GB/T 25391-2010 风力提水机组技术规范

　　ICS 27. 180 F 11

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25391—2010

　　风力提水机组技术规范

　　Technicalspecification ofwater-pumping wind-mill

　　2010-11-10发布 2011-03-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 25391—2010

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 2

　　4 符号与缩写 5

　　5 机组的型号 、分类 6

　　6 风力提水机组的技术要求 7

　　7 风力提水机组的试验方法 25

　　8 包装 、运输 32

　　附录 A (资料性附录) 风力提水机组试验记录用表 34

　　Ⅰ

　　GB/T 25391—2010

　　前 言

　　本标准的附录 A为资料性附录 。

　　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(SAC/TC50)归 口 。

　　本标准起草单位 :水利部牧区水利科学研究所 。

　　本标准主要起草人 :吴永忠 、程荣香 、韩雪 、刘惠敏 、查咏 、刘文兵 、王世峰 、张瑞强 。

　　Ⅲ

　　GB/T 25391—2010

　　风力提水机组技术规范

　　1 范围

　　本标准规定了风力提水机组型号 、技术要求 、试验方法 、包装运输等方面的内容 。

　　本标准适用于 20 kW 以下 、水平轴 、机械传动或电传动的风力提水机组 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 197 普通螺纹公差(GB/T 197—2003,ISO 965-1:1998,MOD)

　　GB/T 985. 1 气 焊 、焊 条 电 弧 焊 、气 体 保 护 焊 和 高 能 束 焊 的 推 荐 坡 口 (GB/T 985. 1—2008, ISO 9692-1:2003,MOD)

　　GB/T 1032 三相异步电动机试验方法

　　GB/T 1095 平键键槽的剖面尺寸(GB/T 1095—2003,ASME B18. 25. 1M :1996,neq)

　　GB/T 1096 普通型平键(GB/T 1096—2003,ASME B18. 25. 1M :1996,neq)

　　GB/T 1184—1996 形状和位置公差 未注公差值(ISO 2768-2:1989,eqv)

　　GB/T 1220 不锈钢棒

　　GB/T 1527 铜及铜合金拉制管

　　GB/T 1804 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差(GB/T 1804—2000,ISO 2768-1: 1989, eqv)

　　GB/T 2816 井用潜水泵

　　GB/T 2818 井用潜水异步电动机

　　GB/T 2900. 53 电工术语 风力发电机组(GB/T 2900. 53—2001,IEC 60050-415:1999,IDT) GB/T 3091 低压流体输送用焊接钢管(GB/T 3091—2008,ISO 559:1991,neq)

　　GB/T 3214 水泵流量的测定方法

　　GB/T 3216—2005 回转动力泵水力性能验收试验 1 级和 2 级 (ISO 9906:1999, MOD)

　　GB 4208—2008 外壳防护等级(IP代码)(IEC 60529:2001,IDT)

　　GB/T 4662 滚 动 轴 承 额 定 静 载 荷(GB/T 4662—2003, ISO 76: 1987, ISO 76/AMD. 1: 1999, IDT)

　　GB 4824 工业 、科 学 和 医 疗 (ISM) 射 频 设 备 电 磁 骚 扰 特 性 限 值 和 测 量 方 法 (GB 4824—2004,

　　CISPR 11:2003,IDT)

　　GB/T 4942. 1 旋转电机整体结构的防护等级(IP代码)-分级 (GB/T 4942. 1—2006,IEC 60034- 5:2000,IDT)

　　GB/T 5661 轴向吸入离心泵机械密封和软填料用空腔尺寸(GB/T 5661—2004,ISO 3069:2000, IDT)

　　GB/T 6391 滚 动 轴 承 额 定 动 载 荷 和 额 定 寿 命(GB/T 6391—2003, ISO 281: 1990, ISO 281: 1990/AMD. 1:2000,ISO 281:1990/AMD. 2:2000,IDT )

　　GB/T 7784 机动往复泵 试验方法

　　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

　　1

　　GB/T 25391—2010

　　GB/T 12467. 1~GB/T 12467. 4 焊接质量要求金属材料的熔化焊(GB/T 12467. 1~GB/T 12467. 4— 1998,ISO 3834-1~ISO 3834-4:1994,IDT)

　　GB/T 12785 潜水电泵 试验方法

　　GB/T 19068. 1—2003 离网型风力发电机组 第 1部分 :技术条件

　　GB 50057 建筑物防雷设计规范

　　JB/T 4297 泵产品涂漆技术条件

　　JB/T 5673 农林拖拉机及机具涂漆 通用技术条件

　　JB/T 5943—1991 工程机械 焊接件通用技术条件

　　JB/T 9615. 2 交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘试验限值

　　IEC 60364 建筑物电气装置

　　IEC 61000 电磁兼容性(EMC)

　　3 术语和定义

　　GB/T 2900. 53确立的以及下列术语和定义适用于本标准 。

　　3. 1

　　机座 frame

　　用来支撑塔架上方风力机所有设备及附件的部件 。

　　3. 2

　　回转体 axisymmetricbody

　　指机座与塔架之间的连接件 。

　　3. 3

　　控制机构 controlmechanism

　　接收风力机信息或环境信息 ,而后调节风力机 ,使其保持在工作要求范围内的子系统 。 3. 4

　　安全机构 safety mechanism

　　确保机组在设计范围内工作的机构 。

　　3. 5

　　设计极限 design limits

　　设计中使用的最大值或最小值 。

　　3. 6

　　风能利用系数 rotorpowercoefficient

　　风轮能够从自然风中得到的能量的百分比 ,按公式(1)定义 :

　　CP …………………………( 1 )

　　式中 :

　　CP — 风能利用系数 ;

　　P— 风力机能够从自然风中得到的能量 ;

　　ρ— 空气密度 ;

　　V∞ — 来流风速 ;

　　R— 风轮半径 。

　　3. 7

　　推力系数 thrustcoefficient

　　推力系数按公式(2)定义 :

　　2

　　GB/T 25391—2010

　　CT …………………………( 2 )

　　式中 :

　　CT — 推力系数 ;

　　T— 风轮所受的气动推力 。

　　3. 8

　　扭矩系数 torquecoefficient

　　扭矩系数按公式(3)定义 :

　　CM …………………………( 3 )

　　式中 :

　　CM — 扭矩系数 ;

