2024风能发电系统 基于安装在测风塔、机舱和导流罩上的测风设备的风测量.docx

提供PDF版风能发电系统基于安装在测风塔、机舱和导流罩上的测风设备的风测量前言I1.1.引aIV1范因12规范性引用文件13术语和定义14符号、的位和缩写35-般信息66杯式风速计和超声波风速计分级67杯式风速计和断声波风速计评估98风速计风洞校准规程219风速计现场比对2910测风塔设备安装3111风速测演的不确定度4112报告格式45附录A（资料性）风向传感器的风洞校准程序47附录B（资料性）桁架式测风塔的气流眄变校正55附录C（资料性）机舱设备安装57附录D（资料性）导流敏风速计59参考文献60表1等级A、B.C.D和S的影响参数范由（IOmin平均值）8表2杆式风速计的帧斜角度响应示例15表3杯式风速计的摩擦系数示例16表.4与示例杯式风速计分级有关的其他数据17表5风速计校准不确定度评估示例26表6针对各种桁架测风塔推力系数CT的评估方法38表A.1风向传感器校准引起的不确定度贡蛾S3表A.2在风向传解器的校准中的不确定度贡献及总体标准不确定度54图1杆式风速计的帧斜角响应VV=。作为入流角。的函数，与余弦响应的比较10图2风速8m/s时风洞对杯式风速计扭矩的翻量（扭矩QAQF是转自的向速度3的函数）11图3轴承摩搀转拉QF与温度之间在胸速度3范围内的函数关系的例子12图4示例-速率比与转子扭矩系数CQA的函数.来自Kj等于-5.5和、?卜6.5的阶跋响应15图5杯式风速计的分级Wi差示例其中1.69A类（上和6.65B（下）18图6杯式风速计的分级偏差示例其中8.0IC（上）.9.94D（下19图7用作气流均匀性测试的体积的定义22图8用于在一梗三角形桁架式测风塔上总独安装在顶制的风速计的有效的参考风速计方向扇区的示例31图9用于在座管状测风塔上单独安装在顶部的风速计的有效的参考风速计方向侬区的示例31图10顶部安装风速计以及安装要求示例33图11顶部安装主风速计和参考风速计并排安装以及风向标和其它安袋在在横杆上的仪器的方案.34图12圈柱形测风塔周围的等值风速点35图13相对风速甑距管状刈风塔的距离Rd以及测风塔边宽d的函数36图14三角桁架测风塔36图15推力系数CT等于0.5的三角桁架测风塔周围的同部等风速图37图16针时不同推力系数CT,中心相对风速与到边宽为1.m的测风塔的距围Rd有关38图17两种不通风向下，三角桁架测风塔CT=0.27）周围气流畸变的3DCFD仿真-风向见每幅图左下角的红色箭头40图A.1风洞中风向传感器的校准袋置的示例错谀I未定义书签.图B.1测风塔气流埼变的示例55图B.2气流崎变残差于风向的关系56图C1.风速计在机脸顶部的安装58IEC61100这部分规定了确保始终如地且依据公佳实践执行和报告使用安装在测IX峰或风力发电机组机的/导波罩上的杯式或超声波传感零的测风的程序和方法.本文件不界定测风的目的或用例.然而.由于木文件是IEC61400系列标准的一部分，可以预计，依据本文件的测风结果会被用在有关风能测试或资源评估的一线形式中。本文件的主要条款不是互相依赖的.因此,使用者仅参考主要条款的某些部分而非全部条款来使本文件适应他们的特定应用案做这是有可能以然而，主要条款是以可应用到雌中的哪耿序呈现的，在IEC61400-12-1:2017和IEC61400-12-2:2013中找到本文件的技术内容。注I在10.2中对风速计安装管的公卷数值做出了接术修正.由于这此源文件的越来越大的双杂性,IECTC88决定，EC61100-12系列标准改组成许多更加具体的部分，下一步将促使更加有效的管理和维护.作为该改组过程的一部分，创建了本文件.在IEC61400-12-1:2017fiIEC61400-12-2:2013中描述的用例特有的测风要求（如，要求的相对于被测风力发电机组的测风塔位置,以及相对于轮教高度的测风高度），在IEC6140012-1和IEC61400121新版本中仍然不变，风能发电系统基于安装在测风塔、机舱和导流罩上的测风设备的风测量1葩囹IEC6M0O-50系列规定了使用仪器测HMjS（以及相关的卷数，如风向和湍流强度）的方法和要求。对于在IEC61400系列中由其它标准描述的风能和风力发电机组技术（如资源评估和风力发电机组特性冽试，要求把这些测量值作为一些评估和测试程序的输入.本文档专门适用于安装在测风塔、风力发电HUH机舱或风力发电导流同上的测风仪器的使用.它们在安装仪器的位置处测风,本文档排除在远离的安装仪器（如垂直院线或面向前方的激光雷达）地点的某处测风的遥感设备.本文件具体说明如下：a）杯式风速计和超泮波风连计的分级参数，使得对于矮露在某个等级的环境条件中的特定类型和型号的风速it.