GB T 13981-2009 小型风力机设计通用要求.pdf

1、目。F司本标准代替GB/T13981 1992(风力机设计通用要求。本标准与GB/T13981 1992相比主要变化如下:标准名称改为小型风力机设计通用要求;第1章第3章改为1范围、2规范性引用文件、3术语和定义;GB/T 13981 2009 将范围适用部分改为:本标准适用于风轮扫掠面积小于或等于200旷的上风向水平轴风力机的设计;其他类型的风力机可参考使用;将7.1. 2额定风速改为额定(设计)风速;删除了原标准的表2风力发电机组参数表和表3风力提水机组参数表。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国风力机械标准化技术委员会归口。本标准起草单位:全国风力机械标准化技术委员会秘书处、中国

2、农机院呼和浩特分院、航空工业部六0二研究所。本标准主要起草人:王建平、宋经选、苏小光。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:GB/T 13981-19920 I GB/T 13981 2009 5 设计总则5. 1 应具有足够的强度和刚度。5.2 应具有良好的工艺性和经济性。5.3 应具有高的可靠性和良好的使用维护性。5.4 应具有良好的性能:a) 系统总效率高;b) 工作风速范围宽;c) 对电视、电讯传输影响小;d) 噪声低;e) 重量轻。6 环境条件6. 1 大气条件6. 1. 1 标准大气参数(海平面)压力户。=10 1. 325 kPa; 温度to二15C (或To=288.15 K)

3、; 密度po = 1. 225 kg/m3, 6. 1. 2 温度设计时所考虑的环境温度范围一般为-40C +40 C。6. 1. 3 湿度风力机的设计应考虑温度的影响。6.2 盐雾风力机的设计应考虑盐雾的影响。6.3 冰雪风力机的设计应考虑积雪和结冰的影响。6. 4 砂尘风力机的设计应考虑砂尘的影响。6. 5 雷击风力机的设计应考虑雷击的影响。6.6 凤特性6. 6. 1 风速频风速频率由年风频曲线描述，年风频曲线由风场对风力进行统计、分析并按威布尔分布或瑞利分布给出。典型的年风频曲线如图1所示。6.6.2 凤剪切2 风剪切数学模型为:式中:VH Vo VH 高度H处的风速，单位为米每秒Cm

4、/s); H H、Vo 参照高度Ho处的风速，单位为米每秒(m/s); H一一离地面高度，单位为米(m); Ho 参照高度，一般Ho为10m; 考虑地面粗糙度影响的指数，的取值范围参照表10 C 1 ) GB/T 13981 2009 低速风力机的切入风速不得低于3m/s，不得高于4.5m/so 7. 1. 2 额定(设计)凤风轮扫掠面积小于等于40旷的风力机额定风速Vn在6m/s10 m/s之间选择;风轮扫掠面积大于40m2小于等于200m2风力机宜采用设计风速叭，应选取安装使用地域风力机轮载高处年平均风速的1.4倍。7. 1. 3 停车风速高速风力机停车风速不低于18m/s，低速风力机停车

5、风速不低于14m/s。7. 1. 4 凤轮直径风力机的风轮直径按式(3)确定:D二式中:D 风轮直径，单位为米(m); Pn一一风力机组额定功率，单位为瓦(W); Cp一一风能利用系数;8Pn CpPo V2可l币2V 一设计风速Vd或额定风速飞，单位为米每秒Cm/s) ; 可I一-发电机或其他工作机效竿;币2一一机械传动系统效率。7. 1. 5 叶尖速度比C 3 ) 7.1.5.1 叶尖速度比和风轮实度是密切相关的，风轮实度与叶片数及叶片的平面形状有关。叶尖速度比与叶片数的关系见表2，叶尖速度比与风轮实度的关系见图2。叶尖速度比叶片数1 824 0.8 O. 7 O. 6 0.5 b 运当K

6、R0.4 0.3 0.2 O. 1 0.05 2 叶尖速度比与叶片数关系2 4 612 36 三叫之 、把飞走二之飞飞 、 、3、k 、二七o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 叶尖速度比图2叶尖速度比与风轮实度关系曲线.,. 二主524 23 GB/T 13981 2009 8. 1. 2 正常工作遇阵风风力机在工作风速范围内正常工作突遇阵风时所受的载荷:a) 风力机在额定工况时突遇阵风所受的载荷;b) 风速接近停车风速，风力机超速状态突遇阵风所受的载JI-IJ0 8. 1. 3 运行中出现故风力机在运行中出现故障引起的载荷，故障情况有:a) 无负载引起超速时的载荷;b) 不允许的突

7、加负载时的载荷;c) 风轮转速控制系统故障时的载荷;d) 调向机构故障时的载荷;e) 传动系统故障时的载荷。8. 1. 4 最大风速a) 风力机停车时，遇最大风时的载荷;b) 风力机在慢转状态时，遇最大风时的载荷。8. 1. 5 应急刹车风力机应急刹车时的载荷。8. 1. 6 运输、安装、调试风力机运输、安装、调试过程中作用在零部件上的载荷。8.2 载荷计重要求8. 2. 1 在计算时，应考虑风轮和全机组的气动载荷、惯性载荷、重力载荷和阻尼载，. J 0 8.2.2 对给出的每种工况下的载荷，均应考虑:a) 风速变化;b) 风轮转速变化;c) 叶片桨距变化;d) 风轮迎风速度和方向的变化pc)

8、 阵风效应;f) 叶片预锥角、风轮旋转轴倾角的影响;g) 风力机及安全机构所处状态;h) 塔影效应;i) 风剪切。注:对风轮扫掠面积小于等于刊旷的风力机可不考虑、h)和i)项的影响。8.2.3 若结构在载荷作用下产生的变形明显地改变了载荷的大小和分布时，则应考虑变形的影响。9 强度准则9. 1 安全系数第8章所述载荷均为使用载荷，设计载荷是使用载荷乘以安全系数臼一般部件的安全系数取1.5.对于重要接头、铸件和焊接件等关键零部件，其安全系数值应适当增大。9. 2 材料机械性能材料的机械性能应根据有关标准的规定选用，凡在现行标准中未列出的材料(特别是复合材料).其性能应经试验验证后方可使用。9.3

9、 强度要求9. 3. 1 一般要求应通过可靠的分析方法和试验验证。证实风力机各部件能满足静强度要求和动强度要求。9.3.2 静强度要求在设计破坏载荷作用下，各部件结构的应力应不超过材料的极限应力，应不影响风力机的安全和6 GB/T 13981-2009 中华人民共和国国家标准小型凤力机设计通用要求GB/T 13981-2009 9峰中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045 网址电话:6852394668517518 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X12301/1 6 印张0.75字数15千字2009年7月第一版2009年7月第一次印刷争夺书号:155066 1-38042 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533