　　M— 风轮扭矩 。

　　3. 9

　　升阻比 lift-drag ratio

　　升阻比是指升力系数与阻力系数的比值 。

　　3. 10

　　叶尖速比 tip-speed ratio

　　风轮的叶尖线速度与来流风速的比值 。

　　3. 11

　　压力中心 pressurecenter

　　压力中心是指叶片上气动合力的作用点 ,它是空气动力合力作用线和弦线的交点 ,作用在压力中心上的力只有升力和阻力 。

　　3. 12

　　极大风速 extremewind speed

　　3. 13t秒内的平均最高风速 ,它可能是 N 年一遇 。一般 t= 10秒 ,N= 50年 。叶片锥角 tiltangleofblade

　　是指叶片相对于和旋转轴垂直平面的倾斜角度 。

　　3. 14

　　风轮倾角 tiltangleofrotorshaft

　　是指风轮相对于和旋转轴平行的平面的倾斜角度 。

　　3. 15

　　体积流量 volume flow

　　单位时间内从泵出口排出并进入管路的液体体积 。

　　3. 16

　　入口总水头 inlettotalwaterhead

　　泵入口截面处液体的总水头为 :

　　H1 = Z …………………………( 4 )

　　式中 :

　　下标“1”代表泵入口截面 ;

　　H— 扬程 ;

　　Z— 到基准面的距离 ;

　　3

　　GB/T 25391—2010

　　p— 压力 ;

　　v— 水的流速 ;

　　g— 重力加速度 。

　　3. 17

　　出 口总水头 outlettotalwaterhead

　　泵出口截面处液体的总水头为 :

　　H2 = Z …………………………( 5 )

　　式中 :

　　下标“2”代表泵出口截面 。

　　3. 18

　　扬程 lift

　　3. 19

　　其值等于泵的出口总水头与入口总水头的代数差 ,H= H2 -H1 。

　　轴功率 shaftpower

　　轴功率是原动机传递给泵轴上的功率 。

　　3. 20

　　基准面 baselevel

　　通过由叶轮叶片进口边的外端所描绘的圆的中心的水平面 。对于多级泵以第一级叶轮为基准 ,对于立式多级泵以上部叶片为基准 。

　　3. 21

　　规定点 operatingpoint

　　是指对于指定的泵 ,在设计制造时所给定的转速 、流量 、扬程 、轴功率 、汽蚀余量以及效率的值所对应的工况点 。

　　3. 22

　　泵效率 pump efficiency

　　…………………………( 6 )

　　式中 :

　　η— 泵效率 ;

　　Pu— 水泵的输出功率 ;

　　Pa— 水泵的轴功率 。

　　3. 23

　　型式数 typenumber

　　型式数是一个无因次量 , 由公式(7)定义 :

　　K …………………………( 7 )

　　式中 :

　　Q′— 每一级吸入口的体积流量 ;

　　H′— 泵的单级扬程 。

　　注 : 型式数按规定点计算 。

　　3. 24

　　容积效率 volumetricefficiency

　　扣除容积损失后泵的实际流出液体与流入液体的比值 。

　　4

　　GB/T 25391—2010

　　3. 25

　　密封装置 sealingdevice

　　为防止液体流出泵外或空气流入泵内的而设在轴与泵壳之间的装置 。

　　3. 26

　　机械密封 mechanicalseal

　　靠两个经过精密加工的端面(动环和静环)沿轴向紧密接触达到密封的装置 。

　　3. 27

　　软填料 softpacking

　　用非金属材料制成的填料为软填料 。

　　3. 28

　　汽蚀余量 NPSH

　　入口总水头加上相应于大气压力的水头 ,减去相应于汽化压力的水头 。NPSH 与基准面有关 。

　　3. 29

　　有效汽蚀余量 NPSHA

　　在同一流量下有效的 NPSH 值 ,它由泵的安装条件确定 。

　　3. 30

　　必需汽蚀余量 NPSHR

　　在规定转速和流量下必需的 NPSH 值 ,它由设计制造时给出 。

　　3. 31

　　第一临界转速 the firstcriticalspeed

　　旋转部件的最低横向 自然振动频率与旋转频率相一致时的转速 。

　　3. 32

　　最大允许工作压力 maximum allowableworkingpressure

　　泵在最恶劣工作条件下的极限压力 。

　　3. 33

　　额定压力 rated pressure

　　对某一给定的应用场合 ,在最恶劣工作条件下的极限压力 。

　　3. 34

　　轴向水推力 axialthrust

　　泵在起动或正常工作时 , 叶轮前 、后盖板产生的压力差 。

　　4 符号与缩写

　　4. 1 本标准使用下列符号和单位 :

　　Ab

　　桨叶的投影面积

　　[m2 ]

　　Af

　　尾舵面积

　　[m2 ]

　　A3

　　风轮回转面积

　　[m2 ]

　　B

　　风轮叶片数

　　[枚]

　　CM

　　扭矩系数

　　[—]

　　CP

　　风能利用系数

　　[—]

　　CT

　　推力系数

　　[—]

　　Fas

　　风轮气动推力

　　[N]

　　5

　　GB/T 25391—2010

　　Fts

　　塔架风压

　　[Pa]

　　g

　　重力加速度

　　[m/s2 ]

　　H

　　扬程

　　[m]

　　H0

　　参照高度 ,一般 H0 为 10 m

　　[—]

　　I

　　时距 0. 5 min内的电流平均值

　　[A]

　　M

　　风轮扭矩

　　[N · m]

　　N

　　发电机输出功率

　　[W]

　　nj

　　最佳转速

　　[r/min]

　　p

　　压力

　　[N/m2 ]

　　P

　　风力机能够从自然风中得到的能量

　　[J]

　　Pu

　　水泵的输出功率

　　[W]

　　Pa

　　水泵的轴功率

　　[W]

　　Q′

　　每一级吸入口的体积流量

　　[m3/s]

　　R

　　风轮半径

　　[m]

　　Tmax

　　拉线最大拉力

　　[N]

　　T

　　风轮所受的气动推力

　　[N]

　　Δt

　　时间坐标上每格代表的时间

　　[s]

　　U

　　时距 0. 5 min内的电压平均值

　　[V]

　　V∞

　　来流风速

　　[m/s]

　　VH

　　高度 H 处的风速

　　[m/s]

　　V0

　　参考高度 H 处的风速

　　[m/s]

　　ΔV

　　轴向风速变化量

　　[m/s]

　　V

　　平均风速

　　[m/s]

　　ϕ

　　空气动力系数

　　[—]

　　VS

　　风轮中心处的暴风风速

　　[m/s]

　　W1

　　A处塔架抗弯截面模数

　　[cm3 ]

　　Z

　　到基准面的距离

　　[m]

　　η

　　泵效率

　　[—]

　　σA

　　最危险断面的应力

　　[N/cm2 ]

　　φ

　　折减系数

　　[—]

　　α

　　ρ

　　参考地面粗糙度影响的指数空气密度

　　[—]

　　[kg/m3 ]

