风力发电机机械载荷测试
风电机组载荷验证方法
风电机组载荷验证方法赵蒙莉;王思铱【摘要】Te simulation load is usually used as design load of wind turbine. Whether the design is reliable and economical depends on how accurate the simulation data is. We can get the guidance of how to improve the simulation tools and models through comparing simulation data with testing data via load validation. Tis paper puts forward some detailed methods and steps on how to carry out the load validation.%风电机组设计载荷通常用仿真的方法得到。
仿真结果能否真实反映风电机组的实际运行状态，决定了风电机组的设计是否可靠及经济。
通过载荷验证，将仿真的结果与测试结果对比，可以对仿真程序及模型进行修改，从而得到更真实的仿真结果，指导设计。
本文将仿真数据与测试数据进行对比，提出了详细的方法和步骤。
【期刊名称】《风能》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P102-106)【关键词】风电机组;载荷验证;仿真;测试【作者】赵蒙莉;王思铱【作者单位】上海电气风电设备有限公司，上海200241;上海电气风电设备有限公司，上海200241【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言风电机组在设计时必须考虑所有可能遇到的环境及状态，而将实际测量的风电机组在运行寿命内（20年）的载荷作为设计载荷是不现实的。
故通常采用的方法是，通过仿真程序，模拟风电机组在20年设计寿命中可能遇到的各种工况，并以此推算出极限载荷与疲劳载荷，作为风电机组的设计载荷。
风力发电行业标准大全(含国际标准)
风力发电行业标准大全（含国际标准）本文从国家标准、电力行业标准、机械行业标准、农业标准、IEC标准、AGMA 美国齿轮制造商协会标准、ARINC美国航空无线电设备公司标准、ASTM美国材料和实验协会标准等几个方面总结风力发电标准大全。
一、风力发电国家标准GB/T 2900.53-2001 电工术语风力发电机组GB 8116—1987 风力发电机组型式与基本参数GB/T 10760.1-2003 离网型风力发电机组用发电机第1部分：技术条件GB/T 10760.2-2003 离网型风力发电机组用发电机第2部分：试验方法GB/T 13981—1992 风力设计通用要求GB/T 16437—1996 小型风力发电机组结构安全要求GB 17646-1998 小型风力发电机组安全要求GB 18451.1-2001 风力发电机组安全要求GB/T 18451.2-2003 风力发电机组功率特性试验GB/T 18709—2002 风电场风能资源测量方法GB/T 18710—2002 风电场风能资源评估方法GB/T 19068.1-2003 离网型风力发电机组第1部分技术条件GB/T 19068.2-2003 离网型风力发电机组第2部分试验方法GB/T 19068.3-2003 离网型风力发电机组第3部分风洞试验方法GB/T 19069-2003 风力发电机组控制器技术条件GB/T 19070-2003 风力发电机组控制器试验方法GB/T 19071.1-2003 风力发电机组异步发电机第1部分技术条件GB/T 19071.2-2003 风力发电机组异步发电机第2部分试验方法GB/T 19072-2003 风力发电机组塔架GB/T 19073-2003 风力发电机组齿轮箱GB/T 19115.1-2003 离网型户用风光互补发电系统第1部分:技术条件GB/T 19115.2-2003 离网型户用风光互补发电系统第2部分：试验方法GB/T 19568-2004 风力发电机组装配和安装规范GB/T 19960.1-2005 风力发电机组第1部分：通用技术条件GB/T 19960.2-2005 风力发电机组第2部分：通用试验方法GB/T 20319-2006 风力发电机组验收规范GB/T 20320-2006 风力发电机组电能质量测量和评估方法GB/T 20321.1-2006 离网型风能、太阳能发电系统用逆变器第1部分：技术条件GB/T 21150-2007 失速型风力发电机组GB/T 21407-2008 双馈式变速恒频风力发电机组二、风力发电电力行业标准DL/T 666-1999 风力发电场运行规程DL 796-2001 风力发电场安全规程DL/T 797—2001 风力发电厂检修规程DL/T 5067—1996 风力发电场项目可行性研究报告编制规程DL/T 5191—2004 风力发电场项目建设工程验收规程DL/T 5383-2007 风力发电场设计技术规范三、风力发电机械行业标准JB/T 6939.1—2004 离网型风力发电机组用控制器第1部分：技术条件JB/T 6939.2—2004 离网型风力发电机组用控制器第2部分：实验方法JB/T 6941—1993 风力提水用拉杆泵技术条件JB/T 7143.1-1993 风力发电机组用逆变器技术条件JB/T 7143.2-1993 风力发电机组用逆变器试验方法JB/T 7323—1994 风力发电机组试验方法JB/T 7878—1995 （原GB 8974—1988）风力机术语JB/T 7879—1999 风力机械产品型号编制规则JB/T 9740.1—1999 低速风力机系列JB/T 9740.2—1999 低速风力机型式与基本参数JB/T 