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DB44／T 1936-2016 风力发电机组载荷设计规范.pdfDB44/T 19362016
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在建立整机模型时，应保证模型尽可能地与实际模型相同，表1为整机模型建立的指导，为主 牛模型化最低要求。
GB/T 17626.15-2011 电磁兼容 试验和测量技术 闪烁仪功能和设计规范表1主要部件模型要求
μ=(0.00675+0.3exp(0.32R)p.(c....+.)
其中，μ是轮毂中心到叶尖长度的1/2处前缘质量分布[kg/m]，R是风轮半径[m]，Pe是冰的密 00kg/m]，c是弦长[m]，根据叶片几何参数获取该数据。
整机塔架部分建模时，应考虑以下因素： 自由度：应选用弹性体，考虑三个平动、三个旋转共六个自由度。
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频率：应考虑塔架内附属物质量，建模塔架频率与实际塔架频率偏差应在土5%以内。
下部结构及基础应考虑以下几方面内容： 对于下部结构是海上单桩基础的机组，至少应考虑水平和倾覆旋转自由度，及对应刚度。 对于海上多桩基础机组，应考虑六个自由度的全刚度矩阵，建议同时考虑质量矩阵和阻尼矩阵。 重力基础应至少应考虑平动刚度和基础质量
电气和控制应符合以下条件： 对于整机模型，电气部分动态响应参数应该来自现场实测数据。如果没有，可以采用电气部件供 应商提供的数据。 如采用电动变奖系统，变浆系统响应至少应考虑二阶传递函数
整机载荷计算时，对于外部环境中风模型的要求，应考虑以下因素： a风剪切； b）塔影； c）对于三维流风模型，风场应覆盖整个风轮和塔架，风场中节点间隔最大不应超过10m。
示准中规定的外部条件作为风力发电机组设计的
表2为风力发电机组等级划分。
历发电机组等级的基本参
广东省沿海台风地区风场具有10分钟平均风速接近50m/s，年平均风速小于7m/s的特点 类外部条件设定对应的S1等级。
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S2等级适用于外部条件超出以上明确了各个参数的等级或者有其他特殊要求的设计等级，由风力 发电机组制造商根据实际情况自行制定相关设计参数， 风力发电机组的设计寿命至少为20年，对于海上机组至少为25年，
6. 3. 1正常风况
6. 3. 2极端风况
极端风力条件用于确定作用在风力发电机组上的极端风力载荷，具体包括六种风模型：EWM、ECG、 ECD、EOG、EDC和EWS。 对于ECG、ECD、EOG、EDC和EWS模型均依据GL2010中4.2节。 EWM模型可以是稳态风模型或瑞流风模型。风模型基于参考风速Vrer和特定标准偏差,。 对于极端稳态风模型，50年的极端风速Ve5和1年的极端风速V都应基于参考风速Vref。对于标准风 力发电机组等级，将使用以下公式，作为高度z的函数计算V5o和Vl：
Veso =1.4Vmg Va = 0.8Veso (2)
对于极端瑞流风模型，10分钟内的平均风速是高度z的函数，重现期为50年或1年的极端端流风速 由以下公式给出：
(0 (2)=V/ ( /zm) Y(z)=0.8Vgr (
对于极端端流风模型，轮毂高度处平均风速Vhub应采用Vrer或0.8Vref。要使用的模型应与正常端流 风模型NTM相对应，其中标准偏差,不小于0.11Vub。 对于模拟台风时的EWMt，除满足上述要求外，轮毂高度处纵向流强度由公式（6）给出，端流风 三个方向（纵向、横向和垂直方向）速度分量的标准差如表3所示。
组糙长度[m]，其取值如
I(z) = In(/z.)