　　4. 2 缩写

　　NPSH (netpositive suction head) 汽蚀余量

　　NPSHa(netpositive suction head available) 有效汽蚀余量

　　NPSHr(netpositive suction head required) 必需汽蚀余量

　　5 机组的型号、分类

　　5. 1 机组的型号

　　5. 1. 1 机械传动式风力提水机组的型号由以下部分组成 :

　　6

　　GB/T 25391—2010

　　FTJ ××× - ××× - ××× / ×××

　　额定风速 m/s

　　流量 m3/h

　　扬程 m

　　风轮直径 m

　　机械(J) 传动式风(F) 力提(T) 水机组

　　5. 1. 2 电力传动式风力提水机组的型号由以下部分组成 : FTD ××× - ××× - ××× / ×××

　　额定风速 m/s 流量 m3/h

　　扬程 m

　　风轮直径 m

　　电力(D) 传动式风(F) 力提(T) 水机组

　　5. 2 机组的分类

　　5. 2. 1 按风力提水机组传动方式分类 :

　　5. 2. 1. 1 机械传动式风力提水机组 :

　　1) 往复式风力提水机组 ;

　　2) 旋转式风力提水机组 。

　　5. 2. 1. 2 电力传动式风力提水机组 :

　　1) 风力发电驱动直流电动机带动水泵的提水机组 ;

　　2) 风力发电驱动交流电动机带动水泵的提水机组 。

　　5. 2. 2 按风力机风轮气动特性进行分类 :

　　5. 2. 2. 1 升力型风力提水机组 。

　　5. 2. 2. 2 阻力型风力提水机组 。

　　5. 2. 3 按水泵类型进行分类 :

　　5. 2. 3. 1 离心泵风力提水机组 :

　　1) 普通型离心泵风力提水机组 ;

　　2) 潜水电泵风力提水机组 。

　　5. 2. 3. 2 容积泵风力提水机组 :

　　1) 活塞泵风力提水机组 ;

　　2) 隔膜泵 、链管水车风力提水机组 ;

　　3) 螺杆泵风力提水机组 ;

　　4) 转子泵风力提水机组 。

　　6 风力提水机组的技术要求

　　6. 1 一般技术要求

　　6. 1. 1 环境条件

　　6. 1. 1. 1 风况条件

　　6. 1. 1. 1. 1 风速风能

　　年平均风速大于等于 2. 5 m/s;年平均有效风能密度大于等于 300 W/m2 ;年有效风速小时数大于

　　7

　　GB/T 25391—2010

　　3000h;30年一遇最大风速小于 40 m/s;盛行风向的风频应大于 40% ,次盛行风向的风频应大于 25% 。

　　6. 1. 1. 1. 2 风切变

　　风切变指数 α 的取值最大不超过 0. 25。

　　6. 1. 1. 1. 3 阵风

　　阵风条件应满足 :

　　a) 最大瞬时风速的阵风因子一般取 1. 5~ 1. 7;

　　b) 轴向风速变化量按公式(8)计算 :

　　ΔV= ± (0. 5 ~ 0. 7) …………………………( 8 )

　　式中 :

　　ΔV— 轴向风速变化量 ;

　　— 平均风速 。

　　c) 风向变化角为 ±30°~ ±45°;

　　d) 安全风速沿海地区取 50 m/s, 内陆地区取 40 m/s。

　　6. 1. 1. 2 其他环境条件

　　至少应考虑下列其他环境条件 ,并将它们的作用在设计文件中阐明 :

　　— 温度 ,一般为 -30 ℃ ~ +40 ℃ ;

　　— 湿度 ,最湿月份月平均最高相对湿度为 90% , 同时该月月平均最低温度不高于 25 ℃ 。

　　6. 1. 2 水质条件

　　提水使用的水质应满足下列要求 :

　　— 城镇一般清水 ,如河水 、湖水 、池塘水 、井水等 ;

　　— 水的温度不高于 40 ℃ ;

　　— 固体物质含量(按质量计)不大于 0. 01% ;

　　— 固体物质颗粒不大于 0. 2 mm;

　　— 酸碱度 pH值在 6. 5~ 8. 5 之间 ;

　　— 硫化氢的含量不大于 1. 5 mg/L;

　　— 氯离子的含量不大于 400 mg/L。

　　6. 2 风力机—机械提水系统

　　6. 2. 1 风力机

　　风力机—水泵提水系统中风力机主要由以下部件构成 ,在设计文件中应对风力机各部件进行详细的设计说明 :

　　— 风轮 ;

　　— 传动装置 ;

　　— 调向机构 ;

　　— 调速机构 ;

　　— 附属构件 ,包括机舱 、机座 、回转体 、制动器 、防雷装置 。

　　6. 2. 1. 1 风轮

　　6. 2. 1. 1. 1 直径系列 :3. 0,3. 5,4. 0,4. 5,5. 0,6. 0,6. 5,7. 0,8. 0,10. 0(m)

　　6. 2. 1. 1. 2 风力机—水泵提水系统的额定风速和切入风速

　　风力机—水泵提水系统的额定风速宜为当地年平均风速的(1. 5~ 2)倍 。

　　风力机—水泵提水系统的切入风速宜不大于 4 m/s。

　　6. 2. 1. 1. 3 停机风速

　　风力机—水泵提水系统风力机的停机风速按下列要求选取 :

　　— 匹配拉杆泵 、螺旋泵 、螺杆泵的低速风力机停机风速不低于 14 m/s。

　　8

　　GB/T 25391—2010

　　— 匹配离心式水泵的高速风力机停机风速不低于 18 m/s。

　　6. 2. 1. 1. 4 叶尖速比

　　叶尖速比与风轮叶片数的关系见表 1:

　　表 1 叶尖速比与风轮叶片数的关系表

　　叶尖速比

　　1~ 2

　　2~ 4

　　4~ 6

　　≥6

　　叶片数

　　8~ 24

　　6~ 12

　　3~ 6

　　2~ 4

　　2~ 3

　　风力机—水泵提水系统风力机叶尖速比的选取根据下列原则 :

　　— 匹配离心泵的风力机要求转速较高 ,一般取 λ= 3 5。

　　— 匹配拉杆泵 、螺旋泵的中低速风力机一般取 λ= 12;

　　6. 2. 1. 1. 5 翼型的选择

　　风力机叶片翼型的选择根据以下原则 :

　　— 升阻比高 ;

　　— 失速平缓 ;

　　— 压力中心随攻角变化小 ;

　　— 翼型相对厚度满足结构设计和受力要求 ;

　　— 工艺性好 。

　　6. 2. 1. 1. 6 气动设计方法

　　气动设计计算应给出下列内容 :

