GB/T 31518.1-2015 直驱永磁风力发电机组 第1部分:技术条件
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资料介绍
ICS 27. 180 F 11
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 31518. 1—2015
直驱永磁风力发电机组
第 1 部分 :技术条件
Direct-drivepermanentmagnettypewind turbinegeneratorsystem—
Part1:Technicalcondition
2015-05-15发布 2016-02-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会
发
布
GB/T 31518. 1—2015
前 言
GB/T 31518《直驱永磁风力发电机组》分为两个部分 :
— 第 1部分 :技术条件 ;
— 第 2部分 :试验方法 。
本部分为 GB/T 31518的第 1部分 。
本部分按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。
本部分由中国机械工业联合会提出 。
本部分由全国风力机械标准化技术委员会(SAC/TC50)归 口 。
本部分起草单位 :新疆金风科技股份有限公司 、北京金风科创风电设备有限公司 、北京天诚同创电气有限公司 、湘潭电机股份有限公司 。
本部分主要起草人 :王相明 、葛俊豪 、唐浩 、甘旭超 、李会勋 、乔元 、唐鑫 、谢生清 、龙辛 。
直驱永磁风力发电机组
第 1 部分 :技术条件
1 范围
GB/T 31518的本部分规定了直驱永磁风力发电机组的环境条件 、技术要求 、试验方法 、检验规则以及储运 、交付等要求 。
本部分适用于风轮扫掠面积大于 200 m2 的水平轴直驱永磁风力发电机组(以下简称 “机组 ”) 产品的设计 、制造 、包装运输以及检验 。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修订版)适用于本文件 。
GB/T 191 包装储运图示标志
GB/T 2900. 18 电工术语 低压电器
GB/T 2900. 53 电工术语 风力发电机组
GB/T 6388 运输包装收发货标志
GB 16895. 3—2004 建筑物电气装置 第 5-54部分 : 电气设备的选择和安装 接地配置 、保护导体和保护联结导体
GB 18451. 1 风力发电机组 设计要求
GB/T 19069 风力发电机组 控制器 技术条件
GB/T 19072—2010 风力发电机组 塔架
GB/T 19292. 1—2003 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 分类
GB/T 19568—2004 风力发电机组装配和安装规范
GB/T 19960. 1—2005 风力发电机组 第 1部分 :通用技术条件
GB/T 19963—2011 风电场接入电力系统技术规定
GB/T 25383—2010 风力发电机组 风轮叶片
GB/T 25387. 1 风力发电机组 全功率变流器 第 1部分 :技术条件
GB/T 25389. 1 风力发电机组 低速永磁同步发电机 第 1部分 :技术条件
GB/T 25389. 2 风力发电机组 低速永磁同步发电机 第 2部分 :试验方法
GB/Z 25427 风力发电机组 雷电防护
GB/Z 25458 风力发电机组 合格认证规则及程序
GB/T 31518. 2 直驱永磁风力发电机组 第 2部分 :试验方法
GB/T 31518. 1—2015
JB/T 10425. 1 风力发电机组 偏航系统 第 1部分 :技术条件