9740.3 -1999 低速风力机技术条件JB/T 9740.4—1999 低速风力机安装规范JB/T 10137—1999 提水和发电用小型风力机实验方法JB/T 10194-2000 风力发电机组风轮叶片JB/T 10300-2001 风力发电机组设计要求JB/T 10705－2007 滚动轴承风力发动机轴承JB/T 10395—2004 离网型风力发电机组安装规范JB/T 10396—2004 离网型风力发电机组可靠性要求JB/T 10397—2004 离网型风力发电机组验收规范JB/T 10398—2004 离网型风力发电系统售后技术服务规范JB/T 10399—2004 离网型风力发电机组风轮叶片JB/T 10400.1-2004 离网型风力发电机组用齿轮箱第1部分：技术条件JB/T 10400.2-2004 离网型风力发电机组用齿轮箱第2部分：实验方法JB/T 10401.1-2004 离网型风力发电机组制动系统第1部分：技术条件JB/T 10401.2-2004 离网型风力发电机组制动系统第2部分：实验方法JB/T 10402.1-2004 离网型风力发电机组偏航系统第1部分：技术条件JB/T 10402.2-2004 离网型风力发电机组偏航系统第2部分：实验方法JB/T 10403—2004 离网型风力发电机组塔架JB/T 10404—2004 离网型风力发电集中供电系统运行管理规范JB/T 10405—2004 离网型风力发电机组基础与联接技术条件JB/T 10425.1-2004 风力发电机组偏航系统第1部分：技术条件JB/T 10425.2-2004 风力发电机组偏航系统第2部分：实验方法JB/T 10426.1-2004 风力发电机组制动系统第1部分：技术条件JB/T 10426.2-2004 风力发电机组制动系统第2部分：实验方法JB/T 10427-2004 风力发电机组一般液压系统四、风力发电农业标准NY/T 1137-2006 小型风力发电系统安装规范五、风力发电IEC标准IEC WT 01: 2001 规程和方法-风力发电机组一致性试验和认证系统IEC 61400-1 风力发电机组第1部分：安全要求【Wind turbine generator systems - Part 1: Safety requirements风力发电机系统-安全要求】IEC 61400-2 风力发电机组第2部分：小型风力发电机的安全【Wind turbine generator systems - Part 2: Safety of small wind turbines风力发电机系统-小风机的安全】IEC 61400-3 Wind turbine generator systems - Part 3: Design requirements for offshore wind turbines风机发电机系统-近海风机的设计要求IEC 61400-11 风力发电机噪声测试【Wind turbine generator systems - Part 11: Acoustic noise measurement techniques风力发电机系统-噪声测量技术】IEC 61400-12 风力发电机组第12部分：风力发电机功率特性试验【Wind turbine generator systems - Part 12: Wind turbine power performance testing风力发电机系统-风力机功率特性测试】IEC/TS 61400-13 机械载荷测试【Wind turbine generator systems - Part 13: Measurement of mechanical loads风力发电机系统-机械载荷测量】IEC 61400-14 TS Wind turbines - Declaration of sound power level and tonality valuesIEC 61400-21 Wind turbine generator systems - Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines风力发电机系统-并网风力电能质量测量和评估IEC/TS 61400-23 风力发电机组认证Wind turbine generator systems - Part 23: Full-scale structural testing of rotor blades 风力发电机系统-风轮结构测试IEC/TR 61400-24 Wind turbine generator systems - Part 24: Lightning protection 风力发电机系统-防雷保护IEC 61400-25-1-2006Wind turbines - Part 25-1: Communications for monitoring and control of wind power plants - Overall description of principles and models风力涡轮机第25-1部分:风力发电厂监测和控制通信系统原理和模型总描述IEC 61400-25-2-2006Wind turbines - Part 25-2: Communications for monitoring and control of wind power plants - Information models风力涡轮机第25-2部分:风力发电厂监测和控制的通信系统信息模型IEC 61400-25-3-2006Wind turbines - Part 25-3: Communications for monitoring and control of wind power plants - Information exchange models风力涡轮机第25-3部分:风力发电厂监测和控制的通信系统.