CGC 北京鉴衡认证中心认证技术规范CGC/GF023:2012CNCA/CTS ××××-2012低温型风力发电机组技术规范Wind turbine generator system for cold climate Technical Specification2012-××-××发布2012-××-××实施北京鉴衡认证中心发布目次前言 .............................................................................................................................................. I I1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 符号和单位 (1)5 通用要求 (2)6 技术要求 (2)6.1载荷 (2)6.1.1总体 (2)6.1.2环境温度 (2)6.1.3空气密度 (2)6.1.4低温环境条件参数的确定 (3)6.1.5载荷计算及工况定义 (4)6.2结构设计 (6)6.3 复合材料和其它材料 (7)6.4 控制保护系统 (7)6.5 机械部件设计 (7)6.6 电气系统 (8)6.7 加热系统 (8)7 检验 (9)8 安装、运行和维护 (9)8.1 安装 (9)8.2 运行和维护 (9)前言为规范低温型风力发电机组的认证，特制订本认证技术规范。
本技术规范由北京鉴衡认证中心提出并归口。
本技术规范由北京鉴衡认证中心负责解释。
本技术规范主要起草单位：北京鉴衡认证中心有限公司、上海电气风电设备有限公司、新疆金风科技股份公司、浙江运达风电股份有限公司、中材科技风电叶片股份有限公司本技术规范主要起草人：张宇、杨洪源、刘琦、叶杭冶、葛俊豪、陈淳、王际广、孙振军、黄志文低温型风力发电机组技术规范1范围本技术规范规定了低温型风力发电机组适用的温度范围、技术要求、检验、安装、运行和维护等。
本技术规范适用于低温型水平轴风力发电机组。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本技术规范的引用而成为本技术规范的条款。
凡是标注日期的引用文件，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技术规范，然而，鼓励根据本技术规范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技术规范。
GB/T 1040.5 塑料拉伸性能的测定第5部分：单向纤维增强复合材料的的试验条件GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动(正弦)GB/T 2567 树脂浇铸体性能试验方法GB/T 2900.53 电工术语风力发电机组GB/T 3355 纤维增强塑料纵横剪切试验方法GB/T 7124 胶粘剂拉伸剪切强度的测定AGB/T 18451.1 风力发电机组设计要求（IDT IEC 61400-1:2005）GB/T 18451.2 风力发电机组功率特性测试（IDT IEC61400-12-1:2005）GB/T 19073 风力发电机组齿轮箱GB/T 19960.1 风力发电机组第1部分：通用技术要求GB/T 19960.2 风力发电机组第2部分：通用试验方法ISO 2533:1975 标准大气（Standard Atmosphere）3术语和定义GB/T 2900.53界定的以及下列术语和定义适用于本规范。
3.1 运行温度operation temperature设备正常运行允许的环境温度范围。
3.2 生存温度survival temperature设备设计中采用的极端环境温度范围，在该温度范围内设备不会损坏。
4符号和单位θmean年平均温度（多年平均温度）[℃]θmin1 最低温度（1小时平均温度的一年一遇最低值）[℃]θmax1 最高温度（1小时平均温度的一年一遇最高值）[℃]θmin,operation 瞬时最低运行温度[℃]θmax,operation 瞬时最高运行温度[℃]ρ0与θmean对应的平均空气密度[kg/m3]ρ1与最低温度θmin1对应的空气密度[kg/m3]ρc与瞬时最低运行温度θmin,operation对应的空气密度[kg/m3]5通用要求5.1低温型风力发电机组认证除应满足GB/T 18451.1的要求外，还应满足本技术规范所有条款的要求。
5.2低温型风力发电机组运行温度为-30℃～+40℃；生存温度为-40℃～+50℃。
超出此范围的，应明确注明运行温度和生存温度。
5.3确定低温环境时采用小时平均温度，如果多年（至少10年）观测的结果表明平均每年低于-20℃温度的天数大于9天，则该地区的风力发电机组应考虑低温环境的影响。
5.4选用材料和零部件时应考虑风力发电机组的状态和环境温度。
低温环境下，可采用适当措施来增加风力发电机组各系统的环境适应性。
6技术要求6.1载荷6.1.1总体该部分对低温型风力发电机组载荷计算所需参数按照特定场址环境条件和通用环境条件两种情况分别进行了规定。
前者用于特定场址机型设计及标准机型特定场址载荷校核；后者用于无确定环境条件下低温型风力发电机组设计，基于此设计的机组需在安装于具体场址之前对其进行特定场址环境条件适用性评估。
