JB-T 10300-2001 风力发电机组 设计要求

ICS27.180F11JB/T10300－2001风力发电机组设计要求Windturbinegeneratorsystem—Designrequirements2001-08-23发布2001-12-01实施中国机械工业联合会发布()I前言1范围····················································································································································································································12引用标准·········································································································································································································13术语、定义、符号、缩略语及坐标系··········································································································································14一般要求·········································································································································································································85详细要求·······································································································································································································106使用说明·······································································································································································································52附录A（标准的附录）描述S级风力发电机组用的设计参数·························································································53附录B（标准的附录）随机湍流模型··············································································································································55附录C（标准的附录）确定的湍流说明·········································································································································57附录D（标准的附录）简化设计载荷··············································································································································58JB/T10300－2001目次()III前言本标准是根据1999年版IEC61400–01/E2《风力发电机系统第一部分安全性要求》和1993年生效的德国劳埃德协会《风能转换系统合格审定条例》，并参考国内相关标准及资料，结合我国实际情况编写而成的。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D都是标准的附录。本标准由全国风力机械标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：中国航空工业第二集团公司第六零二研究所。本标准主要起草人：杨俊严、褚静华、陈知义、徐有成、孙如林、庄岳兴。本标准是首次制定。JB/T10300－200111范围本标准规定了风力发电机组的设计要求，其内容涉及风力机的环境条件、载荷确定、结构和系统设计以及噪声控制、安装与维修等。本标准适用于风轮扫掠面积等于或大于40m2的风力发电机组设计，包括其全部有关的部件和各个子系统，例如风轮叶片、轮毂、机舱、塔架和基础、控制和保护系统、电气系统等。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准昀新版本的可能性。