　　测量误差：0.1m/s；

　　安装位置：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：-20℃~60℃；

　　测量误差：0.5℃；

　　安装位置：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：80kPa-108kPa；

　　相对误差：1%；

　　安装位置：在风洞试验段内或其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定转速的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；

　　精度等级：不低于0.5级。

　　f)力(力矩)传感器

　　测量范围：不大于试验机组风轮额定载荷的10倍；

　　相对误差：0.5%。

　　g)角度传感器

　　测量范围：-120°-120°；

　　测量误差：0.5°。

　　h)负载

　　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。

　　4试验方法

　　4.1风轮起动风速试验

　　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风轮起动力矩试验

　　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(轮毅或联轴器)上的扭矩或切向力。测量切向力时，起动力矩按式(2)计算。

　　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。

　　4.7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风轮空气动力特性试验

　　4.9.1风能利用系数、推力系数试验

　　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。

　　4.10试验中断

　　试验过程中，当发生以下情况之一时应中断试验：

　　——试验机组出现故障，不能保证安全运行时；

　　——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：

　　——试验结果与预期值存在明显差异时；

　　——试验机组出现故障，不能保证其正常运行时；

　　——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)、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前宫

　　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，各传感器安装情况等内容。

　　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其他

　　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。