【国家标准(GB)】 风力机设计通用要求

UDC621.548
中华人民共和国国家标准
GR/T 13981-92
风力机设计通用要求
Design general reguirements
for wind energy conversion system1992-12-17发布
1993-07-01实施
国家技术监督局发布
中华人民共和国国家标准
风力机设计通用要求
Ixsign geaernl rerutrements
Torwind eaergy cnntersionsystem1主距内容与适用范围
GB/1 139B1—92
人标准规定了风力机的主要没计原则和使月坏照，裁，气动改计，结构设计等方面的设诈要求。五标准适甜于中小形求平轨风力机的计。其他类型的风力机设计可参照使用。2引用标准
GB8974风力机术语
3术估、特号
设让时采用的术逆应荐会GS?4的规定，3. 2 符号
D——风直径：
风党实度；
一风轮叶片数，
叫尖速度比：
标注大气培度，
风能利用系数：
扭系数：
轴间推力系数！
白距；
定功率
安全风遍：
新定风速：
刺向风速变化量：
平均风速
血中的风速；
x间风速增的中间值：
V-高意H处的遮；
-送高处的风理；
国家技术监督局1992-12-17批准1993-07-01实施
—年输山能垫
4没计总刷
2.1成其在足格和刚度
2.2应兵有良好药工去性和经铲坐，GB/T13981
应点有高的可益性和良业的使用维扩性.3
4. 4应兵有好的性能：
系统总效率高：
下4风连范用宽；
出视，当讯传愉影附；
萨低；
主重羟。
4.5应满足坏境录件要求。
5环境条件
风力机的议计应考虑对其生能、快月和变全有影的的口然坏境录件。5.1大气泰件
5.1.1标准大气参效（游平面）
正力=101. 225 P
1,-_5C (或 T=286. 15 K)
谢度=2.225kg/ml
5. 1. 2温度
泌计对所考患的环境温游范固一般为一43～一40℃，5. 1. 3源
风力机的设计应专虑湿度的账响5.2盐
风力机!的设计应考虑些雾的：
风力机的设计应考志积雪和结冰的影响。5.4欧尘
风力机的改升应考虑妙尘药影响。5.5击
风力机的设计应考雷击药影响。56自然
风力析的设计应卡虑自然风持性，5-6风速频率
风速幸出年风赖肯线推述，会测献曲载由风场对风力进行统，分析按布尔分布或瑞利分右轮出。典型的年风物线如医1所示。5.6.2风剪切
《事）
风剪切数学模型为：
GA/T13981—92
事尔分事由悦
顺本小叮直方图
典型的年风频曲线图
戏中，—高度H处的风速m/s:
参照高度I：处的速m/B
离地面高度.1
一参照高度，一般H为
考虑地面粗摘岛影酮的指数，4的取值范困参照在1.表1
“洋（市面砂地）
一般不择（短节电证系地多村）不平阵（树林、市）免费标准bzxz.net
非写不平择（战区，高人建须）5.6.3阵
5.6.3-1最大国时风地
Ma、m/9
0. 10--0.13
0. 13--0. 20
0. 20-- 0.27
0. 27-- 0. 40
最大瞬时风速等于平均风速与阵风函了的乘积，阵风四子一般取1.5~-1.？5.6.3.2抽问风连变化臣
轴问风速套比量按式(2>计：
2V =1 (0.5 -~ 0. 7>P
文中：4
成风速华化m；
P——平均风速，m/6
5.6.3.3问变化仰
风向变化角有土\~二45°。
5-6.4安垒风逆
G/T 13981-92
安全，4这消海地区收50m/s.内附地x度40m/s5.7头他环境条件