6.1.2和6.1.3节分别规定了应由制造商明确定义的环境温度及受环境温度影响的空气密度，其他环境条件应按照GB/T 18451.1-2012第6节中的假定。
6.1.2环境温度以下外部环境温度应该由制造商明确定义，这些参数将在载荷计算中作为计算条件：θmean，θmin1，θmax1，θmin,operation和θmax,operation。
6.1.3空气密度以下空气密度指标应由制造商明确定义，这些参数将在载荷计算中作为计算条件：ρ0，ρ1，ρc。
6.1.4低温环境条件参数的确定6.1.4.1特定场址环境条件特定场址环境条件的温度和空气密度应该采用场址实测数据，空气密度测量的方法应符合GB/T 18451.2-2012中6.4节的要求，空气密度由公式（1）计算：（1）其中ρ10min为计算出的10分钟平均空气密度（kg/m3），B10min为测量的10分钟平均气压（Pa），T10min为测量的10分钟绝对温度（K，其中0℃=273.15K），R为气体常数，R=287.05 J/(kg·K)。
为恰当地确定6.1.2节和6.1.3节所需的环境条件参数，特定场址测量数据应足够多或使用具有良好相关性的长期气象数据进行修正，以保证所得出的最低温度θmin1和相应的空气密度ρ1具有一定的置信度。
如制造商认为有必要，也可自定义低温环境条件，即不采用特定场址环境条件也不采用6.1.4.2节的通用低温环境条件，此时应当对6.1.2节和6.1.3节需要的计算条件参数进行明确定义，并给出合理的定义理由或方法。
按照特定场址环境条件或者自定义低温环境条件设计的低温型风力发电机组，应被划为GB/T 18451.1-2012标准的S等级。
6.1.4.2通用低温环境条件本节给出通用的低温环境条件，供风力发电机组设计时选用。
6.1.5节所需要的计算条件参数可按照本节定义的不同等级低温型风力发电机组进行确定，其中环境温度参数和结冰天数可总结为表1，表中的结冰天数指风轮上带冰的天数。
表1 通用低温环境条件的环境温度参数制造商还应明确给定风力发电机组设计时预期的海拔高度。
表2给出通用情况下，各海拔高度上标准大气的平均气压。
当环境温度设定不同时，应使用根据公式1和表2给定的气压计算修订后的空气密度，这种修订假定了气压只随海拔高度而变化。
表2所列之外海拔高度下的平均气压，可按照ISO 2533-1975进行假定。
表2 标准大气的各海拔高度与气压的关系6.1.5载荷计算及工况定义本节内容在GB/T 18451.1-2012第7章内容基础上给出。
6.1.5.1功率曲线及运行控制算法在载荷计算中应考虑低温环境条件下空气密度对功率曲线的影响，因此，在载荷仿真计算时应使用根据低温环境条件下空气密度修订过的运行控制算法。
该算法应与确定的环境条件相对应。
6.1.5.2机械性能对温度变化敏感的复合材料部件、橡胶、弹性部件等在低温环境条件下机械性能可能发生改变，从而影响到这些部件的刚度、弹性力以及阻尼等，这些影响应当在确定部件载荷时予以适当地考虑。
如果这些影响涉及到风力发电机组传动链的性能，如传动链阻尼、机械刹车性能等，则在载荷计算中应对这些影响加以分析。
6.1.5.3传动链特性低温环境条件下，如风力发电机组在停机或电网断电情况下机舱内及传动链无法加热，则传动链温度最低可达到θmin1，此时由于润滑油粘度增加会导致风轮空转时的阻力增加，在这种情况下机组处于空转状态时的载荷应当考虑这种影响。
如无确切的数据，对于一级行星轮传动、二级平行传动的传动链形式，θmin1温度下低速轴上的传动链机械损失可按照齿轮箱输入端额定扭矩的0.5倍估计；一级行星轮传动的传动链形式则可按额定扭矩的0.4倍估计。
其他传动链形式在这种情况下的机械损失应与认证机构协商确定。
对于应用特定场址环境条件的载荷计算，如果极端风速与环境温度的相关性是明确的，那么可在DLC6.1-DLC6.4工况（见GB/T 18451.1-2012）中根据极端风速与环境温度的组合考虑是否应当施加这样的机械损失。
如果无法明确极端风速与环境温度的相关性或是采用通用低温环境条件进行载荷计算，则在DLC7.1工况中（如DLC7.1工况按照控制保护系统设计使机组处于空转状态进行计算）应该考虑这种传动链阻力的增加。
6.1.5.4结冰特定场址环境条件的结冰程度应该根据当地的气象观察进行假定。
通常，越往叶尖方向结冰厚度越大。
叶片结冰产生的附加质量应按照下面的方法进行计算：● 机组裸露在外的非旋转部分假设在其表面形成30mm 厚的冰，且冰的密度为700kg/m 3。
对处于静止状态的风轮叶片需要核实结冰程度；● 风轮旋转状态需要考虑所有叶片结冰及一叶片不结冰两种情况。
并需假设叶片前缘结冰的线密度。
从轮毂中心位置开始到风轮半径1/2处，冰的线密度从0线性增长到E μ；风轮半径1/2处到风轮外缘，冰的线密度为常数E μ。
E μ按照下式进行计算：min max min ()E E k c c c μρ=⋅⋅+ （2）式中，E μ：叶片前缘结冰的线密度（kg/m ）;E ρ：冰密度（700kg/m 3）10.006750.3exp(0.32/)k R R =+-[-]；R ：风轮半径[m]；1R ：1米[m];max c ：最大弦长[m];min c ：由叶片外形轮廓线性推算得到的叶尖弦长[m]建议制造商根据设计需求自行定义结冰厚度以及结冰时的风轮最大不平衡质量，其中最小弦长min c 应不小于叶片沿展向95%处的弦长。