ISO 4406 液压传动 流体 固体微粒污染分级编码法(Hydraulic fluid power—Fluids—Method for coding the levelof contamination by solid particles)
3 术语和定义
GB/T 2900. 18和 GB/T 2900. 53界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。
3. 1
直驱 direct-drive
风轮与发电机直接耦合的传动方式 。
3.2
直驱永磁风力发电机组 direct-drivepermanentmagnettypewind turbinegeneratorsystem
采用永磁发电机且风轮与永磁发电机耦合的风力发电机组 。
3.3
全功率变流器 fullpowerconverter
容量按大于风力发电机容量选取的静止型交直交变流器 ,其功能是将发电机发出的幅度和频率变化的交流电变换成满足电网要求的交流电 。
3.4
运行转速范围 operatingspeed range
机组发电安全运行的最小运行转速(nmin)至最大运行转速(nmax)的区间 。
3.5
最大运行转速 maximum operatingspeed
nmax
风机正常运行发电时 ,发电机转子允许达到的最大转速 。
3.6
最小运行转速 minimum operatingspeed
nmin
风机正常运行发电时 ,发电机能够发电的最低转速 。
3.7
标准型机组 standard wind turbine
按照标准空气密度 1. 225 kg/m3 、海拔高度 2 000 m 以下 ,运行环境温度范围-20 ℃ ~ +40 ℃ ,生存环境温度范围在 -30 ℃ ~ +50 ℃等一般环境条件下设计的风力发电机组 。
3. 8
常温型机组 normaltemperature typewind turbine
设计运行环境温度范围在 -20 ℃ ~ +40 ℃ ,生存环境温度范围在 - 30 ℃ ~ +50 ℃的风力发电机组 。
3.9
低温型机组 low temperature typewind turbine
设计运行环境温度范围在 -40 ℃ ~ +40 ℃ , 生 存 环 境 温 度 范 围 在 - 40 ℃ ~ + 50 ℃ , - 45 ℃ ~ +50 ℃(带电)的风力发电机组 。
3. 10
高海拔型机组 high altitude typewind turbine
为海拔高度大于或等于 2 000 m ,小于 3 500 m 设计的风力发电机组 。
4 环境条件
4. 1 一般环境条件
4. 1. 1 常温型机组正常运行的环境温度范围为 -20℃ ~ +40℃ ,生存环境温度范围为 -30℃ ~ +50 ℃ 。
4. 1.2 低 温 型 机 组 正 常 运 行 的 环 境 温 度 范 围 为 - 40 ℃ ~ + 40 ℃ , 生 存 环 境 温 度 范 围 为 - 40 ℃ ~ +50 ℃ , -45 ℃ ~ +50 ℃(带电) 。
4. 1.3 机组耐受的湿度条件应不低于 100% ,在凝露条件下允许延时启动 。
4. 1.4 标准型机组海拔高度不高于 2 000 m ,高海拔型机组海拔高度不低于 2 000 m ,不高于3 500 m。
4.2 其他环境条件
除风况之外 ,还应考虑下列环境条件对机组的影响 :
a) 阳光辐射 ;
b) 雨 、冰雹 、雪和冰 ;
c) 化学活性物质 ;
d) 风沙 ;
e) 外物损伤 ;
f) 雷电 ;
g) 地震 ;
h) 盐雾 ;
i) 台风 ;
j) 潮水位 ;
k) 高海拔 。
4.3 电网条件
机组应保证在下列电网条件下正常运行 :