　　— 叶片扭转角沿叶片展向的分布 ;

　　— 叶片弦长沿叶片展向的分布 ;

　　— 叶片剖面厚度沿叶片展向的分布 。

　　为使制造工艺简单 ,对风轮气动特性要求不高的风力提水机 ,可采用等弦长的弧型板叶片 。

　　6. 2. 1. 1. 7 风轮结构设计

　　风轮组成部件 :

　　— 叶片数少于 10的低速风轮 ,应由轮毂 、叶轴 、叶片托板 、叶片等部件组成 。 叶轴应布置在叶片迎风面以减少尾流损失 。

　　— 叶片数大于 10的低速风轮 ,除设置轮毂 、叶轴 、叶片托板 、叶片等部件 ,还应加设支撑杆系 、双支撑圈或单支撑圈以保证风轮结构的稳定性 。支撑杆系 、叶轴应布置在叶片迎风面以减少尾流损失 。

　　— 匹配离心式水泵的高速风轮与风力发电用的风轮类似 , 由轮毂 、叶轴和叶片组成 。

　　6. 2. 1. 1. 8 轮毂

　　轮毂应由铸铁或钢板焊接而成 ;

　　铸钢轮毂不允许存在夹渣 、缩孔 、砂眼 、裂缝等缺陷 ;

　　焊接的轮毂 ,焊缝必须经过超声波检查 ,还应考虑交变应力引起的焊缝疲劳 。钢板的厚度由叶片可能承受的最大离心力载荷确定 。

　　6. 2. 1. 1. 9 桨叶与轮毂的连接

　　多叶片风力机的桨叶通过支撑圈 、支撑杆系与轮毂连接 。安装完成后 , 叶片应在同一平面内旋转 。小型高速风力机桨叶与轮毂一般采用叶轴与风轮旋转轴垂直的刚性连接方式 。桨叶与轮毂连接所用螺栓不仅材质要好 ,还应加垫双耳止动垫圈以锁定螺母 。

　　6. 2. 1. 2 调向机构— 尾舵

　　尾舵调向机构的一般要求 :

　　— 当风向偏离风轮主轴 10°~ 20°时 ,尾舵应能保证风轮及时的偏转对风 ;

　　9

　　GB/T 25391—2010

　　— 应考 虑 风 轮 调 向 时 对 风 力 机 载 荷 产 生 的 影 响 , 在 尾 翼 上 安 装 缓 冲 装 置 , 使 风 轮 平 缓 的 跟 踪风向 ;

　　— 尾舵形式 、尾翼的面积 、形状及尾杆的长度一般依据公式(9) 、(10) 、(11) 并通过现场试验最终确定 :

　　l≈ (0. 4- 0. 6)D …………………………( 9 )

　　对于 2 4 叶片的风轮 :Af = (0. 03- 0. 05)A3 ( 11 )

　　对 叶片风轮 :Af = (0. 08- 0. 12)A3 … … …… …… …… …… …… …… ( 10 )

　　式中 :

　　Af— 尾舵面积 ;

　　A3— 风轮回转面积 ;

　　l— 塔架中心线到尾翼前端点的距离 ;

　　D— 风轮直径 。

　　尾舵调向机构如图 1所示 。

　　1— 尾翼 ;

　　2— 尾杆 。

　　图 1 尾舵调向机构结构示意图

　　6. 2. 1. 3 调速机构

　　风力机应配备专门的调速机构 ,使其在安全风速范围内能够自动的限制风轮转速 、控制风轮的功率输出 。风力提水用中小型风力机的调速机构应符合下列规定 :

　　— 当自然风的风速超过设计的额定风速时 ,调速机构应发挥作用 。

　　— 调速机构应该能保证风力机安全运行的同时保持一定的输出功率 。

　　— 采用变桨距调速时 ,应设置一个能保证所有桨叶都能同时动作的同步装置 ,避免叶片产生强烈振动 。

　　— 采用风轮侧偏装置调速时 ,较多用到弹簧复位机构 ,应注意考虑弹簧的防腐 、防锈处理 ;在盐雾较严重的地区 ,应使用配重机构替代弹簧复位机构 。

　　— 使用弹簧复位机构时 ,弹簧复位力矩必须这样选择 :在风轮侧偏力矩的联合作用下 ,使风轮偏转到一定的角度 ,在该角度 、该风速下风轮仍能保持一定的输出功率 。

　　— 采用风轮侧偏装置调速时 ,应注意考虑风轮陀螺力矩的影响 。

　　10

　　GB/T 25391—2010

　　— 用弹 簧 平 衡 的 铰 接 式 尾 舵 , 其 尾 杆 的 最 危 险 断 面 在 它 与 弹 簧 的 连 接 处 , 应 注 意 该 点 的 强 度校核 。

　　6. 2. 1. 4 附属构件

　　6. 2. 1. 4. 1 机舱

　　机舱设计应满足下列要求 :

　　— 机舱要设计的轻巧 、美观 ,下风向布置的风力机尤其要注重流线型 ;

　　— 应选用重量轻 、强度高而又耐腐蚀的材料 ;

　　— 机舱的外表应作防腐 、防锈处理 ;

　　— 机舱的设计应使得机舱内部的设备便于维修 。

　　6. 2. 1. 4. 2 机座

　　机座设计应满足下列要求 :

　　— 机座应满足一定的强度 、刚度 ,并在此基础上力求耐用 、紧凑 、轻巧 ;

　　— 焊接处不应有未焊透 、气孔 、裂缝 、烧穿 、夹渣和造成降低强度的缺陷 ;

　　— 机座的外表应作防腐 、防锈处理 。

　　6. 2. 1. 4. 3 回转体

　　回转体设计应满足下列要求 :

　　— 回转体一般由固定套 、回转圈及轴承组成 。

　　— 选用回转体轴承应考虑承受作用在回转体上的轴向载荷与径向载荷 。

　　6. 2. 1. 4. 4 制动装置

　　机组应设置一套或多套制动装置 , 当自然风速超过安全风速或机组需要维修停机时 ,制动装置应发挥作用 。其一般要求如下列规定 :

　　— 制动装置应能使风轮由任意工作状态转入停止状态或空转状态 ;

　　— 至少有一套制动装置直接作用在低速轴上或风轮上 ;

　　— 解除制动应该有恰当的动作 ,解除制动不应导致机组重新起动 ,起动应单独进行 。

　　6. 2. 1. 4. 5 防雷装置

　　防雷装置的设计按照 GB 50057执行 。

　　6. 2. 2 塔架

　　6. 2. 2. 1 塔架的设计应符合下列要求

　　— 风力机塔架应能承受相当于设计值的最大载荷(包括安全系数) ;