表3瑞流风速度分量标准差
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6. 4. 1正常风况
正常风廓线模型（NWP） 风廓线V(z)表示为相对于地面的高度z的函数。如果是标准风力发电机组等级，假定正常风速风 廊线是按照幂律提供的：
V(2) = V...(2/2m )
6. 4. 2极端风况
01= I rgr(0.75V hub +b);b = 5.6m / s
假定极端风速Ve50，V.和极大波高Hso、H的出现是无关联的，且其组合是保守的，则极大波高应与 下列折算极端风速（RWM）联合使用
(red50 (2)=1.1Vrg (z/ mub) Vrean(2) = 0.8Vrad50 (2)
风以外的环境（气候）条件可能会通过热作用、光化学作用、腐蚀作用、机械作用、电力或 里作用影响风力发电机组的安全性，
6.6.2正常环境条件
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b）最高100%的相对湿度； c）自然大气环境； d）太阳辐射强度1000W/m； e）空气密度1.225kg/m； f）水密度1025kg/m； g）水温范围：0℃～+35℃； 由整机制造商指定其他外部条件参数时，这些参数及它们的值应在设计文档中说明。
6.6.3极端环境条件
极端环境条件需要考虑雷电、覆冰以及地震。 a）雷电：风力发电机组应该具备符合要求的防雷装置。 b)覆冰：对于风力发电机组非旋转部分，假定暴露在外界的结冰厚度为30mm。冰的密度Pε为 700kg/m3。对于标准等级的海上风力发电机组，未给定对于冰的最低要求。 c)地震：地震造成的载荷需要在风力发电机组设计中予以考虑。如没有特殊要求，按照GB50011 建筑设计抗震规范进行设计。 标准等级的海上风力发电机组未提出抗震要求的，在有可能发生地震的海域，应针对海上风力发 电机组的场地条件验证海上风力发电机组的安全性。
7.1陆上设计载荷工况
本节规定了陆上风力发电机组的设计载荷工况，并规定设计中应考虑的最少载荷工况要求。 通常可以使用以下组合来计算用于确定风力发电机组结构完整性的设计载荷工况： a）正常设计工况与正常外部条件； b）正常设计工况与极端外部条件； c）故障设计工况与相应的外部条件； d）运输、安装和维护的设计工况与相应的外部条件。 设计工况的型式（N、A或T）决定极限载荷安全系数YF。这些系数在表8中规定。
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表5设计工况定义 （续
表6附加设计工况定义
注1：“*”表示疲劳强度的安全系数。
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各正常启动工况相关内容： DLC3.1：至少应包含每年在Vin的1000次启动程序、在V.的50次启动程序及在V.ut的50次后 若需要，应根据风电场特定要求考虑更多的启动次数。
各正常停机工况相关内容： DLC4.1：至少应包含每年以Vin的1000个停机程序、以V.的50个停机程序及以V.ut的50个停机程序。 若需要，应根据风电场特定要求考虑更多的停机次数。
7.1. 6 紧急停机 (DLC5. 1)
7.1. 6 紧急停机 (DLC5. 1)
该载荷工况包含手动启动紧急停机按钮开关。
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各停机工况相关内容： DLC6.1:如果确保平均偏航误差不会导致较大值并且偏航系统不会发生滑动，则假定极端稳态风 速模型土15°的偏航误差，或假定极端端流风速模型土8°的偏航误差。如果无法排除上述情况，应 使用土180°的风向变化。 DLC6.2：应假定极端风况下在风暴早期阶段发生电网故障。如果后备电源不能保证至少提供控制 系统运行7天以及偏航系统运行24小时，则假定土180°的风向变化。对于该工况安全系数，如果接入 电网可靠性高则安全系数取1.1，如果电网可靠性差，常出现掉电情况，则安全系数取1.35。 DLC6.3：重现期为一年的极端风与偏航误差相结合。对于极端稳态风速模型，假定土30°的偏航 误差；对于极端端流风速模型，则假定土20°的偏航误差。