a) 当机组并网点的供电电压偏差满足 GB/T 12325—2008、闪变值满足 GB/T 12326—2008、谐波值满 足 GB/T 14549—1993、三 相 电 压 不 平 衡 度 满 足 GB/T 15543—2008、频 率 偏 差 满 足GB/T 15945—2008的规定时 ;
b) 当机组并网点的电压偏差不超过 ±10%时 。
电网每年停电不超过 20次 ,最长停电持续时间不超过一周 。
5 技术要求
5. 1 总则
5. 1. 1 机组应符合 GB/T 19960. 1—2005的有关规定 ,并按规定程序批准的图样和技术文件生产制造 。
5. 1.2 机组采用的低速永磁同步发电机应符合 GB/T 25389. 1 和 GB/T 25389. 2 的有关规定和要求 。
5. 1.3 机组的控制器应符合 GB/T 19069的有关规定和要求 。
5. 1.4 机组的变流器应符合 GB/T 25387. 1 的有关规定和要求 。
5. 1.5 机组的电气系统应符合 GB/T 19960. 1—2005的有关规定和要求 。
5. 1.6 机组的偏航系统应符合 JB/T 10425. 1 的有关规定和要求 。
5. 1.7 机组的风轮叶片应符合 GB/T 25383—2010的有关规定和要求 。
5. 1. 8 机组的塔架应符合 GB/T 19072—2010的有关规定和要求 。
5. 1.9 机组的设计(安全要求)应符合 GB 18451. 1 的有关规定和要求 。
5. 1. 10 机组的设计和认证应符合 GB/Z 25458的有关规定和要求 。
5. 1. 11 传动系统电磁抗干扰能力应满足 GB 12668. 3 的有关规定和要求 。
5. 1. 12 机组在寿命期内防腐应满足 GB/T 19292. 1—2003标准 C4级以上的规定和要求 。
5. 1. 13 其他零部件 、总成等 ,本部分未有规定的 ,应符合相应产品的有关技术要求 。 特殊要求应在产品的技术文件中予以说明 。
5.2 直驱永磁风力发电机组基本构成和原理
直驱永磁风力发电机组的基本结构特征为 :多极永磁同步发电机与风轮直接耦合驱动低转速运行 ,将输出通过全功率变流器接入电网 。
机组的工作原理如图 1所示 。
图 1 直驱永磁风力发电机组工作原理
5.3 整机要求
5.3. 1 机组应具备振动开关保护功能 ,振动阀值应由设计给出 ,该阀值应保证机组安全运行 。
5.3.2 机组设计工况下的最佳风能利用功率系数 Cpmax应等于或大于 0. 45。
注 : Cpmax为风轮从风中获取能量的最大利用系数 。
5.3.3 机组正常运行期间的可利用率应大于或等于 95% 。可利用率计算方法见式(1) :
可利用率
式中 :
Tt — 考核期间的总小时数 ;
Tcm — 因维护或故障情况导致风力发电机组不能运转的小时数 ;
Tp — 因外部环境条件原因导致不能执行规定功能的情况的小时数 。
5.3.4 机组无最低抗地震等级要求 ,但对于有地震影响区域 ,设计时需考虑地震附加载荷 。
5.3.5 防雷设计需符合 GB/Z 25427的相关规定和要求 。
5.3.6 机组的接地电阻 ≤4Ω。
5.4 并网特性
5.4. 1 机组优先采用以下推荐电压(kV)系列接入电网 :
0. 38(0. 4) 、0. 60(0. 62) 、0. 66(0. 69) 、1(1. 05) 、1. 14(1. 2) 、2. 3(2. 4) 、3(3. 15) 、6(6. 3) 、10(10. 5) 。
超出本优选系列 , 由制造商与用户协商确定 。
5.4.2 机组应具有故障电压穿越能力 ,应符合 GB/T 19963—2011的要求 。
5.4.3 机组电流谐波值应满足 GB/T 14549—1993的相关规定 。
