风力提水技术规程

风力提水技术规程Technicalrulesforwindpumpingwater（征求意见稿）1××××－××－××发布××××－××－××实施21总则1.0.1为了促进我国风力提水事业的可持续发展，总结经验，推广科技成果，提高风力提水技术的工程建设与管理水平，指导风力提水技术走向规范化、标准化，特制定本标准。1.0.2本标准适用于单机容量在20kW以下、风力提水田容量在500kW以下的风力提水工程。1.0.3本标准应包括以下内容：1前引部分1）封面；2）发布通知；3）前言；4）目次。2正文部分1）总则；2）术语、符号和代号；3）风力提水工程的组成与用途；4）风力提水机组的型号、分类；5）风力提水工程的选址；6）风力提水工程的设计；7）风力提水工程的施工；8）风力提水机组现场检测方法；9）风力提水工程的验收；10）风力提水工程的维护与管理。3附录1.0.4本标准的引用标准主要有以下标准：《水泵流量的测定方法》（GB3214-1991）《离心泵、混流泵、轴流泵、和旋涡泵的试验方法》（GB3216-1989）《潜水电泵试验方法》（GB/T12785-2002）《小型风力发电机组安全要求》（GB17646-1998）《风力机塔架》（GB/T12467.1-12467.4）《三相异步电动机试验方法》（GB/T1032-1985）《井用潜水异步电动机》（GB2818/T-2002）3《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-1999）《农田灌溉水质标准》（GB5084-1992）《建筑地基基础设计规范》（GB50007）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）《地下水质量标准》（GB/T14848-1993）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）《防洪标准》（GB50201-1994）《生活饮用水卫生标准》（GB5749-1985）《提水和发电用小型风力机试验方法》（JB/T10137-1999）《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020-1993）《建筑物防雷设计规范》（IEC61024.1—1990）42术语、符号和代号2.0.1风力提水机组windturbinepumpingsystem将风的动能转化为水能的装置。2.0.2额定风速ratedwindspeed风力机达到额定功率时的特定风速。2.0.3切入风速cut-inwindspeed风力提水机系统出水口开始出流时，轮毂高度处的最低风速。2.0.4切出风速cut-outwindspeed风力提水机组开始调速或卸荷前，轮毂高度处的最高风速。2.0.5年平均annualaverage数量和持续时间足够充分的一组测量数据的平均值，供作估计期望值用。注：平均时间间隔应为整年，以便将不稳定因素如季节变化等平均在内。2.0.6年平均风速annualaveragewindspeed按照年平均的定义确定的平均风速。2.0.7风能密度windenergydensity是气流在单位时间内垂直通过单位截面积的风能。2.0.8有效风能密度effectivewindenergydensity是有效风力范围内的风力平均密度。2.0.9湍流强度turbulenceintensity风速标准偏差与平均风速的比率。用同一组测量数据和规定的周期计算。2.0.10额定功率ratedpower正常工作条件下，风力提水机组的设计要达到的最大连续输出功率。2.0.11输出功率outputpower风力提水机组随时输出的水功率。52.0.12最大功率maximumpower正常工作条件下，风力提水机组最高输出的净水功率。2.0.13年提水量annualenergyproduction利用功率曲线和轮毂高度不同风速频率分布估算得到的一台风力提水机组，一年时间内生产的全部水量。计算中假设利用率为100%。2.0.14障碍物obstacles邻近风力提水机组等引起气流畸变的固定障碍物，如建筑物、树林。2.1.15取水建筑物gainwaterbuilding是用于集水和安装水泵的建筑物，一般为井、泉室或地表水取水口。2.0.16专用水泵waterpump是由专用风力机来驱动，将水从水源泵到用水终端或蓄水池的提水机具。2.0.17风力机基础windturbinesfoundation是满足一定要求，具有一定强度，能够安全可靠地安装提水和风力机设备的砼地建筑物。2.0.18控制系统controlsystem是实现风力机起动、停车、调速、卸荷及欠压、过载等自动保护功能的设备。2.0.19上游输水管线upwaterpipeline是将水从泵的出水口输送到蓄水池的输水管线。2.0.20蓄水池storepond是为实现配水调节和调度，将大风时提出多余的水能够有效储存，必要时可靠重力自动配水的建筑物。2.0.20下游输水管线downwaterpipeline是将蓄水池中的水按需要输送到不同用水终端的输水管线。63风力提水工程的组成、用途和工程规模3.0.1风力提水工程由以下部分或全部内容组成：1取水建筑物；2专用水泵；3风力机基础；4控制系统；5上游输水管线（或渠道）；6蓄水池；7下游输水管线；8用水终端（或排水口）；9必要的房舍及安全防护网。3.0.2风力提水工程的用途风力提水可用于解决人畜供水、农田及人工草场的灌溉排水、滩涂地的改造、制盐和水产养殖等问题。3.0.3风力提水工程的规模分类应符合下列要求：1单一泵站：装机容量小于等于10kW的为小型风力提水工程，大于10kW、小于等于20kW的为中型风力提水工程，大于20kW的为大型风力提水工程。2风力提水田：装机容量小于等于100kW的为小型风力提水田，大于100kW、小于500kW的为中型风力提水田，大于500kW的为大型风力提水田。