正航儀器介紹提水和發(fā)電用小型風力機 試驗方法
 
1 范圍
本標準規(guī)定了小型風力機的性能試驗方法和生產(chǎn)試驗方法。
本標準適用于水平軸式小功率風力提水機組和風力發(fā)電–充電機組的現(xiàn)場性能試驗和生產(chǎn)試驗。
2 試驗前的準備
2. 1 機具準備
試驗樣機應(yīng)具有質(zhì)量檢查合格證、使用說明書及必須的技術(shù)文件。試驗前應(yīng)對樣機主要易損件進行測定，將結(jié)果填入表3；試驗樣機的使用、調(diào)整和保養(yǎng)應(yīng)按使用說明書的規(guī)定進行。
2. 2 儀器準備
2. 2. 1 試驗前必須對測試儀器、儀表及工具[見附錄A（標準的附錄）]進行檢定和校正。
2. 2. 2 選擇的儀器應(yīng)使所測值在儀器測量范圍的20%~95% 之內(nèi)。
2. 3 風速風向儀的架設(shè)
在風力機的兩側(cè)與最多風向相垂直的方位上，對稱地架設(shè)兩個風速風向儀，其高度與風輪中心距地面高度等同；而且每一風速風向儀其架設(shè)處距風力機塔架中心的距離應(yīng)是風輪直徑的3~5 倍。計算測試值時，取兩者的算術(shù)平均值。
3 性能試驗
3. 1 風輪空氣動力特性測定
測定應(yīng)在風向不變，風速穩(wěn)定且小于5m/s 的情況下進行。將測定結(jié)果填入表1。
3. 1. 1 測定原理
因為在風輪空氣動力特性曲線M = f (Z )和ξ = f (Z )中：
 
 
式中：ω——風輪的角速度，rad/s；
R——風輪半徑，m；
υ——風速，m/s；
Z——高速性系數(shù)；
ρ——空氣密度，kg/m3；
M——風輪力矩，N·m；
M ——風輪相對力矩；
ξ——風能利用系數(shù)；
J——風輪轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2；
θ——風輪轉(zhuǎn)角，rad；
t ——時間，s；
ε——風輪角加速度，rad/s2。
故只要在風輪空載的情況下，同步測取風輪從靜止一直到同步轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)角θ、風速υ對時間t的函數(shù)，在測得風輪的轉(zhuǎn)動慣量J 后，Z、M 、ξ即可對應(yīng)求得，從而可以繪制出M =f (Z) 和ξ=f (Z)曲線
（見圖5）。
3. 1. 2 測定方法
3. 1. 2. 1 低速風輪轉(zhuǎn)動慣量的測定
a) M0 的測定
讓風輪對風，在風輪不帶負荷的情況下，用拉力計測取啟動力F，同時測取與之對應(yīng)時刻的風速υ，然后量取F 作用線與風輪回轉(zhuǎn)中心的垂直距離L，則啟動力矩M0 為：
 
3. 1. 2. 2 高速風輪轉(zhuǎn)動慣量的測定
讓風輪空載，在任一槳葉上離風輪中心距離為l 的地方掛上質(zhì)量為P、半徑為r（m）的圓柱體重塊（見圖1），使風輪的靜平衡破壞，然后拉開α角（小于或等于5°），讓其擺動，測出擺動周期，則風輪的轉(zhuǎn)動慣量為：
 
J 重——附加重塊P 的轉(zhuǎn)動慣量[應(yīng)不大于（8%~10%）J ]，kg·m2。
 
3. 1. 2. 3 風輪空氣動力特性測定
a) 測試原理框圖如圖2 所示。
 
b) 記錄訊號的一般形式如圖3 所示。
 
c) 根據(jù)圖3，繪制出圖4 中的υ– t 曲線、θ– t 曲線。由θ– t曲線，經(jīng)一次微分和二次微分后，可得ω– t 曲線，ε– t 曲線。
 
圖3 所示記錄帶可采用下列方法進行整理：
設(shè)時間比例尺為Kt，則
 
式中：nt—— 時標線格數(shù)；
Δt——時間坐標上每格代表的時間，s；
lt'—— nt 格時標線的距離，mm。
設(shè)風速比例尺為Kυ，它代表坐標上每1mm 高度相當之風速值，可由風速儀的風速標定曲線得到。只要量得風速記錄曲線高度hυ（mm），則風速υ=Kυhυ(m/s)。