5.4.4 在额定有功出力范围内 ,且在标称电压下 ,机组应能够具备在超前 0. 95~ 滞后 0. 95 的功率因数范围内的无功功率动态调节能力 。
5.4.5 机组可正常运行的电网频率范围为 47. 5 Hz~ 50. 5 Hz。
5.5 性能要求
5.5. 1 机组的启动风速应不大于 4 m/s,切出风速不小于 18 m/s。 机组在额定工况时 ,其输出的功率应不小于设计的额定功率 。额定风速以上时要求目标功率与实测功率偏差不超过 3% 。
5.5.2 机组在寿命期内应能承受的起动次数不少于 40 000次 。
5.5.3 机组应允许 在 1. 1 倍 额 定 转 速 以 内 波 动 , 为 保 证 整 机 及 零 部 件 安 全 , 需 要 定 义 允 许 持 续 超 过1. 1倍额定转速的最长时间 ,需要为机组定义软件停机最大转速 、安全保护系统停机最大转速 。
5.5. 4 机 组 运 行 时 产 生 的 噪 声 不 应 造 成 环 境 的 影 响 , 在 安 装 点 500 m 以 外 等 效 声 功 率 级 应 不高60dB(A) 。
5.5.5 机组设计寿命大于或等于 20年 。
5.6 装配要求
5.6. 1 一般要求
5.6. 1. 1 装配所用的零部件(包括外购件 、标准件 、外协件) 均应有产品合格证 ,并经质量检验部门检验合格后 ,方可进行装配 。
5.6. 1.2 装配前应将零件的尖角和锐边倒钝 ,特殊要求除外 。
5.6. 1.3 装配前应按照产品说明书的要求对零部件进行必要的保养与清理 。零部件的润滑处 ,装配后应根据要求加注适量的润滑油(或脂) 。
5.6. 1.4 机组总装应符合 GB/T 19568—2004中第 3 章的要求 。
5.6. 1.5 装配过程中应注意对零部件表面进行有效防护 ,不允许磕碰 、划伤和锈蚀 。
5.6. 1.6 机组的装配应完整 ,符合工艺要求 ;联接部位应牢固可靠 ;铭牌 、标志齐全 ,外观整洁 。
5.6.2 装配联接方法
5.6.2. 1 各零部件的装配联接应严格按照产品的工艺文件和技术要求执行 。
5.6.2.2 螺栓联接 、销联接 、键联接 、铆钉联接 、粘接 、过盈联接的一般要求可参考附录 A。
5.6.3 主要部件装配要求
5.6.3. 1 轴承在装配完成后 ,应依据设计要求加入润滑脂 。轴承和轴承孔的表面应采用适当防护以避免腐蚀 。
5.6.3.2 偏航驱动采用齿轮传动时 ,齿轮副装配后应检查侧隙和齿面接触斑点 ,并符合设计或工艺文件要求 。要求沿齿高方向接触斑点应不小于 20% ,沿齿长方向应不小于 30% 。接触斑点的分布位置应趋近于齿面中部 , 齿顶和齿端棱边不允许有接触 ; 齿轮副的侧隙根据齿轮参数选择 , 保证偏航系统 正 常工作 。
5.6.3.3 液压缸 、密封件 、润滑系统和管路配装后应进行密封及动作试验 ,并满足如下要求 :
a) 油液清洁度需达到 ISO 4406要求的 18/16/13;
b) 行程符合要求 ;
c) 运行平稳 ,无卡阻和爬行现象 。
5.6.3.4 摩擦片与制动盘的工作表面应干燥 、清洁 ,要求制动可靠无任何卡阻现象 ,摩擦片与制动盘的间隙应符合制动器厂家要求 。
5.6.4 电气接线要求
电气接线所采用的配线电缆 、母线铜排 、线缆端头等材料应为经过国家电工产品强制性安全认证的产品 。接线应按照相关工艺文件和规程执行 ,并满足以下要求 :
a) 布线整齐 、合理 ,排布形式有利于减少电磁干扰 ;
b) 柜内每根连线两端应标识线号(接地线除外 ,接地线应选用黄绿双色线) ,线缆接头应使用合适的专业压接工具压接 ,线号管符合线径且长度整齐 ,线号字迹清晰 ,与图样文件一致 ;
c) 接线端子 、插接头 、延伸铜排及联接螺栓应保证元件安装强度和可靠性 ,应能适应最大 2. 5 g (g为重力加速度)的振动冲击(至少 60 min)而不损坏 ;