信息交换模型IEC 61400-25-4-2008Wind turbines - Part 25-4: Communications for monitoring and control of wind power plants - Mapping to XML based communication profile风力涡轮机.第25-4部分:风力发电厂的监测和控制用通信系统绘图到通信轮廓IEC 61400-25-5 Ed. 1.0Wind turbines - Part 25-5: Communications for monitoring and control of wind power plants - Conformance testing风力涡轮机第25-5部分:风力发电厂监测和控制的通信系统. 一致性测试ISO/IEC 81400-4 Wind turbine generator systems - Part 4: Gearboxes for turbines from 40 kW to 2 MW and larger风机发电机系统-40 kW到2 MW或更大风机变速箱IEC 61400-SER Wind turbine generator systems - ALL PARTS风力发电机系统-所有部分六、风力发电AGMA美国齿轮制造商协会标准AGMA 02FTM4-2002Multibody-System-Simulation of Drive Trains of Wind Turbines风力涡轮机的驱动齿轮组的多体系统仿真ANSI/AGMA 6006-2004Design and Specification of Gearboxes for Wind Turbines风力涡轮机齿轮箱的设计和规范七、风力发电ARINC美国航空无线电设备公司标准ARINC 404A-1974Air Transport Equipment Cases and Racking风力运输设备装运箱ARINC 408A-1976Air Transport Indicator Cases and Mounting风力运输指示器装运箱装置ARINC 561-11-1975Air Transport Inertial Navigation System - INS, 1966 (Includes Supplements 1 Through 11) 风力运输惯性导航系统1966八、风力发电ARMY MIL美国陆军标准ARMY MIL-A-13479-1954ANEMOMETER ML-497( )/PM ML-497()/PM风力表九、风力发电ASCE美国土木工程师协会标准ASCE 7 GUIDE-2004Guide To The Use Of The Wind Load Provisions Of ASCE 7-02风力载荷使用指南.ASCE 7-02十、风力发电ASME美国机械工程师协会标准ANSI/ASME PTC29-2005 水利涡轮发电机组的速度调节系统ANSI/ASME PTC 42-1988 风力机性能试验规程ASME PIC 20.3-1970 汽轮发电机组用压力控制系统十一、风力发电ASTM美国材料和实验协会标准ASTM E 1240-88 风能转换系统性能的测试方法十二、风力发电IEEE美国电气与电子工程师协会标准ANSI/IEEE 67-2005 涡轮发电机的操作维护指南ANSI/IEEE 492-1999 水利发电机运转和维护指南ANSI/IEEE 1010-2006 水利发电站的控制指南IEEE/ANSI 1021-1988 小型与公用电网互联的推荐规范十三、风力发电AS澳大利亚标准AS 61400.21-2006Wind turbines Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines风力涡轮机第21部分:网格连接风力涡轮机发电质量特征的测量和评定十四、风力发电BS英国标准BS EN 45510-5-3-1998 发电站设备采购指南风力涡轮机BS EN 61400-11-2003 风力涡轮发电机风轮发电的动力性能测量十五、风力发电DIN德国标准DIN EN 61400-25-2-2007Wind turbines - Part 25-2: Communications for monitoring and control of wind power plants - Information models (IEC 61400-25-2:2006); German version EN 61400-25-2:2007, text in English风力涡轮机.第25-2部分:风力发电站的监测和控制用通信信息模型DIN EN 61400-25-3-2007Wind turbines - Part 25-3: Communications for monitoring and control of wind power plants - Information exchange models (IEC 61400-25-3:2006); German version EN 61400-25-3:2007, text in English风力涡轮机.第25-3部分:风力发电站的监测和控制用通信信息交换模型十六、风力发电NF法国标准NF C01-415-1999Electrotechnical Vocabulary - chapter 415 : wind turbine generator systems. 电工词汇第415章:风力涡轮发电系统NF C57-700-2-2006Wind turbines - Part 2 : design requirements for small wind turbines. 