IEC 61400-13 機(jī)械負(fù)載測(cè)量

1、IEC 61400-13風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)械載荷測(cè)量1 概要范圍和目標(biāo)IEC 61400的這一部分解決了風(fēng)力機(jī)機(jī)械載荷測(cè)量的問(wèn)題。它主要關(guān)注于大型（>40m2）水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。然而，其中描述的方法也可以應(yīng)用于其它風(fēng)力機(jī)（例如機(jī)械抽水機(jī)，垂直軸風(fēng)力機(jī)）。這個(gè)規(guī)范的目的是描述試驗(yàn)測(cè)定風(fēng)力機(jī)機(jī)械載荷的方法和相應(yīng)的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)規(guī)范被規(guī)定為用作執(zhí)行測(cè)量時(shí)用來(lái)查證代碼和/或用于直接測(cè)定結(jié)構(gòu)載荷的指導(dǎo)。這個(gè)規(guī)范不僅被規(guī)定為一系列的測(cè)量規(guī)范也被用于更多限制測(cè)量活動(dòng)。2 測(cè)試期間的安全確定的測(cè)量載荷情況包括考慮渦輪運(yùn)行在極端情況下和/或緊急故障條件（例如，電網(wǎng)丟失）。在大多數(shù)情況下試驗(yàn)和測(cè)試的目的是檢驗(yàn)原

2、型渦輪的載荷，渦輪的運(yùn)行和反應(yīng)不能被假定是已經(jīng)被規(guī)定的。因此，這些試驗(yàn)將一致被假定為危險(xiǎn)的并應(yīng)當(dāng)注意人員安全問(wèn)題。在這個(gè)基礎(chǔ)上，這些試驗(yàn)將在一個(gè)安全的位置起動(dòng)和觀察，通常在風(fēng)輪平面上風(fēng)向的確定距離的地方并且人員在內(nèi)部或機(jī)艙或塔架或風(fēng)輪平面內(nèi)將不能執(zhí)行。在執(zhí)行所有的試驗(yàn)和試驗(yàn)程序之前都將獲得渦輪制造商的同意以確保渦輪完整性，并且因此不會(huì)危及人員安全?，F(xiàn)有的有效的安全標(biāo)準(zhǔn)的要求將被遵守。3 載荷測(cè)量程序概要測(cè)量程序包括收集全面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和設(shè)定定義渦輪在確定特殊情況下的行為的時(shí)間序列。在這個(gè)條款中一個(gè)用于測(cè)量載荷情況（MLCs）的系統(tǒng)被定義用于確定風(fēng)力機(jī)在被選擇的IEC 61400-1的設(shè)計(jì)載荷情

3、況（DLCs）的相關(guān)條件下的載荷。MLCs可以直接用于DLCs相關(guān)的載荷文件，或MLCs可以提供確認(rèn)在特殊和良好外部條件下計(jì)算模型的基礎(chǔ)。隨后，此模型能被用于評(píng)估在設(shè)計(jì)條件下的載荷。這個(gè)條款也提供了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)量規(guī)范。測(cè)量載荷情況（MLCs）概述這個(gè)次級(jí)條款描述了如何從一系列定義好的MLCs中建立載荷測(cè)量活動(dòng)。MLCs被定義在IEC 61400-1中描述的相關(guān)DLCs中。因此，不是所有的DLCs都能通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量進(jìn)行檢驗(yàn)。在穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的MLCs發(fā)電在發(fā)生故障時(shí)發(fā)電停機(jī)，空轉(zhuǎn)在暫時(shí)時(shí)間中的MLCs起動(dòng)普通停機(jī)緊急停機(jī)電網(wǎng)故障超速激活保護(hù)系統(tǒng)收集矩陣發(fā)電發(fā)電并發(fā)生故障停機(jī)（靜止或空轉(zhuǎn)）參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)

