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中華人民共和國國家標準小型風力發電機組結構安全要求
1主題內容與適用范圍
本標準規定了小型風力發電機組（以下簡稱風力機組）的結構安全性原則要求，包括安全機理、質量保證、結構安全可靠性設計、控制、保護與實驗等安全方面的要求。
本標準適用于獨立運行、風輪掃掠面積小于40m2的風力發電機組，包括機械、支撐結構件、控制與保護裝置等。
2引用標準
GB8974——88風力機 術語
GB/T13981——92風力機設計通用要求
3術語與符號
3-1術語
運行極限陣風
風力機組正常運行狀態下所能承受的極限陣風。
持續極限陣風
持續時間不小于30min的運行極限陣風。
本標準中所用其他術語應符合GB8974——88的規定。
3-2符號
υ 來流速度；
υ1 切變風速；
υtem 離地10m高度處，10min平均風速；
υ 平均風速；
υhub 輪轂中心處離地高度，10min平均風速；
υe50 50a極限風速；
υe1 1a極限風速；
υcg 持續極限陣風風速；
υref 四周沒有對氣流產生干擾的建筑物或山丘等的參考地點，離地10m高度，10min平均風速；
θcg 持續極限陣風方向變化角；
P 風速分布概率；
K 形狀因子；
C 尺度因子；
D 風輪直徑；
Z 離地高度；
Zbub 輪轂中心處離地高度；
A 風剪指數；
σ 標準偏差。
4安全性設計原則
4-1安全性設計原則
設計風力機組結構，應考慮各種正常的和極限的外部條件、內部負載、安全性、可靠性。
風力機組結構的安全性取決于安全標準，零部件安全系數。
4-2構件安全等級
在保證地基安全的基礎上，風力機組構件安全等級按其構件特性分為兩種；
a） 關鍵構件——指如有故障，可能危及人身安全，導致結構或主要系統失效、損壞、進而影響壽命或引起社會和經濟后果；
b） 一般構件——指如有故障，可能導致產品達不到性能要求，如有其他特殊規定可由廠方和用戶協商確定。
按失效結果，部件又可分為；
a） 失效安全結構部件——失效后仍不導致風力機組的某一主要部件發生故障；
b） 非失效安全結構部件——失效后立即會引起風力機組的某一主要部件發生故障。
4-3質量保證
質量保證和質量檢查應貫穿于小型風力機組結構及其零部件的設計、制造、試驗、運輸、安裝和使用維護全過程中，并應按設計單位或行業的《質量管理手冊》的規定執行。
5外部條件
5-1總則
風力機組的結構安全性設計應考慮外部條件。外部條件包括擬定的安裝地點、地基類型、風況和其他氣候條件，外部條件分為正常和極限外部條件。
5-2正常外部條件
正常外部條件指風輪在正常運行時所經受的長期載荷和經常存在的運行條件。
5-2-1正常風況
5-2-1-1風速分布
地基以上的風分布表明了載荷情況的發生頻率，并用來預測風力機組的輸出功率。正常風速規律可以按測量數據給出，亦可參照韋布爾（Wei bull）分布規律計算，見附錄A。
5-2-1-2穩態風速函數
穩態風速函數υ（Z）指以離地高度Z為變量的平均風速函數，穩態風速可按式（1）的指數規律估算；
υ（Z）=υten(Z/10)6………………………………………………（1）
式中；υten——離地10m高度處，10min 平均風速，m/s；
a——風剪指數，無量綱，一般不小于0.2；
Z——離地高度，m。
平均風向可假設為水平的，并且不隨高度變化。
5-2-1-3紊流
設計風力機組結構時，應考慮紊流對其安全性的影響。
5-2-2其他正常外部條件
其他應考慮的正常外部條件包括；
a） 系統正常運行環境溫度；-20℃~+40℃；
b） 相對溫度；95%；
c） 大氣污染情況；
d） 太陽輻射情況；
e） 標準（海平面）大氣參數；
壓力；101.325kPa；
溫度；15℃；
密度；1.225kg/m3。
當設計指定外部條件時，應符合有關國標的要求，并在設計文件中說明。
5-3極限外部條件
極限外部條件是指較少出現但更惡劣的外部條件。
5-3-1極限風況
極限風況是風力機組結構安全性設計中確定極限氣動載荷的依據。在風力機組設計時應考慮極限風速、極限風向變化角速度、運行極限陣風、持續極限陣風、持續極限陣風方向變化角和極限切變風對結構安全性的影響。
5-3-1-1極限風速
50a極限風速和1a極限風速應根據極限參考風速確定，υn50和υe1可分別按式（2）、式（3）確定：
式中：υref——參考風速，m/s；
Z——離地高度，m。
5-3-1-2持續極限陣風
假設持續極限陣風風速成為15m/s，陣風的起動時間10s，離地高度Z（m）處，t時風速υ（Z，t）可接式（4）計算；
式中；Z——離地高度，m；
υ（Z）——離地高度Z（m）處10min平均風速,m/s；
T——起動時間，T=10s。