风力涡轮机第2部分:小型风力涡轮机试验要求NF C57-700-12-1-2006Wind turbines - Part 12-1 : power performance measurements of electricity producing wind turbines. 风力涡轮机第12-1部分:电力生产风力涡轮机的动力性能测试NF C57-700-21-2009Wind turbines - Part 21 : measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines 风力涡轮机.第21部分:并网风力涡轮机的功率质量特性的测量和评估 NF C57-703-2004Wind turbines - Protective measures - Requirements for design, operation and maintenance. 风力涡轮机保护方法.设计、操作和维修的要求NF E50-001-1956Wind chargers. Low-rated aerogenerators. 风力充电机组.小功率风力发电机NF E50-001-5-3-1998 电站设备的采购指南第5-3部分:涡轮机风力发电机NF X50-001-5-3-1998Guide for procurement of power station equipment. Part 5-3 : turbines. Aerogeneratore. 电站设备的采购指南第5-3部分:涡轮机.风力发电机十七、风力发电JIS 日本工业标准JIS C1400-21-2005Wind turbine generator systems -- Part 21: Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines风力涡轮发电机系统第21部分:网格连接风力涡轮机的发电质量特性的测量和评定。
风力发电机组机械载荷测试及疲劳分析
电力科技・Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ120 大陆桥视野·２０１６年第２２期风力发电机组机械载荷测试及疲劳分析李太安 孙彦利 赖如辉 高 伟 ／ 青岛华创风能有限公司【摘 要】风力发电机组机械载荷测试主要是为了验证风力发电机组设计计算的有效，并确定特殊状况下整机承受的载荷大小。
据此，本文对风力发电机组机械载荷测试及疲劳进行了具体分析。
【关键词】风力发电机组；机械；载荷测试；疲劳分析目前我国形成了最大规模的中小型风力发电市场，但是其中很多发电机生产企业的产品质量参差不齐，市场销售产品大部分没有经过测试和认证，导致一些劣质产品充斥市场。
这就需要风力发电企业必须加强对机械进行检测，尤其是机械的载荷，测试的项目主要包括叶片静载荷测试、电机主轴弯矩和扭矩动态测试以及塔架底部的偏航力矩、俯仰弯矩静态测试，其中以叶片静载荷测试为主。
一、风力发电机组机械荷载测试（一）叶片测试原理进行叶片检测时，需要先测量物理特性。
叶片静力试验就是对叶片施加载荷，同时在叶片上粘贴应变片采集叶片应力应变信号数据。
在进行测试时，首先建设一个拥有足够刚、强度和稳定性的固定基座，试验过程中，将叶片安装到试验台上。
在叶片静力试验期间，叶片的加载载荷必须不间断地测量，同时需要利用分布在叶片上的应变片测量叶片结构的应变。
采用起重机、绞盘、葫芦或其它加载方式，一般采用起重器垂直加载或葫芦水平加载，条件受到限制，也可以采用沙包等重物模拟施加压力的方式进行。
对叶片加载的同时，采用电测法测量应变信号。
测试方案为距离叶片根部的截面施加静载荷，加载方法为初级载荷按满载荷的１０％，进行分级协调加载，试验载荷通过起吊设备和安装在叶片上的加载夹具传递到叶片上，其矢量方向通过叶片的剪切中心。
（二）叶片测试安装叶根转换器及叶片翻身，将叶片翻转到Ｆｌａｐｗｉｓｅ－Ｍａｘ方向，压力侧朝上，安装角度为－１８５°。
将叶片安装到试验台，通过两点起吊的方式，将叶片吊到静力试验台。
风力机叶片气动载荷的实验测量
. 学习.资第27章 风力机叶片气动载荷的实验测量27.1 实验目的和要求风力发电机是通过风轮叶片汲取风能， 将机械能转化为电能的装置。
风轮叶片是风力发电机能量转化的关键动力部件， 其气动性能是风力机最为关键的设计参数之一。
因此，设计良好气动性能的叶片十分重要。
该实验的目的就是掌握表征风力机性能的各项参数；掌握风能利用系数各项的含义。
并利用空气动力学理论知识，学会设计气动性能优良的风力机翼型叶片并进行气动性能测试。
27.2 实验原理与实验装置27.2.1 风力机分类及几何参数风力机种类较多，最主要的分类方法有两种：按照风力机风轮转轴与风向的位置分为水平轴与垂直轴风力机；按照风力机叶片的工作原理分为升力型和阻力型风力机。
水平轴升力型风力机是主流机型。
影响风力机空气动力特性的几何参数如下： 1) 叶片参数叶片参数包括叶片翼型、叶片长度、叶片面积、叶片扭角。
风力机叶片翼型及叶片气动外形的设计理论是决定风力机功率特性和气动载荷特性的根本因素。
2) 风轮参数风轮参数包括叶片数、风轮直径、风轮中心高、风轮扫掠面积、风轮锥角、风轮仰角、风轮偏航角、风轮实度等。
风轮参数的设计影响到风力机输出转矩、风轮功率等。
27.2.2 风力机性能评价参数风力机的基本功能是利用风轮接收风能，并将其转换成机械能，再由风轮轴将它输送出去。
风力机的基本工作原理是利用空气流经风轮叶片产生的升力或阻力推动叶片转动，将风能转化为机械能。
评价风力机的性能参数主要有风能利用系数（功率系数）、力矩系数、推力系数和尖速比等。
1) 风能利用系数当风速为v 吹向风轮时，它所具有的功率为：322121Av v m E ρ== (27-1) 式中：E -某风速时风所具有的功率；m -空气质量流量；v -风速； ρ-空气密度；A -风轮扫掠面积。