　　— 塔架的零部件应由能满足使用要求的材料制造 ;

　　— 应提供全部螺栓和紧固装置 ,给出拧紧力矩说明 ,如有需要 ,应提供合适的拉索 , 明确规定拉紧方法 ;

　　— 塔架焊接作业的质量保证应根据 GB/T 12467. 1~GB/T 12467. 4执行 ;不允许在接头表面出现不合要求的裂缝 、切割缺陷或其他裂痕 ;

　　— 塔架及其零部件外部表面应进行防护处理 ,保证塔架不受环境的腐蚀 ,保证各部件之间不产生电解腐蚀 ;

　　— 应考虑将塔架制成分段式结构 , 以便于运输 、安装及批量生产 。

　　6. 2. 2. 2 塔架高度

　　塔架高度的最低限度值应按公式(12)计算 :

　　H =h+ c+D/2 …………………………( 12 )

　　式中 :

　　H— 塔架高度 ;

　　h— 接近风力机障碍物的高度 ;

　　11

　　GB/T 25391—2010

　　c— 障碍物到风轮最低点的距离 。

　　风力机 — 水泵提水机组的风力机多为低速风力机 ,推荐的塔架高度系列 : 6 m ,7 m ,9 m , 10 m , 12 m , 14 m ,15 m ,18 m ,21 m。

　　6. 2. 2. 3 塔架形式

　　微 、小型风力机塔架多采用单管拉线式和桁架拉线式 ,并分别配有 3~4根拉线 。如图 2所示 。

　　1— 单管拉线式 ;

　　2— 桁架拉线式 ;

　　3— 拉线 ;

　　4— 花兰螺栓 ;

　　5— 地锚 。

　　图 2 单管拉线式和桁架拉线式塔架

　　6. 2. 2. 4 塔架载荷

　　6. 2. 2. 4. 1 总则

　　应考虑与塔架强度计算有关的两种载荷 :作用在风轮上的气动推力 、塔架本身所承受的最大风压 。以上两种载荷均应按暴风工况进行考虑 , 以保证塔架的安全性 。

　　6. 2. 2. 4. 2 作用在风轮上的气动推力的计算

　　作用在风轮上的气动推力 ,推荐用公式(13)计算

　　Fas CtAbBϕ …………………………( 13 )

　　式中 :

　　Fas— 风轮气动推力 ;

　　Ct— 推力系数 ;

　　Ab— 桨叶的投影面积 ;

　　B— 风轮叶片数 ;

　　VS— 风轮中心处的暴风风速 。

　　6. 2. 2. 4. 3 塔架风压的计算

　　塔架风压的计算 ,推荐用公式(14)计算

　　ϕ— 空气动力系数 , 当系统的最低自振频率 >2 Hz时 ,ϕ= 1;

　　Fts …………………………( 14 )

　　12

　　GB/T 25391—2010

　　式中 :

　　Fts— 塔架风压 ;

　　At— 塔架的投影面积 ,单位为平方米(m2 ) ;

　　6. 2. 2.4(ϕ)—4(—)— 塔(空)架(气)强(动)度(力)校(系)核(数), 圆柱密闭塔架 ϕ=0. 7,桁架塔架 ϕ= 1. 4。

　　a) 拉线式塔架最危险断面在拉线与塔架的连接处 ,如图 3 中 A点所示 。

　　图 3 拉线式塔架最危险断面在拉线与塔架的连接处

　　b) 拉线式塔架拉线最大拉力的计算应按作用到塔架上的负载只由一根拉线来承担计算 ,具体应按公式(15)计算 :

　　Tmax

　　式中 :

　　Tmax— 拉线最大拉力 ;

　　h1— 风轮中心到风轮顶端的距离 ;

　　h2—A点上部塔架的高度 ;

　　θ— 拉线与地面间的夹角 ;

　　H— 塔架总高度 ,见图 3。

　　c) 最危险塔架断面的 A处的应力按公式(16)计算 :

　　式中 :

　　σA — 最危险断面的应力 ;

　　G1—A点上方所受的总重力 ;

　　A1—A处塔架的截面积 ;

　　φ— 折减系数 ;

　　W1—A处塔架抗弯截面模数 。

　　6. 2. 3 配套水泵

　　6. 2. 3. 1 拉杆泵

　　6. 2. 3. 1. 1 与风力机配套的拉杆泵按结构特点分为以下两种形式 :

　　— 单作用式拉杆泵 ;

　　— 双作用式拉杆泵 。

　　6. 2. 3. 1. 2 拉杆泵基本参数如下 :

　　拉杆泵泵缸直径系列 :

　　13

　　GB/T 25391—2010

　　45 mm ,50 mm , 55 mm , 60 mm , 70 mm , 80 mm , 90 mm , 100 mm , 110 mm , 120 mm , 160 mm , 200 mm ,250 mm ,320 mm ,400 mm ,500 mm。

　　拉杆泵活塞行程系列 :

　　100 mm ,120 mm ,140 mm ,160 mm ,180 mm ,210 mm ,240 mm ,270 mm。

　　6. 2. 3. 1. 3 拉杆泵与风力机在正常的匹配条件下 ,在额定风速时 ,其主要性能指标应符合表 2 的规定 。

　　表 2 性能指标

　　项 目

　　性能指标

　　容积效率

　　≥0. 90

　　泵效率

　　不低于设计值的 0. 98

　　流量

　　不低于设计值的 0. 95

　　扬程

　　不低于设计值

　　首次故障前平均工作时间

　　≥1 000 h

　　6. 2. 3. 1. 4 与风力机配套的拉杆泵主要由进水滤网 、进水接头 、上活塞总成 、下活塞总成 、泵缸 、泵杆 、泵管等部件组成 。下活塞总成由阀座 、阀门 、皮碗和下活塞等零件构成 。

　　a) 拉杆的主要技术要求 :

　　— 所用材料的机械性能应符合 GB/T 3091中规定的不带螺纹普通钢管的机械性能 ;

　　— 拉杆焊合件 ,两端的螺纹应在焊接后加工 ,其轴线同轴度的公差等级应符合 GB/T 1184中规定的 12级 ;外螺纹公差带为 GB/T 197中规定的 6 h, 内螺纹公差带为 GB/T 197 中规定的 6H。

　　b) 泵缸应符合下列技术指标 :

　　— 所用材料的机械性能应符合 GB/T 1527中规定的拉制 H62Y2的机械性能 ;

　　— 泵缸内表面上活塞工作段 ,其轴线直线公差度等级应符合 GB/T 1184 中规定的 9 级 ,表面粗糙度参数为 0. 8 μm。

　　c) 活塞总成的技术指标 :

