JB/T 7323-1994 风力发电机组 试验方法

中华人民共和国机械行业标准JB/T7323-94风力发电机组试验方法1994-07-18发布1995-07-01实施中华人民共和国机械工业部发布中华人民共和国机械行业标准JB/T7323风力发电机组试验方法1主题内容与适用范围本标准规定了风力发电机组(以下简称机组)试验条件和试验方法本标准适用于蓄电池储能、独立运行、并网运行机组的外场(试验场或安装现场)试验,其他型式的风能转换装置也可参照使用2引用标准GB8116风力发电机组型式与基本参数GB8974风力机术语风力机械产品型号编制规则GB10760.1小型风力发电机技术条件GB/T13981风力机设计通用要求3试验条件3.1试验场地3.1.1试验场年平均风速应大于5m/s,最高凤速应不小于30m/s,地势平坦、开阔3.1.2装机位置应能满足机组正常工作的条件,不得在其他机组尾流区做试验。3.2试验样机3.21试验样机应随附有关的技术数据、图样和安装使用说明书3.2.2产品样机应随附产品合格证3.2.310kW及以上的机组可以在安装现场试验3.3试验仪器3.3.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3.3.2仪器、仪表要求a,风速传感器测量范围:0~40m/sz误差范围:±0.5m/s(3~30m/s);安装高度:H±0.1D;安装位置:距塔架中心(2.5~8)D,不在尾流区,见图1(阴影部分)b.风向传感器测量范围:0°~360°;准确度:±2.5°安装高度、位置:同3.3.2a条要求机械工业部199407-18批准1995-07-01实施风速风向计图1风速、风向传感器安装位置注:①D一风轮直径,m②H一风轮中心高度,mc.大气温度计(温度传感器)测量范围:-50~+50℃;准确度:±1℃安装位置;距塔架中心不大于30m以内,距地面高度1.2m的百页箱内d.大气压力计(压力传感器)测量范围:60~108kPa准确度;<3%;安装位置:同3.3.2c条要求。e.转速传感器测量范围:≥1.5倍额定转速;准确度:<2%。f.角度传感器测量范围:0~360°或-20°~90°;准确度:<2%g分压器、分流器、电压、电流互感器测量范围:≥2倍额定值准确度;≤0.5级注所配试验用指示仪表测量范图、精度等级相同h.交、直流功率变送器测量范围:1.5~2倍额定电流准确度:≤0.5级.交、直流电度表测量范围:1.5~2倍额定电流;JB/T7323-94准确度:≤2,5级j,顆率计量范围:2~20000Ha;误差:土1个字k.计时器量范围:≥8760h;计时精度:≤15s/d1.测振仪(加速度计)测量范围:0~2mm准确度:≤2.5级频率响应;2~500H2m.声级计测量范围:40~140dB(A);准确度:≤0.5dB(A);频率响应:0.8~7100Hz;滤波器范围:1~630Hz安装高度:1.5m安装位置:见图2声级计图2声级计安装位置测点基准距离R4按式(1)和式(2)计算平轴机组R=H+D/2…(1)垂直轴机组R。=(H2+D=)/2式中:H2—叶片上端距地面高度,m;D。—叶尖处最大直径,mn,场强仪测量范围:10V/m~1000mV/m;精确度:0.5级4.1空气动力特性试验JB/T7323-944.1.1调向性能测量4.1.1.I风轮静止时,风向偏离风轮轴线15°,测量机组开始调向时的风速,测量三次取算术平均值此值为迎风风速。采用气动、电动、液压迎风机构时,测取调向时机组风轮轴线偏离风向的角度。4.1.1.2记录风向与迎风机构偏转角度随时间变化过程,并绘制曲线4.1.2风轮起动风速测量使风轮空毂,自由状态迎风,测量风轮转动一周时的最低风速,测量六次取算术平均值,测量时风速变化幅度应小于0.5m/s,4.1.3风轮起动力矩测量使风轮空载、自由状态迎风,在起动风速条件下,测量风轮轴(轮毂或联轴器)上的切向力测量六次取算术平均值,测量时风速变化幅度应小于0.5m/s,起动力矩按式(3)计算Mo- FL式中:M—风轮起动力矩,N·m;F—切向拉力,NL—切向拉力作用线与轴线垂直距离,m也可采用扭应变方法测量。41.4风轮空气动力特性测量使风轮空载、制动、迎风,待风向稳定,在4~6m/s任意风速时,松开制动,自风轮起动到同步转速的全过程,连续采样每一秒钟同步测取风速、风轮转速,按式(4)~式(10)计算Cn、AC,并绘制f(CA)、f(C,曲线,如图3。