风力机的设计还应专虑移菌、紫线、酸前、空气行染作用等环境条件的影响。E气动设计
6.：主要参数选取
6.1.1可人风速和颖定速
风力发自机组的切人风独定不按表2选取，文源求机组的切人风迹和新定风速安表3选取。
划人凡选:不大十)
机红制定功
药定风送
划人,下大于
新空式整
人凡产大）
风统三径
风（不大7-）
停车风递
风力发心机组参教表
1. 5.3- 7.4
风力提水机组参数支
GA/T 13981—92
高速风力机停车风速不低卡18m/，低速风力机停车风速不低于4m/s。6.1.3风轮真径
成力机的轮直径接式（3）确定：D
式中：Ti—风轮直径,血；
F风力析组定功率,W;
一风能利乱率数：
V颜定文速.m/
7—发电机其他工作机效率；
一机换传动系统效率，
6.1.4叶尖逆度比
（3）
6.1.4.1叶尖逆度比和<轮实度是密切相关的.成轮实度与叶片数及叶片的半面形状有关。叶尖速度比与计片数的关系见表4，发度比与风轮实宽的关系见图2。表 4叶类速斑比与叶片数关系
尖逆虚比
TF片数
61.4.2叶类滤座比的取偏同为：f~13
高恶风为机一般最6～8，低速风力机一般不大于3。6.2翼型选择
风力扎叶片的翼型根据下刻原与迹择，g
升比高：
头運平缪：
未力中心随攻用变化小：
型柜对厚度满足结均接计和受力要求：工艺性好。
6.？气动设计方法
GB/T 13961
叶央度比）
图2尖建展比风范密度关系曲
提荐采用惑尔述让切：设让方法或在此方法主加以改进的可定的设计方法，通过计尊确叶片的气动外形（叶片的迅验单、恶长、剂而孕质错度叫的分布）收颈定叶尖速度比。6.4风力机气动性能券
设计时应计势
a：以能利间系数r5
拉短系数“
风轮轴向摊力系数：：
尖速度比。
6.5风力机年输出能盘
风列年节日能量效式计算：
E-(876!)
一年范房能站，Wh
中：E-
1—区宜风速增基的户间值，m/sPr-对应于风遗的功率,kw
7，—年平与风速，m/s
F平均买追m/s
-(g]0]-x[-()
6. 6风力机性能的表示方法
风力机性能由下列关系典线表示，GH/T13981-92
以能利用系数，与时速度比并关系由钱a.
不可风迷V的风轮扭短M与风轻转遮的关系线：bh.
输出功率P与风速的关系曲浅：
d，年怖出能量与年平均风速亿，的关系出线，7载荷
承力机设计时应考感不同工沉下书线荷和载荷让算要求，.1不同工次下的载芯
7.1 1止常T作
风力机在工作风速范用内正带工作时所受的载荷，这是风力机范基本萃：a风机赖定况下的载荷
：风违接区间取为书当时的载指：c、获1：年态命确定带荷的循环次数。7.7.2正常T年逆阵风
风力机在工作风理范用内上案二作突滑阵风时所受的裁荷：：风小凯在额是工记时窦遇风所变的较荷：h，风速接近培车风速，不力机轻速态变返降风所受的较荷，7.1.3运行中出现战障
风方机企运行中出现故障叫起的载价，放险性况有：无负载习起过速时的载荷；
买许的类归负或时的载荷：
风系转运控制系统故障时防教传：调向机构故降时的我荷：
传动系统故障听的载师，
最人风述
风力机倍车时，遵量大风时的教：风力扩在慢到法恋时，退版大风时的载荷。7.1.5应急制车
网力机应急刹车时持线荷。
7. 1. 6 运输,安装、间试
以.小机运辆.安套，调试过程中作月在零部件上的载荷7.2戴荷计算要求
车计将听，应考感压抢和全机的气动载荷，惯性载荐，重力我荷和尼载荷。到给出的每种一况下的载荷，均应考虑；风速变：
风轮转速变化：
叶片浆距变化
风轮迎风减度知方可的变化：
阵风效应，
叶片运能门风轮整转轴倾布的影响风力机及安金机构所处妆感