　　— 阀门与泵杆应采用机械性能符合 GB/T 1220 中规定的 2Cr13钢制造 ;

　　— 阀门与阀座工作表面必须配对研磨 ,接触表面粗糙度参数值为 0. 4 μm。

　　6. 2. 3. 1. 5 泵体装配前应进行防锈处理 ,用普通钢材或铸铁制作的零件 ,其配合表面应涂防锈油脂 ,非配合表面涂漆 ,涂漆要求应符合 JB/T 5673的规定 。

　　用普通钢材制作的进水滤网 、螺钉 、螺母等零部件应镀锌防锈 。

　　6. 2. 3. 1. 6 各零部件的焊接应符合下列要求 :

　　— 碳钢和低合金钢零件的焊接形式及尺寸应符合 GB/T 985. 1 的规定 ;

　　— 焊缝不应有未焊透 、气孔 、裂缝 、烧穿 、夹渣和造成降低强度或密封性能的缺陷 ;

　　— 焊条应根据所焊零件的强度或化学成分来选择 。

　　6. 2. 3. 1. 7 拉杆泵装配应符合下列规定 :

　　— 所有零部件必须经检验合格方可进行装配 ;

　　— 皮碗必须在清水中浸泡 24h后才可进行装配 ;

　　— 所有螺栓 、螺母应拧紧 ,并加垫止动垫圈 。

　　6. 2. 3. 1. 8 拉杆泵的试验应按下列规定执行 :

　　— 对泵管 、管接头 、阀门与阀座应作水压实验和密封检查 ;

　　— 对泵管 、管 接 头 作 水 压 实 验 , 实 验 压 力 为 工 作 压 力 的 1. 5 倍 , 保 持 压 力 5 min, 不 应 有 泄 露现象 ;

　　— 对阀门与阀座应进行密封检查 ,在无外界附加压力作用下 ,注水保持 5 min,不应有渗漏显现 ;

　　14

　　GB/T 25391—2010

　　— 按照 GB/T 7784中的规定对拉杆泵的容积效率 、泵效率进行试验 ,并用容积法测量流量 ;

　　— 拉杆泵的扬程按现场 实 际 工 作 状 况 进 行 测 量 , 测 量 自 活 塞 行 程 中 点 的 水 平 面 至 出 口 的 垂 直距离 ;

　　— 记录拉杆泵自安装运行开始至首次出现故障的累计工作时间 。

　　6. 2. 3. 2 螺旋泵

　　6. 2. 3. 2. 1 螺旋泵组成

　　螺旋泵由泵轴 、上轴承座 、下轴承座 、外支架 、泵壳 、螺旋叶片组成 。其结构如图 4所示 。

　　1— 下轴承座 ;

　　2— 上轴承座 ;

　　3— 泵轴 ;

　　4— 泵壳 ;

　　5— 旋转叶片 ;

　　6— 外支架 。

　　图 4 螺旋泵结构示意图

　　6. 2. 3. 2. 2 螺旋泵基本参数

　　螺旋泵基本参数见表 3规定 。

　　表 3 螺旋泵基本参数

　　螺旋泵外缘直径

　　mm

　　转速 r/min

　　流量L/s

　　安装角 30°时(标准)

　　安装角 38°时(最大)

　　300

　　112

　　14

　　10. 5

　　400

　　92

　　26

　　20

　　500

　　79

　　46

　　34

　　600

　　70

　　69

　　52

　　800

　　58

　　135

　　100

　　1 000

　　50

　　235

　　175

　　注 1: 表中流量是指螺旋泵外缘直径与泵轴直径之比为 2 ∶ 1 时的流量 。

　　注 2: 表中流量是指螺旋叶片为三头时的流量 ,二头与一头时的流量分别为三头的 0. 8 与 0. 64倍 。

　　6. 2. 3. 2. 3 螺旋泵的最佳转速与工作转速螺旋泵的最佳转速按公式(17)计算 :

　　15

　　GB/T 25391—2010

　　nj ……………………………( 17 )

　　式中 :

　　nj— 最佳转速 ;

　　D— 螺旋泵外缘直径 。

　　螺旋泵的工作转速 n应按公式(18)的范围确定 :

　　0. 6ηj < n< 1. 1ηj …………………………( 18 )

　　6. 2. 3. 2. 4 螺旋泵轴承的技术要求

　　螺旋泵轴承应符合下列技术要求 :

　　— 轴承或轴承座设计要考虑因泵轴温度变化而引起的轴向移动 ,轴承设计寿命不低于 100 000 h,水下轴承寿命不低于 50 000 h;

　　— 轴承可以使用润滑脂非强制润滑 ,水下轴承也可以使用强制润滑 ;

　　— 轴承座与外部相通的空隙应设有防止污物和污水的密封装置 。

　　6. 2. 3. 2. 5 螺旋泵联轴器技术要求

　　螺旋泵应选用弹性联轴器 ,联轴器应与输出轴的最大扭矩和最大转速相适应 。

　　6. 2. 3. 2. 6 螺旋泵叶片技术要求

　　螺旋泵叶片为阿基米德螺旋面 ,不应有明显的翘曲 ,其导程和螺距尺寸误差不低于 GB/T 1804 中Js18所规定的公差 。

　　6. 2. 3. 2. 7 螺旋泵焊接技术要求

　　焊接件各部分焊缝不应有未焊透 、气孔 、裂缝 、烧穿 、夹渣和造成降低强度或密封性能的缺陷 ,其焊接质量应符合 JB/T 5943的要求 ;

　　金属焊接件焊缝强度不得低于母体材料强度 ;

　　焊条应根据所焊零件的强度或化学成分来选择 。

　　6. 2. 3. 2. 8 螺旋泵装配要求泵装配应符合下列规定 :

　　— 所有零部件必须经检验合格方可进行装配 ;

　　— 上 、下轴头与泵体连接后 ,应保证同轴度 ,其形位 公 差 应 符 合 GB/T 1184—1996表 2 中 C 级规定 ;

　　— 泵轴与动力输出轴线应保证同轴度 ,其形位公差同轴度应符合 GB/T 1184—1996表 2 中 B级的规定 ;

　　— 所有螺栓 、螺母应拧紧 ,并加垫止动垫圈 。

　　6. 2. 3. 2. 9 螺旋泵防锈处理

　　泵体装配前应进行防锈处理 ;

　　用普通钢材或 铸 铁 制 作 的 零 件 , 其 配 合 表 面 应 涂 防 锈 油 脂 , 非 配 合 表 面 涂 漆 , 涂 漆 要 求 应 符 合JB/T 5673 的规定 ;