试验时风速变化幅度应小于0.5m/sn=60i/……………an,=2ri/ioE=[a(t)-a(t-M)]/△t……16M=CuE 2M/(pRu)a aw()R/vC,=Ck…式中:n—风轮转速,r/min;一秒钟风轮转速传感器送出的脉冲数;i—风轮旋转一周时转速传感器送出的脉冲数;t—角加速度,rad/si风轮旋转角速度,rad/s;△—读取数据的时间间隔,s;△r=1sM—风轮转矩,N·m—风轮转动惯量,kg·m2,测量和计算方法见附录A中A1章C.—相对力矩系数p空气密度,标准大气压,15℃时,p=1.225kg/m32;R——风轮半径,m同步测取的风速,m/s——叶尖速度比C,—风能利用系数L可采用变载法或其他方法测量JB/T7323-94图3风轮空气动力特性曲线4.1.5风轮机械输出特性用4.1.4条f(C,A)特性曲线,分别取风速v为3、4、5、…v(额定风速,m/s),在每种风速下取A为0~10,按式(11),式(12)计算出转速n、机械输出功率Nn=30u/(aR)…绘制曲线族,连接各曲线顶点即是风轮机械辅出特性曲线,见图4风速;=8m/s图4风轮机械输出特性曲线4.2机组性能试验4.2.1艳出持性试验用比恩(BN)法通过计算机测取机组的输出功率和风速的关系及绘制特性曲线4.2.1.1数据釆集JB/T73239机组正常工作时,从切入风速至切出风速的整个范围内,由计算机同步采集风速、输出电功率采样频率不小于每秒一次,平均周期不小于30s不大于90s推荐60s每小时记录(输入)一次大气压和气温。也可用人工采集数据4.2.1.2计算平均值按式(13)式(14)计算平均风速、平均功率式中:、P—采样的平均风速,平均功率,m/s、W;v、P一第i次采样的风速功率,m/s、Wn—平均周期内的采样次数4.2.1.3数据修正a,当风速传感器安装高度不符合3.3.2a条时,按式(15)修正风速值:式中:a--高度幂指数按GB/T13981中的表1取值T,一修正后的平均风速,m/szHw风速风向传感器安装高度,mb按式(16)将平均功率修正到标准大气状态时的平均功率式中:P,修正后的平均功率,W;B—当地大气压力,kPaT—当地大气温度K;T=273,16+tKt—当地大气温度,C,4.2.1.4比恩法处理将修正后的平均风速、平均功率做为一个数据点分别送入划分好的比恩区间内存储起来并记录每个比恩区间存入的数据点数推荐比恩范围3~18m/s;平均风速小于15m/s,推荐比恩宽度为0.5m/s平均风速大于15m/s,推荐比恩宽度为c.平均风速小于12m/s,每个比恩区间所记录的点数最少为60点,或最少累计采样10min的数据,平均风速在12~15m/s之内时,每个比恩区间所记录的点数最少为20点,或最少累计采样5min的数据,平均风速大于15m/s时,每个比恩区间所记录的点数最少为10点,或最少累计采禅2min的数据d.所有比恩区间组合的总采样时间不少于10h4.2.1.5试验数据的组合采桦累计时间超过15min时,多次记录数据可以组合,以区间对应区间为基础,并能反映出平均功率的数据点数或采样累计时间(即得到的区间值必须是两个或多个前述值的加权平均值)。按式(17)计PJBT7323-94式中:P—第n个比恩区间组合后的平均功率,W第n个比恩区间A、B、……每次试验的平均功率,WT第n个比恩区间个次釆样时间累计值42.1.6数据的剔除下列情况的数据应剔除a,试验时空气密度变化超过0.1kg/m3时;b.试验和采样数据累计不足15min时;c,风速传感器位于机组尾流区时d.数据不满足式(19)时,剔除PIP,-P.IS3yEaP-Fy(19)4.2.1.7最小有效数据量每个比恩区间保留的数据量应不小于42.1.4c条规定数量的90%否则应补充试验数据4.2.1.8输出特性将每个比恩区间的平均凤速、平均功率填入表1以平均风速为横坐标,平均功率为纵坐标绘制输出特性曲线。如图5表1轴出特性记录表风速比恩比愿区间平均数据计次数平均时间s4.2.2词速特性试验在进行4.2.1条试验时,同步采集从起动风速到停车风速的风轮转速信号得到比恩区间的风速和转速,打印数据和绘图。如图64.2.3性能参数a.由4.2.1条试验数据和输出特性曲线确定:切入风速v额定风速v、额定功率P最大输出功率Pa、切出风速v。及工作风速范国;b.由4.2.2条试验数据和调速特性曲线确定:起动风速v、额定转速n建压转速n、最高工作速n、限速转速及停车风速c.由4.1.4条试验数据和空气动力特性曲线确定:风能利用系数(气动效率)C,d.按式(20)计算出叶尖速度比JB/T7323-94λ=rRnn/v……………(20)e,按式(21)计算出机组效率7转遥nr/min1无调速侧偏或上仰调速图6调速特性曲线43控制、保护蔆置试验3.1静态试验盘.