74风力提水机组的型号、分类4.1风力提水机组的型号4.1.1机械传动式风力提水机组FTJ-×××-×××-×××-×××额定风速（单位：m/s）流量(单位：m3/h)扬程(单位：m)风轮直径(单位：m)4.1.2电力传动式风力提水机组FTD-×××-×××-×××-×××额定风速（单位：m/s）流量(单位：m3/h)扬程(单位：m)风轮直径(单位：m)注：本标准在此沿用汉语拼音的第一个字母连写的方法对风力提水机组的型号进行命名。4.2风力提水机组的分类4.2.1按风力提水传动方式分类1机械传动式风力提水机组1）风力机—活塞泵提水技术；2）风力机—螺旋泵提水技术；3）风力机—压缩空气提水技术；4）风力机—液压泵提水技术；5）风力机—离心泵提水技术。2电力传动式风力提水机组81）风力发电驱动直流电机泵水的提水技术；2)风力发电驱动交流电机泵水的提水技术。4.2.2按风力提水机组功率大小分类1大型风力提水机组，功率超过20kW的风力提水机组；2中型风力提水机组，功率在5kW至20kW（含20kW）的风力提水机组；3小型风力提水机组，功率在5kW（含5kW）以下的风力提水机组。4.2.3按照提水系统的工作原理分类1离心泵风力提水系统1）普通型；2）潜水型。2容积式风力提水系统1）传统的活塞泵系统；2）隔膜泵、链管水车类系统；3）螺杆泵系统；4）转子泵系统。95风力提水工程的选址5.1风力提水工程选址技术条件5.1.1该地区的能源供求状况，技术经济特征，生产条件及需求等因素。5.1.2根据风资源调查的结果，选择有利的场地，以求增大风力机的出力，提高供能的经济性、稳定性和可靠性。风能资源应具备以下条件：1年平均风速大于等于3.5m/s；2年均有效风能密度储量大于等于400W/m2；3年有效风速小时数大于3000h；4最大连续无有效风速小时数小于100h；530年一遇最大风速小于40m/s；6盛行风向、次盛行风向比较稳定，季节变化比较小的地区。盛行风向的风频应大于40%，次盛行风向的风频应大于25%；7避开由于上风向地形的起伏或由于障碍物而引起的频繁湍流；8尽量减少风害对风能的有效利用、对风力机寿命及生产安全的影响。5.1.3应有较适量的水源条件。5.1.4应有较方便的施工条件。5.1.5便于工程的维护与管理。5.1.6考虑对环保的影响。5.2风资源分析5.2.1应掌握的风能资源及风资源状况的主要内容有：1该地（或附近）历年的年、月平均风速（系列），系列标准差、离差系数及年际变化。该地的年、月风速频率分布；2该地年、月平均风能密度和有效风能功率密度，年均风能密度和年有效风能密度；3该地年、月各级有效风速小时数，各有效风速累积小时数及其频率；430年一遇该地极大、最大风速，大风日数，该地年、月盛行风向、次盛行风向及其频率；105该地风速的日变化，月变化及季变化；6该地连续无有效风速小时数、(日数)及经验频率分布；7该地标准风压值；8该地其它有关气象数据：如气温极端值，沙暴日数及其它。5.2.2风资源状况资料的获取途径和方法1使用附近气象站的资料这种方法适用于离气象站比较近、且起伏不大的平坦地形，地形种类没有太大差异，粗糙度比较均匀的地区以及微型和小型风力机的选址。2进行有限度的现场测风并与附近的气象记录确立粗略的相关关系这种方法适用于风向风速比较稳定，季节变化不大的地区。亦可用于一些使用要求不十分严格的中小型风力机的选址。3现场观测、收集和分析风资料这是一种较为精确的方法，可用于所有类型的地形。注：对于风力提水工程，采用5.2.2-1和5.2.2-2的方法即可满足精确度要求。5.2.3风资料的订正1平均空气密度值的计算利用当地气压、温度、湿度计算当地实际年（或月、日）的平均空气密度ρ。1000378.01276.1ePt−×+=αρ------------------------（5.2.3-1）式中P—年（或月、日）平均气压，mbar；e—年（或月、日）平均绝对湿度，mbar；t—年(或月，日)平均温度，℃；α=0.00366，1／℃。在只知道当地海拔高度的情况下，也可利用式5.2.3-2做空气密度值的计算：---------------------------------（5.2.3-2）Ze0001.0225.1−=ρ11式中ρ—空气密度，kg/m3；Z—海拔高度与风轮回转中心高度之和，m。2风速的水平修正风力提水机的计算风速应为通过插算和风速廓线折算到风轮中心的有效风速。采用水平插算法bibabbaVSSVVV+×−=i----------------------（5.2.3-3）式中V—风力机处的风速；iaV—风力提水泵站前一处气象站的风速，m/s；bV—风力提水泵站后一处气象站的风速，m/s；ibS—后一气象站至风力提水泵站的水平距离，m；abS—风力提水泵前一处气象站到后一处气象站的距离，m。3风速值随高度的修正风速值与高度的变化关系，一般呈以下两种型式。1）对数型nhZlhZlZZVV000=--------------------------------（5.2.3-4）式中V—Z高处风速值，m/s；ZhV—h高处已知风速值(一船h为10m)，m/s；0Z—粗糙摩长度参数。2）指数型--------------------------------（5.2.3-5）式中α的经验值在大风时约为0.16，一般情况下约为0.19。注：选址时若采用附近气象站的风速资料，除应进行高度修正外，还会由于地形起伏变化、地面粗糙度变12化及障碍物的影响等而使风速廓线发生变化，鉴于此，应采用相应措施来加以修正。5.2.4平均风速的计算1风速0.0m/s～0.9m/s的按0m/s风速计；2风速1.0m/s～1.9m/s的按1m/s风速计；3风速2.0m/s～2.9m/s的按2m/s风速计；按照公式（5.2.4）以此类推。Σ==NiiiNNV1)(V---------------------------------（5.2.4）式中V—各级风速，m/s；i—该级风速出现的小时数，h；iNN—各级风速出现的总时数，h。5.2.5年均有效风功率密度的计算ΣΣ===203203321iiiiieNVNρW------------------------