　　用普通钢材制作的螺钉 、螺母等零部件应镀锌防锈 。

　　6. 2. 3. 2. 10 螺旋泵可靠性要求

　　每年检修一次 ,无故障工作时间不得少于 8000 h;

　　整机的使用年限不得少于 10年 。

　　6. 2. 3. 2. 11 螺旋泵试验

　　空载试验时泵轴可水平安装 ,连续运行时间不少于 2 h,并符合下列要求 :

　　— 泵轴转速应符合设计要求 ;

　　— 上下轴承运转中不得有异常响声 ;

　　16

　　GB/T 25391—2010

　　— 轴承温升不得超过 35 ℃ 。

　　其他试验包括流量 、提升高度 、轴功率和效率的水泵性能试验 。试验方法如下 :

　　— 流量的测量应符合 GB/T 3214的规定 ;测量提升高度时 ,可将进水水位调至最佳进水水位 ,根据进水水位和出水水位之差求得提升高度 ;

　　— 轴功率应通过测定转速和扭转力矩得出 ;

　　— 转速的测量可用直接显示的数字仪表测出测量时间内的转数 ;

　　— 测量扭转力矩可采用天平式测功计和扭转式测功计 ,测量扭转力矩时应同时测定转速 ;按泵的规定点轴功率选用天平式测功计和扭矩传感器 ,其值应在测功计或扭矩传感器额定值的 1/3以上 ;

　　— 水泵效率按公式(19) 、(20)计算 :

　　…………………………( 19 )

　　式中 :

　　Q— 水泵的体积流量 ;

　　H— 水泵的扬程 。

　　试验测量的不确定度应符合 GB/T 3216—2005 中 6. 2 的要求 。

　　Pu =ρQHg × 10-3 …………………………( 20 )

　　6. 2. 3. 3 离心泵

　　6. 2. 3. 3. 1 概述

　　离心式水泵要求转速较高 ,一般与高速风力机配套使用 。 与高速风力机配套使用的离心式水泵应符合本节所规定的技术要求 。

　　6. 2. 3. 3. 2 汽蚀余量(NPSH)

　　NPSHr应按 GB/T 3216规定的常温清水为基础来确定 。NPSHa必须比 NPSHr大一个余量 ,该余量至少为 0. 5 m。

　　6. 2. 3. 3. 3 性能曲线

　　离心式水泵应给出相应的性能曲线 ,表示出水泵容许的工作范围 。

　　6. 2. 3. 3. 4 临界转速

　　在工作条件下 , 当连接到风力机上时转子的实际第一横向临界转速至少应超过(包括气轮机驱动泵的自停转速在内)最高许可连续转速的 10% 。

　　6. 2. 3. 3. 5 承压件

　　水泵的承压件应符合下列技术要求 :

　　— 应明确规定水泵的最大允许工作压力 ,泵的额定压力不得超过泵法兰的公称压力 ;

　　— 泵由铸铁 、球墨铸铁 、碳钢或不锈钢制造时 ,在常温下的基本设计压力应至少是 0. 6 MPa;

　　— 对于抗拉强度要求不允许达到额定值 0. 6 MPa的材料 ,应根据材料的应力-温度额定值调整其压力-温度额定值 ,并加以明确说明 ;

　　— 低扬程水泵可以有较低的压力-温度额定值 ;

　　— 泵的承压壳体(包括轴封箱 、填料压盖 、密封压盖在内) ,应有适当的厚度使之能在工作温度下经受住最大允许工作压力和水压试验压力 ;

　　— 泵体垫的设计应适合于额定工作条件和环境温度下的水压试验条件 ;

　　— 连接承压件的螺栓和螺柱的选择应适合于最大允许工作压力 。

　　6. 2. 3. 3. 6 叶轮

　　水泵叶轮的设计 :

　　— 风力提水用离心式水泵叶轮宜采用闭式叶轮 ;

　　17

　　GB/T 25391—2010

　　— 水泵叶轮应加以固定以防止其按指定方向旋转时沿周向或轴向移动 。

　　6. 2. 3. 3. 7 运行间隙

　　确定静止件和旋转件之间的运行间隙时 ,应考虑工作条件和零件的材料性能(如硬度 、抗摩擦性) ,间隙的大小应能防止在工作条件下相互接触 ,使卡住的危险性减至最小 。

　　6. 2. 3. 3. 8 轴和轴套

　　轴的尺寸和刚性的设计应考虑下列因素 :

　　— 风力机的额定功率 ;

　　— 使填料和密封工作状态良好 ;

　　— 起动方法及其相关的负荷 ;

　　— 磨损和卡住的危险性 。

　　填料函密封区域的表面粗糙度应使机械密封和填料密封均能处于良好的工作状态 。

　　密封区域轴或轴套的直径应符合 GB/T 5661的规定 。

　　轴和轴套的制造和装配应使通过填料函外端面径向平面处的径向跳动值满足表 4 的要求 。

　　轴承允许的转子轴向位移不得对机械密封性能产生有害的影响 。

　　表 4 径向跳动值

　　公称外径

　　径向跳动值

　　<50 mm

　　≤50 μm

　　50 mm~ 100 mm

　　50 μm~ 100 μm

　　>100 mm

　　≤100 μm

　　6. 2. 3. 3. 9 轴承

　　水泵轴承应符合下列技术要求 :

　　— 风力提水用离心式水泵通常使用标准类型的滚动轴承 ;

　　— 应按照 GB/T 4662和 GB/T 6391的要求计算和选用滚动轴承 ;

　　— 水泵在允许工作范围内运行时的基本额定寿命不小于 10 000 h;

　　— 使用说明书中应说明润滑剂的种类 、剂量和使用次数 ;

　　— 轴承箱应能防止杂质的侵入和润滑剂的流失 。

　　6. 2. 3. 3. 10 轴封

　　轴封的技术要求 :

　　— 轴封装置允许使用机械密封和软填料 ;

　　— 密封腔尺寸应符合 GB/T 5661的规定 ;

　　— 应提供足够的空间使之无须移动或拆卸填料压盖部件和防护装置外的任何零件即可更换填料(包括压紧填料) ;

　　— 填料压盖应能经受住压紧填料所需的力 ;

　　— 机械密封的水压试验压力不得超过极限密封压力 ;

　　— 应选择合适的密封元件 ,能经受腐蚀 、磨损和机械应力 。

　　6. 2. 3. 3. 11 焊接要求

　　焊接件各部分焊缝不应有未焊透 、气孔 、裂缝 、烧穿 、夹渣和造成降低强度或密封性能的缺陷 ,其焊接质量应符合 JB/T 5943的要求 ;

　　金属焊接件焊缝强度不得低于母体材料强度 ;