4、化概述相關(guān)物理參數(shù)將被標(biāo)準(zhǔn)化為了能將風(fēng)力機(jī)載荷特征分類為：l 載荷參數(shù)（例如，葉片載荷、風(fēng)輪載荷和塔架載荷）；l 氣象參數(shù)（例如，風(fēng)速和風(fēng)、周圍溫度和空氣壓力和其它）；l 運(yùn)行參數(shù)（例如，功率、轉(zhuǎn)速、變漿角度、偏航位置、方位角度）。載荷參數(shù)氣象參數(shù)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行參數(shù)圖 1風(fēng)力機(jī)基本載荷：塔基、塔頂、轉(zhuǎn)子和葉片4 測(cè)量技術(shù)概要在這個(gè)條款內(nèi)，描述了在載荷測(cè)量程序中的各種類型的參數(shù)的測(cè)量技術(shù)。這些技術(shù)包括：l 使用儀器；l 校準(zhǔn)；l 信號(hào)條件（在相關(guān)情況下）。如果，使用相關(guān)校準(zhǔn)，對(duì)于特殊類型的傳感器，沒(méi)有特別提及的，傳感器校準(zhǔn)將被列出并記錄存檔。此外，這個(gè)條款給出了推薦的在載荷測(cè)量中相關(guān)收集數(shù)據(jù)的方法。

5、載荷參數(shù)傳感器這個(gè)次級(jí)條款確定了載荷傳感器，選擇適當(dāng)?shù)膱?chǎng)地和推薦部署程序。在確定風(fēng)力機(jī)的特殊測(cè)量載荷之前，將突出以下信息：l 推薦的載荷傳感器類型； 拉伸測(cè)量電橋； 載荷單元/扭矩電子管（包括壓電單元）； 加速計(jì)，速率，旋轉(zhuǎn)和位移傳感器。l 傳感器位置的普通特性； 有高度拉伸的單元載荷水平； 提供壓力于載荷的線性關(guān)系以避免載荷傳導(dǎo)通道； 在有統(tǒng)一壓力的區(qū)域（例如不是關(guān)于高強(qiáng)度壓力/拉伸傾度，避免局部壓力集結(jié)和集中）； 在傳感器之間有適當(dāng)?shù)拈g隔； 允許溫度補(bǔ)償； 有統(tǒng)一屬性的組成原料（例如，鋼時(shí)更可取的合成材料）； 使用的原料能使測(cè)量裝置輕松的固定和連結(jié)。l 校準(zhǔn)程序確定使用儀器正確可靠的執(zhí)行。

6、 最初校準(zhǔn)；a)傳感器校準(zhǔn)b)測(cè)量測(cè)鏈的校準(zhǔn) 校準(zhǔn)檢查。測(cè)量葉片根部瞬間曲度使用儀器校準(zhǔn)校準(zhǔn)檢查測(cè)量偏航和瞬間傾斜使用儀器校準(zhǔn)校準(zhǔn)檢查測(cè)量風(fēng)輪扭矩使用儀器校準(zhǔn)校準(zhǔn)檢查測(cè)量塔架基礎(chǔ)撓度使用儀器校準(zhǔn)校準(zhǔn)檢查氣象參數(shù)風(fēng)速和風(fēng)向使用儀器校準(zhǔn)氣象桿風(fēng)速計(jì)的校準(zhǔn)機(jī)艙上安裝的風(fēng)速計(jì)的校準(zhǔn)空氣密度風(fēng)力機(jī)運(yùn)行參數(shù)描述風(fēng)力機(jī)運(yùn)行參數(shù)（電功率、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、葉片變漿角度、偏航位置、風(fēng)輪方位角、渦輪狀態(tài)等）的測(cè)量方法沒(méi)有被給定因?yàn)檫@些測(cè)量技術(shù)對(duì)于每個(gè)風(fēng)力機(jī)都是不同的。一些信號(hào)由控制系統(tǒng)提供。渦輪狀態(tài)信息（例如電網(wǎng)連接、緊急停車、保護(hù)系統(tǒng)激活等）是必須的為了在沒(méi)人看管的時(shí)候?qū)σ杂涗浀臄?shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸?。這些信息也可以被用來(lái)

7、作為制動(dòng)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的出發(fā)信號(hào)。數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集將確保滿足以下要求：l 帶有切出頻率的相似的濾波器至少在任何相關(guān)信號(hào)的重要頻率3倍高度以減少噪聲和混淆現(xiàn)象的影響；l 取樣頻率至少在任何相關(guān)信號(hào)的重要頻率的8倍高度；l 任何測(cè)量頻道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化范圍都將有足夠的寬的以避免飽和（考慮到變頻器、類似轉(zhuǎn)換器和a/d轉(zhuǎn)換器的整個(gè)測(cè)量測(cè)鏈）；l 確定所有測(cè)量臨界信號(hào)的所有數(shù)字成分都有12bit或更高。除此之外還要求考慮以下必要條件：l 統(tǒng)計(jì)學(xué)摘要例如在單個(gè)步驟中能被自動(dòng)計(jì)算的平均、最小和最大標(biāo)準(zhǔn)偏差；l 持續(xù)的收集數(shù)據(jù)和貯存時(shí)間序列和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；l 智能貯存策略例如給定收集矩陣的可能程序；l 顯示檢查選擇頻道的