这些能量不可能全被风轮所捕获而转化为机械能。
风力机实际可获得的功率P 与最大可获得的功率E 之比称为风能利用系数（功率系数）p C ，即321Av PEP C p ρ==（27-2） 式中：p C -功率系数；P -风力机实际获得的功率。
IEC61400-13机械负载测量讲解
IEC 61400-13风力发电机组－机械载荷测量1概要范围和目标IEC 61400的这一部分解决了风力机机械载荷测量的问题。
它主要关注于大型（>40m2）水平轴风力发电机。
然而，其中描述的方法也可以应用于其它风力机（例如机械抽水机，垂直轴风力机）。
这个规范的目的是描述试验测定风力机机械载荷的方法和相应的技术。
这个技术规范被规定为用作执行测量时用来查证代码和/或用于直接测定结构载荷的指导。
这个规范不仅被规定为一系列的测量规范也被用于更多限制测量活动。
2测试期间的安全确定的测量载荷情况包括考虑涡轮运行在极端情况下和/或紧急故障条件（例如，电网丢失）。
在大多数情况下试验和测试的目的是检验原型涡轮的载荷，涡轮的运行和反应不能被假定是已经被规定的。
因此，这些试验将一致被假定为危险的并应当注意人员安全问题。
在这个基础上，这些试验将在一个安全的位置起动和观察，通常在风轮平面上风向的确定距离的地方并且人员在内部或机舱或塔架或风轮平面内将不能执行。
在执行所有的试验和试验程序之前都将获得涡轮制造商的同意以确保涡轮完整性，并且因此不会危及人员安全。
现有的有效的安全标准的要求将被遵守。
3载荷测量程序概要测量程序包括收集全面的统计数据库和设定定义涡轮在确定特殊情况下的行为的时间序列。
在这个条款中一个用于测量载荷情况（MLCs）的系统被定义用于确定风力机在被选择的IEC 61400-1的设计载荷情况（DLCs）的相关条件下的载荷。
MLCs可以直接用于DLCs相关的载荷文件，或MLCs可以提供确认在特殊和良好外部条件下计算模型的基础。
随后，此模型能被用于评估在设计条件下的载荷。
这个条款也提供了标准化的数量规范。
测量载荷情况（MLCs）概述这个次级条款描述了如何从一系列定义好的MLCs中建立载荷测量活动。
MLCs被定义在IEC 61400-1中描述的相关DLCs中。
因此，不是所有的DLCs都能通过适当的测量进行检验。
在稳定状态运行时的MLCs发电在发生故障时发电停机，空转在暂时时间中的MLCs起动普通停机紧急停机电网故障超速激活保护系统收集矩阵发电发电并发生故障停机（静止或空转）参数的标准化概述相关物理参数将被标准化为了能将风力机载荷特征分类为：●载荷参数（例如，叶片载荷、风轮载荷和塔架载荷）；●气象参数（例如，风速和风、周围温度和空气压力和其它）；●运行参数（例如，功率、转速、变浆角度、偏航位置、方位角度）。
一种风电机组叶片机械载荷标定方法的研究
一种风电机组叶片机械载荷标定方法的研究李国庆;徐占华;张国军【摘要】Te calibration method for determining wind turbine blade loads and output signals were introduced. Cross-sensitivity between edgewise and fatwise signal measurements was eliminated so as to get more actual load data.Tis paper mainly discussed how to use the blade's own weight for calibration and made sure cross-sensitivity between edgewise and flatwise signal measurements by calibration matrix, then correct the measurements. Te calibration method of two measurement signals on the edgewise and flatwise bending moments was expounded. The production and effect of cross-sensitivity were introduced and the calibration matrix was used in the blade load calibration in this paper. Te infuencing factors were summarized and the measurement results were corrected according to the calibration data of blade loading test so as to ensure the accuracy and the reliability of the results.%本文提出一种确定风电机组叶片载荷量与传感器输出电信号之间关系的标定方法，消除摆振与挥舞弯矩之间的正交敏感，以获得更为真实的载荷数据。
机械载荷测试--20061123
-- 国外风机测试的发展（IEC）
IEC相关主要标准如下： ¾ IEC WT 01:2001 风力发电机组试验和认证一致性要求－原
ΔUDB
=
E(ΔR1 4 R1
ΔR − R2
2
+
ΔR R3
3
−
ΔR R4
4
)
-- 传感器（应变片）
温度改变时，金属丝的长度也会发生变化，从而引起电阻的变化。因 此在温度环境下进行测量，应变片的电阻变化由两部分组成即：
ΔR = ΔRε＋ΔRT ΔRε由构件机械变形引起的电阻变化。 ΔRT由温度变化引起的电阻变化。 要准确地测量构件因变形引起的应变，就要排除温度对电阻变化的影 响。方法之一是，采用温度能够自己补偿的专用电阻片；另一种方法是， 把普通应变片，贴在材质与构件相同、但不参与机械变形的材料上，然后 和工作片在同一温度条件下组桥。电阻变化只与温度有关的电阻片称做温 度补偿片。利用电桥原理，让补偿片和工作片一起合理组桥，就可以消除 温度给应力测量带来的影响。