　　焊条应根据所焊零件的强度或化学成分来选择 。

　　6. 2. 3. 3. 12 防锈处理

　　泵体装配前应进行防锈处理 ;

　　18

　　GB/T 25391—2010

　　用普通钢材或 铸 铁 制 作 的 零 件 , 其 配 合 表 面 应 涂 防 锈 油 脂 , 非 配 合 表 面 涂 漆 , 涂 漆 要 求 应 符 合JB/T 5673 的规定 ;

　　用普通钢材制作的螺钉 、螺母等零部件应镀锌防锈 。

　　6. 2. 3. 3. 13 离心泵试验

　　关于离心泵试验方法有下列规定 :

　　— 离心泵的承压件应做水压试验 ,试验压力至少是基本设计压力的 1. 3倍 。

　　— 泵的水力性能试验(包 括 流 量 、提 升 高 度 、轴 功 率 和 效 率 的 测 量) 按 本 标 准 6. 2. 3. 2. 11 中 第2 款的相关规定执行 。

　　— 离心泵应做汽蚀试验 ,汽蚀试验方法见 GB/T 3216—2005 中 11的规定 。

　　6. 2. 4 机组控制和安全机构的要求

　　6. 2. 4. 1 机组的控制机构

　　机组对工作的控制应包含风力机转速控制 、调向控制 、安全控制及水泵的工作控制 。

　　控制机构可控制的功能或参数如下 :

　　— 风轮转速 ;

　　— 风轮迎风调节 ;

　　— 风力机输出功率范围 ;

　　— 机组的起动和关车过程 。

　　6. 2. 4. 2 机组的安全机构

　　由于控制机构失效或发生危险导致机组不能正常工作时 ,安全机构应该起作用 。安全机构应能满足如下要求 :

　　— 安全机构应设计为独立的机构 , 当机组出现故障时安全机构应能独立正常的工作 ;

　　— 应设有两套以上的安全机构 ,每一套都能独立的保证机组在设计极限范围内运行 ;

　　— 安全机构在下列情形下应该起作用 :风力机超速运转 ;风力机过分振动 ;

　　— 机组应配有防雷装置 ;

　　— 控制和安全机构功能冲突时 ,应优先考虑安全机构 ;

　　— 风力机应设计有制动装置 ,在必要时可使风力机应急刹车 ,并使制动装置及机组其他部件不产生不可修复的破坏 。

　　6. 3 风力发电—电泵提水系统

　　6. 3. 1 风力发电机

　　6. 3. 1. 1 风力发电机部件构成

　　风力发电机主要由以下部件构成 ,在文件中应对各部件进行详细的设计说明 :

　　— 风轮 ;

　　— 发电机 ;

　　— 传动装置 ;

　　— 调向机构 ;

　　— 调速机构 ;

　　— 附属构件 ,包括机舱 、机座 、回转体 、制动器 、防雷装置 。

　　6. 3. 1. 2 基本参数

　　6. 3. 1. 2. 1 额定风速和切入风速

　　风力发电—电泵提水系统的额定风速应为当地年平均风速的 1. 5~ 2倍 。

　　风力发电—电泵提水系统的切入风速应不大于 4 m/s。

　　6. 3. 1. 2. 2 停机风速

　　风力发电—电泵提水系统风力机应选择高速风力机 ,停机风速不低于 18 m/s。

　　19

　　GB/T 25391—2010

　　6. 3. 1. 2. 3 叶尖速比

　　风力发电—电泵提水系统的风力机为高速风力机 , 叶片数取 2~ 3, 叶尖速比 λ≥5。

　　6. 3. 1. 2. 4 翼型的选择

　　风力机叶片翼型的选择根据以下原则 :

　　— 升阻比高 ;

　　— 失速平缓 ;

　　— 压力中心随攻角变化小 ;

　　— 翼型相对厚度满足结构设计和受力要求 ;

　　— 工艺性好 。

　　6. 3. 1. 3 气动设计方法

　　推荐采用 Wilson设计方法或在此方法基础上加以改进的可靠的设计方法 ,通过计算确定叶片的气动外形 。

　　气动设计计算应给出下列内容 :

　　— 叶片扭转角沿叶片展向的分布 ;

　　— 叶片弦长沿叶片展向的分布 ;

　　— 叶片剖面厚度沿叶片展向的分布 。

　　6. 3. 1. 4 风力机气动性能参数

　　应在不同的叶尖速比λ下计算各项气动性能参数 ,并绘制出相应的关系曲线 :

　　— 风能利用系数 CP ;

　　— 扭矩系数 Cm ;

　　— 风轮轴向推力系数 Ct。

　　6. 3. 1. 5 风力发电机机组额定功率系列

　　风力发电—电泵提水系统的风力发电机额定功率有以下系列 :

　　0. 5 kW ,1. 0 kW ,2. 0 kW ,3. 0 kW ,5. 0 kW ,10 kW ,15 kW ,20 kW 。

　　6. 3. 1. 6 风轮

　　6. 3. 1. 6. 1 推荐风轮直径

　　3. 0 m ,3. 5 m ,4. 0 m ,4. 5 m ,5. 0 m ,6. 0 m ,6. 5 m ,7. 0 m ,8. 0 m ,10. 0 m。

　　6. 3. 1. 6. 2 风轮结构

　　风轮主要由轮毂 、叶片 、叶轴及桨柄构成 。

　　桨叶与轮毂一般采用叶轴与风轮旋转轴垂直的刚性连接方式 , 可采用辐射式或切线式连接方式 。桨叶与轮毂连接所用螺栓不仅材质要好 ,还应加垫双耳止动垫圈以锁定螺母 。

　　6. 3. 1. 6. 3 风轮装配

　　风轮装配完成后应满足下列平衡要求 :

　　— 静力平衡 。要求各叶片重量相同 ,且各自重心与轴心距离相同 。

　　— 动力平衡 。要求各叶片不仅重心与轴心距离相同 ,而且各叶片重心应在同一平面内 。

　　— 空气动力平衡 。要求各叶片相同半径处安装角一致 ,尤其应注意各叶片 0. 75R 处的安装角 一致(R为风轮半径) 。

　　6. 3. 1. 7 发电机

　　6. 3. 1. 7. 1 发电机宜采用转子以永磁材料或直流励磁电磁铁制成的三相交流同步发电机 。

　　6. 3. 1. 7. 2 发电机应满足以下技术要求 :

　　— 发电机的工作转速范围 :1 kW 以下(含 1 kW) 工作转速为 65% ~ 150%的额定转速 ,2 kW 以上(含 2 kW)工作转速为 65% ~ 125%的额定转速 ;

　　— 在 65%的额定转速下 ,发电机的空载电压应不低于额定电压 ;

　　20

　　GB/T 25391—2010