d) 电网进线侧应安装绝缘防护罩 , 电压等级高于 24V 以上的元器件 ,均应有明显的防触电标示 ;
e) 电气装置应可靠接地 。不同电压等级回路中元件不能串联接地 ,应单独联接至接地排 。机组内有接地点并预留接线端子 ;接地装置的选择应符合 GB 16895. 3—2004 中接地配置 、保护导体和保护联结导体的有关内容和规定 。
6 试验方法
试验方法应按 GB/T 31518. 2进行 。
7 检验规则
7. 1 检验类别
产品检验分为出厂检验 、型式试验 、现场检验 。
7.2 检验规定
每台机组均做出厂检验 ,产品检验合格后签发合格证 ,产品才能出厂 。风力发电机组现场安装完成后 ,进行现场检验 。有下列情况之一时应进行型式试验 :
a) 新产品试制定型鉴定时 ;
b) 产品的设计 、工艺等方面有重大改变时 ;
c) 出厂检验的结果与最近一次型式试验有较大差异时 ;
d) 国家质量监督机构提出进行型式试验要求时 。
7.3 检验项目
除另有规定外 ,机组的检验项目应符合表 1 的规定 。
表 1 检验项目和试验方法
表 1 (续)
8 包装、贮存及运输、标志及随机文件
8. 1 包装
8. 1. 1 基本要求
8. 1. 1. 1 应根据产品的特点及储运条件采用不同的包装形式和防护方法 ,做到包装紧凑 、防护周密 、安全可靠 。
8. 1. 1.2 在正常储运条件下 ,应保证产品 自制造厂包装之 日起 12个月内不至因包装不善而产生锈蚀 、长霉 、降低精度 、残缺或散失等现象 。特殊情况按供需双方协议执行 。
8. 1. 1.3 包装箱或产品零部件的最大外形尺寸 、重量应符合国内外运输方面有关超限超重的规定 ; 特大 、特重零部件 , 以铁路运输为主 ,需用特殊车辆时 ,应绘出装车加固结构图 ,并注明最大外形尺寸 、重心位置 。
8. 1. 1.4 焊 、铸件可采用裸装的包装形式 ,应将产品与包装架或托盘固定在一起(卡压或螺栓联接等) 。
8. 1. 1.5 设备上有特殊防护要求的零部件应尽可能拆下 ,按特殊要求另行包装 。
8. 1. 1.6 包装箱内每一单体零部件均应系有识别标签 ; 产品应按照装箱单进行装箱 ,装箱时应有人监装 , 以防漏装 、错装 。
8. 1.2 包装标志
8. 1.2. 1 产品所有发货件应喷涂或系挂相应的发货标志和储运标志 。 发货标志应符合 GB/T 6388 的有关规定 ,储运标志按 GB/T 191的规定执行 。
8. 1.2.2 对于重量超过 3 t或接近 3 t的货物 ,需喷涂起吊位置和重心 。
8.2 贮存、运输
机组的贮存运输应符合以下要求 :
a) 机舱在贮存 、运输过程中不得受沙尘雨水侵袭 ;无论采用何种方式运输都应固定牢靠 ;
b) 塔架的贮存 、运输遵照 GB/T 19072—2010的有关规定进行 ;
c) 风轮叶片的贮存 、运输遵照 GB/T 25383—2010的有关规定进行 。
8.3 标志
每台机组均应有铭牌 ,可固定在塔架底部内侧人眼目视高度处 ,其上至少应标明 :
a) 生产厂名 、地址 ;
b) 机组型号名称 、商标 ;
c) 风轮直径 、轮毂高度 ;
d) 发电机型号 ;
e) 额定输出功率 、额定电压 ;
f) 出厂日期和编号 。
8.4 随机文件
8.4. 1 每台产品均应有随机文件(产品合格证 、说明书 、安装图 、易损件目录 、装箱单等) 并用塑料袋封装好 。
8.4.2 产品可多箱包装 ,应有一份总装箱单 ,用塑料袋封装后放在第一箱内 。
8.4.3 每个包装单元均应带一份本箱所包装零部件的装箱单 ,用塑料袋包装好后 ,装入装箱单罩内 ,然
后将罩固定在箱的端壁上方 。无箱壁的包装可固定在滑木侧面或其他方木上 。
9 交付
机组交付时应提供的技术文件如下 :
a) 文件目录 ;
b) 整机合格证 ;
c) 设备配置清单及合格证 ;