则和程序 ¾ IEC 61400-23 风机叶片的整体结构测试 ¾ IEC 61400-22 风力发电机组认证 ¾ IEC 61400-21 并网风力发电机组电能质量特性测试与评价 ¾ IEC 61400-13 风力发电机组机械载荷测试 ¾ IEC 61400-12 风力发电机功率特性试验 ¾ IEC 61400-11 风力发电机组噪音测试
在风力发电机结构设计过程中，全面了解并准确 掌握设计载荷极为重要。在设计阶段利用气动模型可 以预测载荷。由于模型可能存在缺陷和不确定因素， 需要通过测量来验证。
一种更有效的风电机组载荷测试的分析与评估方法
一种更有效的风电机组载荷测试的分析与评估方法王树军;付德义【摘要】以某1.5 MW机组载荷测试与评估为例,对测量载荷工况进行仿真,将仿真结果与测量结果进行比较;分别基于完整风速范围的载荷仿真数据和有限风速范围的载荷仿真数据进行统计外推,二者的外推结果比较接近.采用了基于有限风速范围的测量载荷数据进行统计外推,提出了对极限载荷预估的方法,为风电机组型式认证提供了一种更加有效的载荷测量的分析和评估方法.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2014(032)008【总页数】6页(P1155-1160)【关键词】认证;载荷测量;载荷测量的评估;仿真;统计外推【作者】王树军;付德义【作者单位】中国船级社质量认证公司,北京 100007;中国电力科学研究院风电并网研究和评价中心,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TK830 前言在风电机组载荷测试的实践中，发现一些实测风速上限低于标准推荐值的情况。
根据GB/Z25426-2010《风力发电机组机械载荷测量》的规定，正常发电工况的风速范围，应测量到切出风速（这个数值一般为25 m/s），但实际的载荷测试中难以测量到这个风速值。
例如：某77-1500机组自2011年6月～2012年6月测得正常发电工况下最大风速为21.5 m/s；某93-2000机组在2010年10月～2012年2月测得正常发电工况下最大风速为19.5 m/s；某82-1500机组在2012年1月～2013年1月测得最大风速为21 m/s。
出现上述现象的原因在于，我国在风电发展初期，机组设计中的环境参数大多依据现有的国内外标准[1]～[3]进行，而不是依据实测风速数据（实测数据亦是有限的）。
举例来说，在设计时仅从标准中的 I、II、III、Ⅳ4 个安全等级（也称风区）中选取1个级别，安全等级确定后，就相当于确定了风电机组的假定风场（年平均风速、极限风速、风速概率分布等）。
对风电机组的设计载荷与型式试验中实际测量到的载荷进行了对比。
风力发电机组及其叶片的主要测试项目
1 叶片主要检验和分析项目风力发电机组动力性能的测试要根据IEC 61400-23“风力机发电系统-第23部分：风轮叶片全尺寸结构试验”标准的最新版执行。
1.1 叶片静力试验静力试验用来测定叶片的结构特性，包括硬度数据和应力分布。
叶片可用面载荷或集中载荷（单点/多点载荷）来进行加载。
每种方法都有其优缺点，加载方法通常按下面讨论的经验方法来确定。
包括分布式面载荷加载方法、单点加载方法、多点加载方法。
静力试验加载通常涉及一个递增加载顺序的应用。
对于一个给定的加载顺序，静力试验载荷通常按均匀的步幅施加，或以稳定的控制速率平稳地增加。
必要时，可明确规定加载速率与最大载荷等级的数值。
通常加载速率应足够慢，以避免载荷波动引起的动态影响，从而改变试验的结果。
1.2 叶片疲劳试验叶片的疲劳试验用来测定叶片的疲劳特性。
实际大小的叶片疲劳试验通常是认证程序的基本部分。
疲劳试验时间要长达几个月，检验过程中，要定期的监督、检查以及检验设备的校准。
在疲劳试验中有很多种叶片加载方法，载荷可以施加在单点上或多点上，弯曲载荷可施加在单轴、两轴或多轴上，载荷可以是等幅恒频的，也可以是变幅变频的。
每种加载方法都有其优缺点。
加载方法的选用通常取决于所用的试验设备。
主要包括等幅加载、分块加载、变幅加载、单轴加载、多轴加载、多载荷点加载、共振法加载。
推荐的试验方法的优缺点如下表：表1 推荐的试验方法的优缺点1.3 叶片挠曲变形测量由于风轮相对于塔架的间隙有限，因此，叶片挥舞方向的挠度是非常重要的。
在试验过程中，应记录叶片和试验台的挠度。
该试验通常与静力试验一起进行。
1.4 叶片刚度分布测量叶片在给定载荷方向下的弯曲刚度可由载荷/应变测量值或由挠度测量值来导出。
叶片的扭转刚度可以表示为旋转角随扭矩增大的函数。
1.5 叶片应变分布测量如果需要，可用由置于叶片测试区域上的应变计测量叶片应变水平分布，应变计的位置和方向必须记录。
测量的次数取决于试验的叶片（例如叶片的大小、复杂程度、需要测量的区域等）。
风机底座承载力检测施工工法(2)
风机底座承载力检测施工工法一、前言风机底座承载力检测施工工法是用于检测风机底座的承载能力的施工工艺。
在风力发电工程中，风机底座的承载能力对于保证风机的安全运行至关重要。
通过风机底座承载力检测，可以确保底座的稳定性和承载性能，从而保障风机的正常运行。
二、工法特点风机底座承载力检测施工工法具有以下几个特点：1. 高效快速：采用专业设备和、测量方法，检测过程快速便捷，大大节省了施工时间。
2. 高精度：通过精准的测量技术，能够准确评估风机底座的承载能力，保证检测结果的准确性。
3. 可追溯性：工法使用的设备和方法经过标准化设计，并进行校准和质量控制，可以追溯到国家标准，确保检测结果的可信度。
4. 安全可靠：在施工过程中，采取安全措施和防护措施，保证施工人员的安全，防止发生事故。