7.1.8停机兼有故障（DLC7.1)
故障条件应与极端风速模型(EWM)和一年重现期结合使用。对于极端稳态风速模型，假定土1！ 编航误差；对于极端流风速模型，则假定土8°的偏航误差。在此无需考虑任何其他偏航误差 年偏航系统本身故障，在这种情况下，应使用土180°的偏航误差。如果无法排除偏航系统的 应使用土180°的风向变化。
7.1.9运输、安装及维护（DLC8）
运输、安装及维护相关内容： DLC8.1：整机制造商应明确为风力发电机组运输、安装、维护假定的所有风况和设计状况，为了 保证适量的安全水平，整机制造商要在限定风况和设计风况之间留有足够的余量。 在维护条件下，应特别考虑不同锁定装置（例如叶片变、风轮和偏航驱动）的影响。要验证针 对滑动情况的机械制动装置（启动紧急停机按钮），假定土30°的偏航误差。 应考虑风力发电机组的现场实际角度或者最不利条件的角度。 DLC8.2：在该载荷工况中，如果确保偏航系统在整个期间都能正常运行且不会发生滑动，则极端 稳态风速模型假定土15°的偏航误差，极端流风速模型假定土8°的偏航误差。如果无法排除滑动 情况，应使用土180°的风向变化。 注：假定锁定条件下风力发电机组状况最长持续时间为一天。如果预计锁定条件下的风力发电机组状况持续24小时 以上，或预计电网长时间不可用，应使用土180°的风向变化
[7.1.10扩展的设计载荷工况
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7.2海上设计载荷工况
本节规范了海上风力发电机组的设计载荷工况。设计状态的类型N、A或T确定极限载荷所使月 安全系数YF，这些系数在表8中给出。设计载荷工况见表7。
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表7设计工况定义（续）
注1：“N*”表示dlcl.1的安全系数1.25。
注2：“*”表示疲劳强度的安全系数。
各发电工况相关内容： DLC1.1和DLC1.2：包含在海上风力发电机组正常运行期间，由大气瑞流和正常海况所引起的载荷 要求。 DLC1.3：采用正常海况，且每个单独海况的有义波高应取相应平均风速条件下的有义波高的期望 值。 DLC1.4和DLC1.5：采用正常海况，且每个单独海况的有义波高取相应平均风速条件下有义波高的 期望值，或使用正常确定性设计波来进行模拟，其中波高可假定为相应平均风速条件下有义波高的期 望值。对于DLC1.4，可假定在风向瞬变之前，风和波浪同向。
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DLC1.6a：包含由正常端流模型和恶劣海况引起的极限载荷要求。每种海况的有义波高由相应平均 风速的有义波高条件分布计算得到， DLC1.6b：应计算每个平均风速的极限波高。若计算DLC1.6a时，已在恶劣海况的动态仿真中完全 表现出非线性波运动特性，则可省略DLC1.6b的计算，
各发电兼故障工况相关内容： DLC2.3：包含EOG风况与电气系统内部或外部故障（包括电网掉电）组合引起的载荷要求。若故 网掉电后未能引起立即停机，造成的疲劳损伤应在DLC2.4中评估。 DLC2.1、DLC2.2、DLC2.3和DLC2.4：采用正常海况，且每个单独海况的有义波高应取为相应平 速条件下有义波高的期望值。对于DLC2.3，可使用正常确定性波来模拟。
DLC3.1、DLC3.2和DLC3.3：应采用正常海况，且每个单独海况的有义波高应取为相应平均风速 的有义波高的期望值，或使用正常确定性设计波来模拟这些载荷工况。对于DLC3.3，可假定在 释变之前风和波浪同向。
DLC4.1和DLC4.2：采用正常海况，且每个单独海况的有义波高取相应平均风速条件下有义波高 值，或使用正常确定性设计波来模拟，
7.2.6紧急停机（DLC5.1)
DLC5.1：采用正常海况，且每个单独海况的有义波高应取为相应平均风速条件下有义波高的期望 值。