控制器、调节器功能试验:在低于机组起动风速时或在试验室,对控制器、调节器施加工作电压和模拟信号,操作各控制器、调节器开关、按钮旋钮等检查、测量、记录控制器、调节器及执行机构动作灵活性,位置的正确性,动作的平稳性,可靠性以及信号指示器的正确性;b.保护装置功能试验:在低于机组起动风速时或在试验室,对保护装置施加工作电压和模拟信号试验和整定各保护装置动作值,记录动作值并观察动作情况。4.3.2工作状态试验JB/T7323-94盘.制动试验:在安全风速以内手动制动(允许两种制动装置同时工作)记录机组制动效果b.大风保护:风速超过停车风速后记录停车风速和机组随走时间;c,超速保护;机组转速超过限速转速后记录保护动作转速d.过载保护:调节负载超过规定允许最大值时,检查保护装置发出信号和切除部分负载或全部负载乃至停机,记录动作值和动作情况e,短路保护:10kW以下机组用短路试验装置作控制器出口引线短路试验,记录动作值观察动作情况,10kW及以上机组用调节励磁的方法,测量短路保护动作值f.过压保护:机组超过额定电压1.15倍时,记录保护动作值检查动作情况;缺相保护:分别切断某相电源线,记录保护动作情况;h.过充过放保护:提高和降低发电机端电压,记录过充、过放动作值,检查动作情况4.4噪声电磁干扰测定44.1机组噪声水平按图2规定的三个位置,分别在风速为(4±1),(8±1),(12士1)m/s时,测取5次噪声(A级声压级)取算术平均值,在同一风速下,三个位置中平均值最大的为该风速下的噪声SL机组噪声水平按式(22)计算10kg22+9×104M(22)式中:ANL—机组噪声水平,dB(A);SL·L一(4±1)m/s风速时的噪声最大平均值,dB(A);SL·M—(8士1)m/s凤速时的噪声最大平均值,dB(A)SL·H→(12±1)m/s风速时的噪声最大平均值,dB(A)4.4.2电磁干扰测定a.10kW以下机组用视、听法检测表2所列距离内电视图像和声音的质量(图像清晰度稳定性、噪声、失真);b.10kW及以上机组在停机、工作状态分别在SWFM、VHF、UHF频段,用场强仪测取信号强度及其变化表2检测距离组容量100W~1kW>I kW-5 kw>5 kw<10m<20m<50m5试验报告格式和内客编写试验报告格式和内容见附录B(参考件)JB/T7323—94附录A风轮转动惯量的测量和计算(补充件)1测量方法用周期测量法,小型水平轴风轮安装在测试台的假轴上,或在外场静风时解开联轴器风轮空载在任一叶片距轴心L处安置一质量为M半径为r的圆柱体试块将叶片拉开一定角度,测量风轮自由摆动周期T。风轮转动惯量用式(A1)计算:2L式中:g—重力加速度,g=9.81m/s2A2计算法立轴直叶片风轮转动惯量可用式(A2)计算:J=M(+++具M(+m+mmm(A2式中:B、B2—叶片,横担数量;M1、M1—叶片,横担质量,kr—叶片质量中心距,m;l—横担长度,m;b——叶片弦长,m;6—叶片倾角,(°),非可变几何型机组=0°;L—叶片长度,m;横担内侧到中心距离,m图A1立轴风力机转动惯量计算图b.达里厄式,中大型机组的风轮转动惯量应由设计或制造厂提供,也可参考有关资料计算出T7323-94附录B试验报告格式和内容(参考件)B1格式B11封面机组型号写法应符合GB8975的规定,正下方暑编写报告单位全称和日期B1.2封报告名报告编号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B2报告内容B2.1前言a.任务来源试验性质和目的c,试验场地概述;d.试验起、止时间;e,试验简介,B22技术参数和特征对被试样机综述,特点,依据设计资料或制造厂说明书,列出主要技术参数。B23试验依据试验方法及有关标准代号,名称B24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、规格精度等级、检验日期,各传感器安装情况等B2.5试验条件,数据和结果按第4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。B2,6结论和建议按GB/T13981中第3章及有关技术资料文件,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B3其他较有特色的机组和重要试验,可在报告中附照片验“生中断或重要故障,必须在报告中明确中断原因,继续试验的时间和情况。重要故障应较详JB/T7323-细地说明情况和处理办法附加说明本标准由全国风力机械标准化技术委员会提出并归口本标准由能源部八达岭风力发电试验站、机械工业部兰州电源车辆研究所负责起草本标准主要起草人庞德、张世惠、秦志云