正航儀器介紹提水和發(fā)電用小型風(fēng)力機(jī) 試驗(yàn)方法
 
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了小型風(fēng)力機(jī)的性能試驗(yàn)方法和生產(chǎn)試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于水平軸式小功率風(fēng)力提水機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電–充電機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)性能試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)。
2 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備
2. 1 機(jī)具準(zhǔn)備
試驗(yàn)樣機(jī)應(yīng)具有質(zhì)量檢查合格證、使用說(shuō)明書(shū)及必須的技術(shù)文件。試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)樣機(jī)主要易損件進(jìn)行測(cè)定，將結(jié)果填入表3；試驗(yàn)樣機(jī)的使用、調(diào)整和保養(yǎng)應(yīng)按使用說(shuō)明書(shū)的規(guī)定進(jìn)行。
2. 2 儀器準(zhǔn)備
2. 2. 1 試驗(yàn)前必須對(duì)測(cè)試儀器、儀表及工具[見(jiàn)附錄A（標(biāo)準(zhǔn)的附錄）]進(jìn)行檢定和校正。
2. 2. 2 選擇的儀器應(yīng)使所測(cè)值在儀器測(cè)量范圍的20%~95% 之內(nèi)。
2. 3 風(fēng)速風(fēng)向儀的架設(shè)
在風(fēng)力機(jī)的兩側(cè)與最多風(fēng)向相垂直的方位上，對(duì)稱地架設(shè)兩個(gè)風(fēng)速風(fēng)向儀，其高度與風(fēng)輪中心距地面高度等同；而且每一風(fēng)速風(fēng)向儀其架設(shè)處距風(fēng)力機(jī)塔架中心的距離應(yīng)是風(fēng)輪直徑的3~5 倍。計(jì)算測(cè)試值時(shí)，取兩者的算術(shù)平均值。
3 性能試驗(yàn)
3. 1 風(fēng)輪空氣動(dòng)力特性測(cè)定
測(cè)定應(yīng)在風(fēng)向不變，風(fēng)速穩(wěn)定且小于5m/s 的情況下進(jìn)行。將測(cè)定結(jié)果填入表1。
3. 1. 1 測(cè)定原理
因?yàn)樵陲L(fēng)輪空氣動(dòng)力特性曲線M = f (Z )和ξ = f (Z )中：
 
 
式中：ω——風(fēng)輪的角速度，rad/s；
R——風(fēng)輪半徑，m；
υ——風(fēng)速，m/s；
Z——高速性系數(shù)；
ρ——空氣密度，kg/m3；
M——風(fēng)輪力矩，N·m；
M ——風(fēng)輪相對(duì)力矩；
ξ——風(fēng)能利用系數(shù)；
J——風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2；
θ——風(fēng)輪轉(zhuǎn)角，rad；
t ——時(shí)間，s；
ε——風(fēng)輪角加速度，rad/s2。
故只要在風(fēng)輪空載的情況下，同步測(cè)取風(fēng)輪從靜止一直到同步轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)角θ、風(fēng)速υ對(duì)時(shí)間t的函數(shù)，在測(cè)得風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J 后，Z、M 、ξ即可對(duì)應(yīng)求得，從而可以繪制出M =f (Z) 和ξ=f (Z)曲線
（見(jiàn)圖5）。
3. 1. 2 測(cè)定方法
3. 1. 2. 1 低速風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定
a) M0 的測(cè)定
讓風(fēng)輪對(duì)風(fēng)，在風(fēng)輪不帶負(fù)荷的情況下，用拉力計(jì)測(cè)取啟動(dòng)力F，同時(shí)測(cè)取與之對(duì)應(yīng)時(shí)刻的風(fēng)速υ，然后量取F 作用線與風(fēng)輪回轉(zhuǎn)中心的垂直距離L，則啟動(dòng)力矩M0 為：
 
3. 1. 2. 2 高速風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定
讓風(fēng)輪空載，在任一槳葉上離風(fēng)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(jiàn)圖1），使風(fēng)輪的靜平衡破壞，然后拉開(kāi)α角（小于或等于5°），讓其擺動(dòng)，測(cè)出擺動(dòng)周期，則風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：
 
J 重——附加重塊P 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量[應(yīng)不大于（8%~10%）J ]，kg·m2。
 
3. 1. 2. 3 風(fēng)輪空氣動(dòng)力特性測(cè)定
a) 測(cè)試原理框圖如圖2 所示。
 
b) 記錄訊號(hào)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(jìn)行整理：
設(shè)時(shí)間比例尺為Kt，則
 
式中：nt—— 時(shí)標(biāo)線格數(shù)；
Δt——時(shí)間坐標(biāo)上每格代表的時(shí)間，s；
lt'—— nt 格時(shí)標(biāo)線的距離，mm。
設(shè)風(fēng)速比例尺為Kυ，它代表坐標(biāo)上每1mm 高度相當(dāng)之風(fēng)速值，可由風(fēng)速儀的風(fēng)速標(biāo)定曲線得到。只要量得風(fēng)速記錄曲線高度hυ（mm），則風(fēng)速υ=Kυhυ(m/s)。