DLC6.1和DLC6.2：考虑极端风况和极端波况的组合，整个极端环境条件的组合重现期为50年。 DLC6.3：可使用10分钟极端平均风速和重现期为1年的极端海况的组合。 DLC6.1、DLC6.2和DLC6.3：可通过漏流风和随机海况的组合来分析，或通过稳态风模型与确定性 设计波的组合来分析。计算作用于支撑结构上的载荷时应考虑风向和波向的方向偏差。 如果有合适的特定场址测量风向和波向，可以从中得到与设计载荷工况有关的极端风况和极端波 况的组合所对应的方向偏差范围。若缺少合适的特定场址的风向和波向数据，应采用导致支撑结构上 作用有最大载荷的方向偏差。 若该方向偏差角超过30°，由于在风向变化产生方向偏差角期间海况的恶劣程度降低，极大波高 可能会减小。应考虑水深、风区和其他相关的特定场址条件来计算极大波高的减小量。 若海上风力发电机组偏航系统发生滑动，则应将最大可能的不利滑动叠加到平均偏航误差中。 如果海上风力发电机组有偏航系统，并在该系统中考虑了极端风况下的偏航运动（如：自由偏 航、被动偏航或半自由偏航），则应采用端流风速模型，且偏航误差取决于流风向的变化和偏航系 统的动态响应。 DLC6.1：对有主动偏航系统的海上风力发电机组，如可确保偏航系统不产生滑动，那么采用极端 稳态风速模型时允许最大偏航误差为土15°，或采用极端流风速模型时允许最大偏航误差为土8°。 DLC6.1a：极端端流风速模型应和极端海况一起使用。应采用全动态模拟来评估响应，其中对极端 风速和极端海况的每个组合TTAF 077.6-2020 APP收集使用个人信息最小必要评估规范 软件列表，模拟应基于至少6个1小时的真实数据。在此种情况，轮毂高度处的平均
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风速、端流标准偏差和有义波高应取50年重现期值，且每个值都参考1小时的模拟周期。50年重现期 的1小时平均风速值可根据公式（11）中的转换关系从10分钟的平均值获得：
端流标准偏差1小时值根据公式（12）从10分钟平均值得到：
GB/T 3976-2014 学校课桌椅功能尺寸及技术要求V50.1hour = k,Vso.10min; k, = 0.95
Si.1hour = Si.10min +b;b = 0.2m /s
在浅水区域，k2值则相对保守，可适当调整。若能证明上述方法不会降低所评估的极端响应，则 可采用小于1小时的仿真，可使用约束波方法实现。当采用10分钟模拟时间的约束波时，轮毂高度平 均风速应采用50年重现期的10分钟值，有义波高应采用50年重现期的3小时值，嵌入规则波波高应不 小于50年重现期的极大波高H50 DLC6.1b：采用极端稳态风速模型和折算确定性设计波，其中折算设计波的波高为Hred50，重现周期 50年。对于DLC6.1c，应采用稳态折算风速模型和极端确定性设计波。其中，风速为Vred50，波高等于 重现期为50年的极大波高H50。计算DLC6.1a时，若已在极端随机海况的动态模拟中完全表现出非线性 波运动学特性，则DLC6.1b和DLC6.1c的计算可省略。 DLC6.2假定在风暴早期阶段极端风况下电网掉电的情况。除非能提供后备电源，并且可以保证控 制系统运行7天，偏航系统运行24小时，否则应分析风向变化土180°所产生的影响。 DLC6.2a：应采用极端流风速模型和极端海况，其中轮毂高度处的平均风速和有义波高应取50年 重现期值。极端响应应采用DLC6.1a的方法进行评估。 DLC6.2b：应采用极端稳态风速模型和折算确定性设计波，其中折算设计波的波高为Hred50，重现期 为50年。计算DLC6.2a时，若已在极端随机海况的动态模拟中完全表现出非线性波运动特性，则 OLC6.2b的计算可省略。 DLC6.3重现期为1年的极端风况应与极大偏航误差相结合。采用极端稳态风速模型时，假定极端 偏航误差为土30°，采用流风速模型时，假定平均偏航误差为土20°。 DLC6.3a：应采用极端流风速模型和极端海况。其中，轮毂高度处的平均风速和有义波高应取1 年重现期值。应使用DLC6.1a的方法来评估极端响应。 DLC6.3b：应采用极端稳态风速模型和折算确定性设计波，其中折算设计波的波高为Hredl，重现期 为1年。计算DLC6.3a时，若已在极端随机海况的动态模拟中完全表现出非线性波运动特性，则 OLC6.3b的计算可省略。 DLC6.4：对于任何部件可能出现重大疲劳损伤（如来自空转叶片的重力）的各种风速条件，应考 虑这些风速所对应的波动载荷下预期的不发电时间。