h.塔影效应：
剪切。
GB/T 13981 92
注：对不上于w的风力机可不考想I和的塔中。7.2.3苦结的代载尚作平下产生的变彩暖均收变了费荷的大小和分时，则应考遥变形的影。8强度壮则
8.1安含系数
第7举所述载尚均为使用载荷，没计裁荷是使用载劳乘以安全系数，.一般部件的安全系数取1.5，对下取要接头，铸件和焊接件等关健零部件，其安全系数消应适当增大。
8-7材料机槛性临
材料的机械性能应根据有关标准的规宣选用，凡尘现行标准中未列户的材料（持则已复合材料），其生能应经试酸验证后方可使用：.3强度要求
8.3.1一般要求
应通过可鼎的分析方法和试验检证，证变风力机各部件能满足够强度要求和动驾度要求。8.3.2静强度要求
在设计破以载有作用下，各件结构的应力应不韶过材料的吸限应力，应不账间风力机的安全利使。
8.3.3动强度要求
用安全寿命设计典圳设计的部件，应保证在使用升命期内不发生疲势破坏，采用损伤等限收计原则设十的部件，成综合考虑材料应力水平邓结构形式，以减少由」点发现的缺陷，整纹或损恢的扩展而逆成风力机破坏。
9结构设计
5. 1 一短要求
S.1.1应来取保护措施候证风力机在见定药使用环境条件，弃其寿向期内不提环，品.72整架证网小机与部益生故摩离坏时，不致引起总体版坏S.1.3上左维护中不易接近，难以修或灵换的本部件.应采用安全存命设计原则。S.1.4干在理护中易下检查，修发战更接药部牛，议保尚扭伤客服设计原，选择合适的结构型式和材米.项定报逐内险修周期和安全工作展期安全E.作期X检修周期
9.1.5心风方机的各零帮件，应灵取有效的防属措施S.2安全机构
风小机应计有安全划构.典型的安会机构有，叶片变随机构，风轮偏离风问机构，气动阻力板和剂车机，
9.2.1安全机构应设计为独立的机构，当以力机及部件出现故障时，安全机构应的独立正带工作。9.2.2应没计有两变以上的安全机构，当一寒安机构失灵时·另一变仍能保护风力机不发生破环。9.2.3对不小于1kW的风力机，安全机构应第限制买轮最大T作转连不耀过125%额定转速：对小于1kW的风力机，安全机构应能限制风轮最大工作转速不能过15D%额定转速.9.2.4车机构设计要求
停车时剩车，除应在维焕时能刷生风轮外，还应具有色安全风速范围内利佳风轮的功能，B
GA/T13981-92
6、运行中利车仓法有其他机衡配合.以满足风轮最大功和风花展大工下许转连时内功率消花.保证制伟风获：
“，应急刹车应保证别车机构及土要部件不产生不可修复的求。9.3动力学设计
9.3.14力享分折计9
9.3.1.部件的因有特性：
2轮：
b.探纳系统
平台构菜：
d停动系统
9.3.1.2铠起性：
a动弹生稳定性
b.耳气机械系统定作；
梁然稳定。
9. 3. 2动力学议计要求
文结构设计对应调过可靠的动力学控型，非算分护利成验，刘风力机各系统，部件的动方学特性：相互关系作详细内分所
9.3.2.：在约构设计时，应使风力机各系统，部件的固有损率在全部使月状态下尽量避于微振方版起，以实运不发生有害的和过度能拆动，必要时采月吸娠、减振和取幅等措崛。9.3.7.？应通过分针，计穿和试收来保证风力机及英部件在全部生用状态下不发比题报，发故改其他不稳定现象。
附加说明：
本核作由中长人房共国空短天工业部性出本规准山全国力帖标准化技术委民会店本标准由航空航天工业部受入、“研究所须资胆站，术标作三要起草人苏小光，协减岩、裹俊中，
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