8、在線數(shù)據(jù)。傳感器的精確性和分辨率以下項(xiàng)目將被記錄在測(cè)量各個(gè)頻道的不確定信的文件中：l 傳感器校準(zhǔn)清單；l 外部測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)清單；l 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)（對(duì)外部測(cè)量、傳感器靈敏度、靈敏度標(biāo)準(zhǔn)不確定性的信號(hào)的繪圖）；l 校準(zhǔn)條件（數(shù)據(jù)、周圍溫度、風(fēng)速等）；l 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（采樣比率、收集、確定等）。5 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理概要這個(gè)條款是用于確定在介紹的相關(guān)風(fēng)力特性下的風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)行為典型慣例。特別是，以下討論的問(wèn)題：數(shù)據(jù)確認(rèn)，時(shí)間序列分析，概要載荷統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)生壽命載荷頻率基于大量給定的計(jì)算范圍和評(píng)估等效載荷。數(shù)據(jù)確認(rèn)關(guān)于數(shù)據(jù)確認(rèn)的主要問(wèn)題描述如下：l 鑒定障礙物陰影引起的無(wú)效測(cè)量：當(dāng)傳感器運(yùn)行在測(cè)試機(jī)械或其它障礙的

9、尾流內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向的測(cè)量將被放棄。l 排除任何外部運(yùn)行極限測(cè)量：在傳感器、轉(zhuǎn)換裝置（例如電力系統(tǒng)）和收集系統(tǒng)的運(yùn)行極限將不會(huì)被干擾。特別注意極端條件的情況。l 檢查校準(zhǔn)：正確的數(shù)據(jù)將基于適當(dāng)?shù)男?zhǔn)。數(shù)據(jù)確認(rèn)的第一部分是檢查列出的校準(zhǔn)。l 偏差：零點(diǎn)偏差可以由測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)定義。決定于溫度影響的零偏差能被夸大，特別是在葉片測(cè)量上，將被檢查，記錄存檔和說(shuō)明。如果修正了任何數(shù)據(jù)，都將被詳細(xì)報(bào)告和在不確定評(píng)估中考慮。偏差能最好的確定在低風(fēng)速條件下監(jiān)控信號(hào)的等級(jí)。l 傳感器校準(zhǔn)常數(shù)的錯(cuò)誤使用：注意在測(cè)量周期內(nèi)改變傳感器、放大倍率或收集設(shè)置。l 存在的噪聲：有效的數(shù)據(jù)將不會(huì)受噪聲的影響，這些額外的目標(biāo)信號(hào)/

10、噪聲關(guān)系沒(méi)有影響任何相關(guān)信號(hào)的重要頻率。糾正行為是必須的為了補(bǔ)償有限的存在的噪聲。對(duì)于各個(gè)測(cè)量頻道一個(gè)極限將被定義用于確定噪聲尖峰信號(hào)屬性的特性。單獨(dú)的尖峰信號(hào)可以通過(guò)使用兩個(gè)臨近的有效測(cè)量和一個(gè)插入公式重新獲得。包括大多數(shù)單獨(dú)的尖峰信號(hào)、不可重新獲得的臨近尖峰信號(hào)或尖峰信號(hào)頂點(diǎn)范圍飽和度的記錄將被放棄如果尖峰信號(hào)遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)序列，程序?qū)⒈环艞?。通過(guò)其它沒(méi)有遇到噪聲確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量通路數(shù)據(jù)將被認(rèn)為是有效的，提供這些其它通路對(duì)數(shù)據(jù)分析不是必須的。如果尖峰信號(hào)倍探測(cè)到，通路的概要統(tǒng)計(jì)將不會(huì)被使用。l 比較參數(shù)之間的不切實(shí)際的不同：在幾種情況下（例如，測(cè)量塔基力拒或軸的撓度力拒），需要比較兩個(gè)獨(dú)立傳感器測(cè)