三、适应范围风机底座承载力检测施工工法适用于各类风力发电工程的风机底座的承载力检测，包括大型风机、中型风机和小型风机。
四、工艺原理风机底座承载力检测施工工法的原理是通过测量风机底座的承载能力，判断其是否满足设计要求。
工法采用了以下技术措施：1. 采用静载试验：通过应用静载试验，在实际工况下对底座进行负荷施加，观察其变形情况，计算出底座的承载能力。
2. 应用传感器：通过在底座上安装传感器，实时监测底座的变形和应力变化，获取更准确的数据。
3. 结构分析：通过对底座结构进行有限元分析，计算底座的受力分布和应力集中情况，为检测提供理论依据。
五、施工工艺风机底座承载力检测施工工法的施工工艺包括以下几个阶段：1. 现场准备：清理施工区域，搭建检测平台和安装支撑设备。
2. 底座检测：安装传感器，应用静载试验仪器对底座进行负荷施加，并实时监测底座的变形和应力变化。
3. 数据处理：根据监测数据进行分析和计算，得出底座的承载能力。
4. 结果评估：根据计算结果和设计要求进行对比，判断底座是否满足承载能力要求。
六、劳动组织施工过程中，需要设立施工组织，包括工程负责人、技术人员、操作工人等，确保施工工作的顺利进行。
风电机组载荷验证方法
风电机组载荷验证方法作者：赵蒙莉王思铱来源：《风能》2014年第02期摘要：风电机组设计载荷通常用仿真的方法得到。
仿真结果能否真实反映风电机组的实际运行状态，决定了风电机组的设计是否可靠及经济。
通过载荷验证，将仿真的结果与测试结果对比，可以对仿真程序及模型进行修改，从而得到更真实的仿真结果，指导设计。
本文将仿真数据与测试数据进行对比，提出了详细的方法和步骤。
关键词：风电机组；载荷验证；仿真；测试中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-9219（2014）01-0102-05The Method of Wind Turbine Load ValidationZhao Mengli， Wang Siyi（Shanghai Electric Windpower Equipment Co.， Ltd.， Shanghai 200241， China）Abstract： Te simulation load is usually used as design load of wind turbine. Whether the design is reliable and economical depends on how accurate the simulation data is. We can get the guidance of how to improve the simulation tools and models through comparing simulation data with testing data via load validation. Tis paper puts forward some detailed methods and steps on how to carry out the load validation.Keywords： wind turbine； load validation； simulation； testing0 引言风电机组在设计时必须考虑所有可能遇到的环境及状态，而将实际测量的风电机组在运行寿命内（20年）的载荷作为设计载荷是不现实的。
柔塔式风力机组载荷测试与仿真分析
分别为机组的仰角与锥角。
叶片惯性载荷主要为旋转产生的离心力，方向总是
沿叶片向外的，它会对机组前后与左右方向产生推力，
下式给出了叶片的惯性力载荷：
ΔF = Δm ⋅rs ⋅ω2
Fs -s = Δm ⋅ rs ⋅ ω2 ⋅ sin ωt
（3）
Ff -a = Δm ⋅ rs ⋅ ω2 ⋅ cos ωt sin φaxis
值，结合叶片自重产生的弯矩进行推导 ， [9] 信号与载荷
之间存在如下关系：
éëêSSef
-
SSef00ùûú
=
éëêAA1211
AA1222ùûú
éM ëêM
beùú ûbf
（6）
式中： Mbe 和 Mbf 为摆振和挥舞弯矩； Se 和 Sf 为摆振和
挥舞应变片输出信号； Se0 和 Sf0 为信号的平均值。
0 引言 随着我国风电开发的重心逐渐向低风速地区 ， [1] 为
了提高低风速地区机组发电量，一般通过增加塔架高度 来提高风机的可利用小时数，但是传统的塔架高度大于 100 m 后，塔架重量会出现指数型的增加，此时塔架经 济性很低。采用全刚柔塔技术提升机组发电量是目前比 较有效的一种技术手段，柔塔式机组塔架高度在 110 m 以上，全刚柔塔重量轻，随着塔筒的增高，在有效提高 机组发电能力的同时，不会使成本增加太多。柔塔与钢 塔区分的重要表征量是塔架频率，随着高度的增加，塔 架频率降低，塔架的刚柔与叶轮额定转速有关，塔架频 率在叶轮一阶频率以上称为钢塔，在一阶频率以下为柔 塔[2]。由于柔塔的频率低于叶轮额定转速频率，从叶轮变 速至额定转速期间会在某个转速点上与塔架频率共振， 导致机组载荷增大，柔塔技术本质是通过先进的控制技 术解决塔架增高带来的挑战，柔塔式机组必须经过评估 认证和实践认证，符合规范要求，对于机组载荷安全性 的仿真与测试评估要求更高，所以对于柔塔式新型机组 的载荷特性分析显的尤为重要。
浅析风力发电机组运行性能测试技术
区域治理 智能电力与应用风力发电机组输出功率的变化极易在各种因素的影响下，突然开机和停机，使风场接入电网的电流处于重新分配的过程，这就对电网系统电压和频率的稳定性带来了不利影响。
与此同时，风力发电机组运行过程中，各主要受力部件会长期承受连续随机载荷作用产生疲劳损伤问题，当损伤累积到一定程度，就会引发疲劳破坏，严重危及风电机组运行的安全性。
一、风力发电系统概述风力发电是利用风能进行发电，而风力发电机组（简称风电机组）是将风能转化为电能的机械。