GB/T6391—1995滚动轴承额定动负荷和额定寿命的计算方法GB/T12467.3—1998焊接质量要求金属材料的熔化焊第3部分一般要求GB/T12469—1990焊接质量保证钢焊化焊接头的要求和缺陷分级GB/T4662—1993滚动轴承额定静负荷GB9969.1—1998工业产品使用说明书总则GB17646—1998小型风力发电机组安全要求GB/T19001—2000质量管理体系要求JB/T10194—2000风力发电机组风轮叶片IEC61400–1/E2∶1999风力发电机系统第一部分安全性要求IEC6100–11噪声IEC60721–2–1∶1982环境条件分类第二部分自然环境条件：温度和湿度IEC61400–24∶1999结构防雷击保护第一部分通则ISO2394∶1986结构可靠性通则3术语、定义、符号、缩略语及坐标系3.1术语及定义3.1.1年平均一组足够规模和足够长时间测量数据的平均值，用于作为数量期望值的估计。时间周期应是一个完整的年数，以便在季节性非稳定影响之外进行平均。3.1.2年平均风速按照年平均定义确定的平均风速。3.1.3锁定（对风力机）中国机械工业联合会2001-08-23批准中华人民共和国机械行业标准风力发电机组设计要求Windturbinegeneratorsystem—DesignrequirementsJB/T10300－20012001-12-01实施JB/T10300－20012利用机械销和其他装置（与普通机械刹车不同）来防止部件运动，例如风轮轴或偏航机构。3.1.4灾难性故障（对风力机）部件或结构的解体或破坏，其结果将导致重要功能丧失而降低安全性。3.1.5复杂地形风电场地貌有明显变化的周围地形和会引起气流畸变的地面障碍物。3.1.6控制系统（对风力机）接收风力机状态和（或）其环境条件信息以及调整风力机使其保持在运行限制范围之内的一种子系统。3.1.7固有故障（又称潜在故障）在正常运行期间，零部件或系统存在的未被发现的故障。3.1.8顺风沿主风矢量方向的风。3.1.9电网为传输、分配电力而特有的装置、变电站、电线和电缆。注：该网各部分的界面由适当的准则，例如地理位置、所有权、电压等确定。3.1.10极端风速按t秒平均的昀高平均风速。它是所规定N年时间周期（重复周期为N年）内，很可能遇到的风速。注：本标准采用重复周期N=50年和N=1年及平均时间间隔t=3s和t=10min。往往采用欠严谨的术语“存活风速”，但是对设计载荷情况本标准使用极端风速设计风力机。3.1.11破损–安全项目的一种设计特性，具有这种特性可防止其破损而引起临界故障。3.1.12阵风一种风速瞬间变化的风。注：阵风可以用它的增强时间、幅值和持续时间来表征。3.1.13轮毂高度（对风力机）风力机风轮扫掠面积中心距地面的高度（扫掠面积见1.3.39）。3.1.14空转（对风力机）风力机慢速旋转而不发电的状态。3.1.15湍流惯性副区风湍流谱的频率间隔，在此间隔内气团达到各向均匀后，其旋转运动不断减弱，并有微小的能量消耗。注：对典型的10m/s风速，其惯性副区大致为0.02Hz到2kHz。3.1.16隔离运行当脱离电网后，电力系统的独立部分长时和短时运行。3.1.17限制状态结构和作用在结构上的载荷的一种状态，超出此状态时结构不再满足设计要求（ISO2394）。JB/T10300－20013注：设计计算（即限制状态设计要求）的目的在于使限制状态的概率保持低于为所研究结构型式规定的某个值（ISO2394）。3.1.18对数风切变定律见风廓线（3.1.46）。3.1.19昀大功率（对风力机）在正常运行情况下，风力机发出的净电功率的昀大值。3.1.20平均风速对风速瞬时值按给定时间周期平均的统计平均风速，时间周期可以从几秒到许多年。3.1.21机舱位于水平轴风力机塔顶而容纳驱动–传动和其他元件的结构空间。3.1.22电网连接点（对风力发电机组）单台风力机或风电站电缆的终端同场站电力汇集系统电力总线的连接点。3.1.23电力汇集系统（对风力发电机组）汇集一台或多台风力机功率的电力连接系统，它包括连接风力发电机组终端和电网连接点之间的所有电气设备。3.1.24风切变幂定律见风廓线（3.1.46）。3.1.25输出功率为了特定的目的，一种装置以特定的形式产生的功率。注：（风力机）在任何时间，由风力发电机组所产生的电能。3.1.26保护系统（对风力机）保证风力发电机组保持在设计限制内的系统。3.1.27瑞利分布一种概率分布函数，见风速分布3.1.47。3.1.28参考风速（Vref）为定义风力发电机组等级而采用的一个基本极端风速参数，由参考风速和其他基本风力发电机组等级参数可导出其他设计相关气候参数（见5.2）。注：以参考风速定义风力发电机组等级的风力机，应设计成能经受在风力机高度处重复周期为50年的极端10min平均风速的气候条件，此极端平均风速应小于或等于参考风速Vref。3.1.29共振在一个振动系统内，当强迫振动周期非常接近自由振动周期时出现的一种现象。3.1.30旋转抽样风速在旋转风力机风轮固定点所经受的风速。注：旋转抽样风速的湍流谱和正常湍流谱有着明显不同。当旋转时，叶片切穿空间变化的风流，因此昀后得到的湍流谱在旋转频率和相同谐波含量方面将有很大的差异。3.1.31粗糙度长度如果假设垂直风廓线随高度呈对数变化，则可外推出平均风速等于零的高度。JB/T10300－200143.1.32安全寿命具有公认灾难性破坏概率的规定使用寿命。3.1.33计划维修根据制定的时间计划进行的预防性维修。3.1.34可使用限制状态符合正常使用管理职能准则的限制状态（ISO2394）。3.1.35正常关机（对风力机）一种通过控制系统控制来实施所有关机步骤的关机。3.1.36停止使风力机停止运行的状态。3.1.37支撑结构风力机塔架及基础部分。3.1.38存活风速所设计结构应能承受昀大风速的一个常用名称。注：本标准不用此名称，设计状态用极端风速（见3.1.10）替代。3.1.39扫掠面积风轮旋转一周形成的面积在垂直风向平面内的投影。3.1.40湍流强度风速标准差与平均风速