11、定的數(shù)據(jù)。如果觀察到不可解釋的差別，使用儀器將被重新檢查會(huì)議的數(shù)據(jù)將被排除。時(shí)間序列和載荷統(tǒng)計(jì)測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算載荷時(shí)間序列服從于以下目的：l 信號(hào)確認(rèn)檢查；l 校準(zhǔn)；l 在普通條件和暫時(shí)事件中的風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷特性；l 測(cè)量活動(dòng)報(bào)告。載荷頻譜概要最小的收集數(shù)據(jù)設(shè)置可用于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間序列中的故障分析。數(shù)據(jù)庫(kù)的要求，包括必須的在不同風(fēng)速和湍流收集矩陣中的分組大量數(shù)據(jù)。大量的計(jì)算a)從序列中移除不能表現(xiàn)考慮兩個(gè)附近點(diǎn)的局部最大或最小值的載荷點(diǎn)；b) 計(jì)算和移除全部循環(huán)；c)計(jì)算剩余的半循環(huán)。從大量矩陣到載荷頻譜等效載荷等效載荷通過(guò)以下公式定義：在此是等效載荷；是疲勞載荷頻譜分類的載荷；是疲勞載荷頻譜分類

12、的循環(huán)次數(shù)；是等效循環(huán)次數(shù)；是相關(guān)原料的S-N曲線斜度。6 報(bào)告計(jì)劃報(bào)告的格式將提供給讀者所有W問(wèn)題的回答為什么，怎么樣，在哪，什么時(shí)候，誰(shuí)等。以下內(nèi)容的普通格式是被提議的：1 介紹什么標(biāo)準(zhǔn)和為什么，在主要條款內(nèi)。2風(fēng)力機(jī)2.1測(cè)試風(fēng)力機(jī)照片2.2技術(shù)數(shù)據(jù)技術(shù)描述的格式和范圍將于IEC 61400-12的要求一致。3測(cè)量地點(diǎn)3.1地理位置十分詳細(xì)的信息能使讀者確定試驗(yàn)機(jī)器的位置。3.2局部地形地形學(xué)的詳細(xì)說(shuō)明符合IEC 61400-12的要求。4使用儀器4.1測(cè)量系統(tǒng)安排測(cè)量的全部結(jié)構(gòu)。4.2變頻器和變換器各個(gè)變頻器的位置和類型。在機(jī)械外形上確定拉伸測(cè)量位置。大量的特殊位置描述（照片）可以包括

13、在一個(gè)附件中。各個(gè)變換器的位置和類型。通過(guò)相關(guān)序列號(hào)定義變頻器和變換器。4.3數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)收集系統(tǒng)的類型(計(jì)算機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換器類型和解析度)。軟件描述。矩陣類型和設(shè)置。采樣比率和貯存安排。5校準(zhǔn)確定工作范圍經(jīng)常要求的校準(zhǔn)，詳細(xì)描述可能的轉(zhuǎn)換在一個(gè)附件內(nèi)（例如，校準(zhǔn)認(rèn)證，衰退分析等）。然而，全部校準(zhǔn)排列將被列出在主報(bào)告中。5.1傳感器校準(zhǔn)描述所有場(chǎng)地外執(zhí)行的校準(zhǔn)，例如風(fēng)速計(jì)，功率變頻器等。5.2測(cè)量測(cè)鏈校準(zhǔn)描述所有場(chǎng)地上執(zhí)行的鏈校準(zhǔn)，例如，帶有假的風(fēng)速計(jì)信號(hào)的發(fā)電機(jī)頻率、拉伸仿真等。5.3載荷校準(zhǔn)描述所有的場(chǎng)地上執(zhí)行的載荷校準(zhǔn)，例如，通過(guò)載荷單元的應(yīng)用載荷。5.4信號(hào)轉(zhuǎn)化仿真6數(shù)據(jù)庫(kù)6.1收集矩陣收集矩陣的結(jié)構(gòu)評(píng)估風(fēng)速和湍流間隔，風(fēng)向范圍等。6.2數(shù)據(jù)確認(rèn)資料架和接受標(biāo)準(zhǔn)。描述據(jù)拒絕的數(shù)據(jù)。6.3結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)在左邊的數(shù)據(jù)規(guī)范，文件號(hào)等可以后確認(rèn)。7時(shí)間歷史和載荷統(tǒng)計(jì)7.1對(duì)于所有相關(guān)通路在不同風(fēng)速下的典型時(shí)間歷史繪圖。7.2概要載荷統(tǒng)計(jì)繪圖。8渦輪動(dòng)力學(xué)8.1分析方法描述方法和運(yùn)算法則分解、平均、額外等。8.2渦輪停機(jī)的頻率頻譜所有相關(guān)通路的頻率頻譜的繪圖。8.3