d) 安装手册 ;
e) 运行维护手册 ;
f) 地面试验报告 ;
g) 安装调试报告 ;
h) 试运行检验记录 ;
i) 用户要求的其他文件(应在合同中规定) 。
附 录 A (资料性附录)装配联接方法
A. 1 螺栓、螺钉联接
A. 1. 1 螺栓 、螺钉和螺母紧固时 ,严禁打击或使用不合适的旋具和扳手 。 紧 固 后 的 螺 钉 槽 、螺 母 和 螺钉 、螺栓头部不得损坏 。
A. 1.2 有规定拧紧力矩要求的紧固件按规定的拧紧力矩紧固 ; 未规定拧紧力矩的紧固件 ,其拧紧力矩可参见表 A. 1。
表 A. 1 一般联接螺栓的拧紧力矩
A. 1.3 同一零件用多件螺钉(螺栓) 紧固时 ,各螺钉(螺栓) 需交叉 、对称 、逐步 、均 匀 、拧 紧 。 如 有 定 位销 ,应从靠近该销的螺钉(螺栓)开始 。
A. 1.4 螺钉 、螺栓和螺母拧紧后 ,其支撑面应与被紧固零件贴合 。
A. 1.5 螺母拧紧后 ,螺栓 、螺钉头部应露出螺母端面 2个 ~ 3个螺距 。
A. 1.6 沉头螺钉紧固后 ,沉头不得高出沉孔端面 。
A. 1.7 严格按照 图 样 及 技 术 文 件 上 规 定 等 级 的 紧 固 件 装 配 , 不 允 许 用 低 性 能 紧 固 件 替 代 高 性 能 紧固件 。
A.2 销联接
A.2. 1 圆锥销装配时应与孔进行涂色检查 ,其接触率不应小于配合长度的 60% ,并应分布均匀 。
A.2.2 定位销的端面应突出零件表面 ,带螺尾圆锥销装入相关零件后 ,其大端应沉入孔内 。
A.3 键联接
A.3. 1 平键联接时 ,不得制配成阶梯形 。
A.3.2 平键与轴上键槽两侧面应均匀接触 ,其配合面不得有间隙 。钩头键 、楔键装配后 ,其接触面积应不小于工作面积的 70% ,且不接触面不得集中于一段 。外露部分应为斜面的 10% ~ 15% 。
A.3.3 花键装配时 , 同时接触的齿数不少于 2/3,接触率在键齿的长度和高度方向不得低于 50% 。
A.3.4 滑动配合的平键(或花键)装配后 ,相配件应移动自如 ,不得有松紧不均现象 。
A.4 铆钉联接
A.4. 1 铆接时不得损坏被铆接零件的表面 ,也不得使被铆接的零件变形 。
A.4.2 除特殊要求外 ,铆接后不得有松动现象 ,铆钉头部应与被铆零件紧密接触 ,并应光滑圆整 。
A.5 粘合联接
A.5. 1 粘接剂牌号应符合设计和工艺要求 ,并采用有效期内的产品 。
A.5.2 被粘接的表面应做好表面处理 ,彻底清除油污 、水膜 、锈迹等杂质 。
A.5.3 粘接时 ,粘接剂应涂抹均匀 , 固化的温度 、压力 、时间等应符合工艺或粘接剂使用说明书的规定 。
A.5.4 粘接完成后应清除流出的多余粘结剂 。
A.6 热装过盈联接
A.6. 1 热装过盈联接 ,宜采用感应加热的方法 。
A.6.2 热装零件的加热温度根据零件材质 、结合直径 、过盈量及热装的最小间隙等确定 。 热装时包容件的加热温度推荐按式(A. 1)计算 :
tn =eot/αdf + t= (Δ1 +Δ2 )/(αdf) + t …………………………( A. 1 )
式中 :
tn — 包容件加热温度 , ℃ ;
eot — 包容件内径的热胀量(等于过盈量 Δ1 与热装时的最小间隙 Δ2 之和) ,mm;
α — 材料的线膨胀系数(10-6/℃) ,参见表 A. 2;
df — 结合直径 ,mm;
t — 环境温度 , ℃ 。
表 A.2 线膨胀系数
表 A. 2 (续)
A. 6. 3 热装时所需的最小间隙 Δ2 按热装最小间隙选用表从表 A. 3 中选取 。
表 A. 3 热装最小间隙选用表 单位为毫米
A. 6. 4 加热和保温时间 ,一般按每厚 10 mm 需要 10 min的加热时间 ,每厚 40 mm 需要 10 min的保温时间确定 。