风轮是风电机组的主要部件，由桨叶和轮毅组成。
桨叶具有良好的空气动力外形，在气流作用下能产生空气动力使风轮旋转，将风能转换成机械能，再通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能转变成电能。
以市场占有率较高的双馈变速恒频风力发电机组为例，其风轮桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能，效率较高。
在低于额定风速时，它通过改变转速和桨距角使机组在最佳尖速比下运行，输出最大的功率，而在高风速时通过改变桨距角使机组功率输出稳定在额定功率。
这种形式的性价比和效率均较高，逆变器功率较小。
调速范围达到30%额定转速，变流的容量只有系统容量的30%左右，变速恒频驱动和MPPT控制，有功、无功功率可独立进行控制。
由于风能的不稳定性和捕获最大风能的要求，发电机转速是在不断的变化，而且经常在同步转速上、下波动， 为了实现风力机组的最大能量的追踪和捕获，满足电网对输入电力的要求，风力发电机必须变速恒频运行。
双馈风电机组结构简图如图1所示：图1 双馈风力发电系统简图二、风力发电机组运行性能测试技术2.1电压波动与闪变的测试电压波动指一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。
闪变实质是指当白炽灯的照度随着电压波动发生变化时，人眼对白炽灯照度变化的一种主观感觉，是一种表征电压波动严重程度的指标。
2.2谐波的测试为了有效地限制电网谐波，我国颁布了谐波国家标准，该标准适用于频率为50Hz、标称电压10kV及以下的公用电网，其主要目的是将公用电网中的谐波控制在允许的范围内，为电网的电能质量提供保障，避免谐波对电网和用户电气设备产生危害。
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应变计工作特性及标定（略）
• 应变极限—温度=const， • 加载时，指示与真实应变 相对误差（>10%）；措施： 选用抗剪强度较高的粘结 剂和基底材料、制造和安 装应变计时控制基底和粘 结剂层不要太厚、适当的 • 固化处理等；都有助于获 得较高的应变极限 • 最大工作电流 疲劳寿命—交变应力作用 下，直至产生疲劳损坏时 的循环次数；疲劳损坏包 括引线断路，应变计输出 幅值变化10%，波形出现 穗状尖峰 绝缘电阻—敏感栅引线与 被测件之间的电阻，提高 绝缘电阻的方法：良好的 粘结剂、基底
HBM
• 应变片（型号：Y、C、G、K、V+特殊型 号） • 传感器 • 变流器 • 数据采集系统 • 分析和标定软件
载荷信号的标定
拉伸试验
数据采集卡
Imc：数字通道16bit 模拟通道16bit 虚拟通道32bit 2000样本/second 2bit/样本 比恩（bin）法：6000seconds（10min）/ 文件=2.3MB/文件≈10GB/月
• 风轮载荷
1）风轮转矩 2）俯仰时刻 3）偏航时刻
在主轴上间接测量风轮扭矩
在主轴上间接测量偏航和俯仰
风机用应变片测量
• 塔筒载荷（塔顶及塔底）
安装在内壁上应避免门，法兰盘，焊缝，平台的影响
应变片的粘贴方法
应变片的布局图
信号采集、传送、处理、分析： 软件处理
传感器
• 光电编码器： 1）增量式 2）绝对式 3）混合式（增量式+绝对式） • 磁性编码器 • 旋转变压器 • 角度传感器：确定偏航位置
• • •
溶剂挥发型 化学作用固化型 热固型
应变片的安装位置
传感器
• 风轮叶根弯矩的测量（摆振和挥舞弯矩）
• 偏航和俯仰力矩的测量 • 转矩的测量 • 塔筒弯矩的测量
风机用应变片测量
• 叶根载荷
叶根圆柱部分，避免螺栓影响，距法兰盘位置一致，安装 在内部（防雷和保护），交叉敏感度最小的位置上
风机用应变片测量
数据存储
• 存储在imc硬盘上，每3小时向PC机传一次 数据 • 直接存储到PC硬盘上（网络故障导致数据 丢失）
谢谢！
3、薄膜应变计
• 非连续金属膜 • 半连续膜 • 连续膜
4、半导体应变计
5、特殊应变计 • 裂纹扩展应变计 • 大应变量应变计
• 疲劳寿命计——推算 交变应变的大小和循 环次数——预测寿命 • 防水应变计
• 双层应变计——同时 测弯曲和轴向应变 • 屏蔽式应变计——减 小磁场影响
应变计工作特性及标定（略）
• 检查与防护（防潮）
电阻应变计的温度误差与补偿
误差： • 电阻丝温度系数 • 电阻丝与试件材料膨胀系数不同
惠斯特电桥
粘结剂
• • • 敏感栅——基底 基底——被测试件 敏感栅——覆盖层 • • • • • • • • 低温（-60—-269°C） 常温（-40—80°C） 中温（80—350°C） 高温（350°C以上） 水下用 核辐射 强磁场 真空
风力发电机机械载荷测试
应变计的特性
应变计的类型
1、金属丝式应变计
• 丝绕式：疲劳寿命、 • 短接式：横向效应系 数小（<0.1%），精度 应变极限高，造价低， 易安装；横向效应大、 高；焊点多、疲劳寿 精度差 命短
2、金属箔式应变计
• 单轴式 • 单轴多栅式（测应变梯度用）
• 应变花（多轴）
电阻应变计
电阻应变计的选择 • 环境温度 应变计的温度范围： 高温350°C以上 中温60—350°C 常温-30—60°C 低温-30°C以下 • 环境湿度 • 磁场环境 • 应变分布梯度 • 应变性质 • • • • • 电阻应变计的粘贴 检查和分选应变计 粘贴表面的准备 贴片 固化 测量导线的焊接与固定
• 电阻值R • 灵敏系数 • 横向效应系数 • 零漂—温度=const，F=0， 应变计的指示随时间变化 • 蠕变—温度=const， F=const，应变计的指示随 时间变化 • 温度特性 1）热输出：温度变化产生 应输出 2）热滞后：升温热输出 曲线和降温热输出曲线不 重合（不可逆）
• 机械滞后—加载与卸载曲 线不重合（不可逆）