能鲂评估其风速测量中的不确定度：b）杯式风速计和超声波风速计诳行分级的程序和要求，例如，分级是某个特定型号和类型风速计型式试验的一部分；c）风速计风洞校准的程序和要求；d）通过执行与其它风速计的现场比时，依钝在现场的个风速计的校准的一致性的种附加的或可选的方法：C）在测风塔上安装风速计和其它仪器的要求：f）风速测收不确定度的评估：g）报告要求.2规范性引用文件下列文件中的内容，通过文中的引用而构成本文件必不UJ少的条款，其中，注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件共设新版本（包括所有的修改单）适用于本文件.ISO2533:1975标准大气（StandardatBosphere>ISO3966封闭管道中液体流相的测量-用皮托衿压管的速度面积法（MVaSUremCnIoff1.uidf1.owinc1.osedconduitsVe1.ocityareamethodusi11Pitotstatictube）ISO/1EC指南98-3:2008测量的不踊定度第3部分测附中不确定度的表示指南Uncertain1.yofmeasureentPart3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinneasurement（GUM:1995）注：CR,27-118-2017测域不硼定度评定和衣示（ISO/1ECGuide»8-3:2008.MOD）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件.准确度accuracy被测量（物）的测量值与真实值的接近程度.3.2数据组dataset在连续时段内采集的数据组3.3距离常数distantconstant风速计的时间响应指标，定义为风速计显示值达到输入风速实际值的63%时，通过风速计的气流行程长度.3.4气流畸变f1.owdistortion由降碍物、地形变化或其他风力发电机组引起的气流改变，其结果是造成测琼位置和风力发电机组位置上的风速差异。3.5轮锻高度hubheight从地面到风力发电机把风轮扫掠面中心的高度.注:正直帆4力发电机现的轮就高度定义为转子扫掠面原心翎地面的高Ttt3.6测量周期measurementperiod用例中收集具有统计意义的审要数据的时间段.例：功率特性测试作为用例的一个示例.3.7测量扇区measurementsector获取用例所需数据的风向扇区.注：功率特性测试作为M例的一个示例。3.8障碍物obstac1.e阻挡风流动，产生气流畸变的固定物体.注：建效物和树是作为附W物的例干.3.9功率特性PoWerperformance风力发电机组发电能力的度麻，3.10标准不确定度standarduncertainty用标准偏差表示的测量结果不确定度。3.11测风设备windmeasurementequipment测风塔安装的仪器或遥感设备.3.12风切变windshear风速1高度的变化.3.13风切变指数windshearexponent«风速阻高度变化的都指数，注:此参数作为场地标定时以切变大小的量度.也可能行其他用途,X为式（1）:(1)（zV必必式中：v一一轮致液度风速ms）：H一一轮毂高度单位米（m）：匕,高度Z,处的风速（ms）：a一一风切变指数.4符号'单位和缩略语4.1符号和单位卜列符号和单位适用于本文件。A风轮扫掠面积m：B大气压IPaJI1.测址气压的IOBin平均Pa皮托管压头系数广义的气动扭矩系数推力系数C参数的（偏微分）灵敏位系数Qt第i个区间的气压灵敏度系数W/PaQt第I个区间的数据采集系统灵敏度系数Gj索引参数的灵柚度系数Ct第i个区间的第k个分圻的灵敏度系数Qi笫i个区间的温度灵敏度系数WKJCi笫i个区间的风速灵敏度系数Wsm9»*第i个区间的空气密度校IE灵故度系数Wm7kgd测风塔内径me离心率Pe风速的瑞利累积概率分布函数,阿超声波风速计的M仰和偏航响应/(.ki.k,vf.）由于风速计包括其安装管与风洞气流之间的干扰而使用的修正函数H风力发电机羽轮敕高度mh障碍物高度(<11/杯式风速计转子的转动惯性kg11>i1.Kj气压计灵敏度N/m'VH.气压计增益6,气压计采样转换礼温度变送器灵瞅度KAK.温度变送器墙益AVK,温改变送零采样转换H.压力传络器灵处!度压力传礴器增槃压力传1#器采样游换分级值阻塞校正系数风洞校准系数其他风洞的风洞校正系数（仅用于不确定度评估）由于风速计（包括安装管）与测试嵌面围护之间的干扰，也包括由于延伸透过围护的安装管引起的气流效应而带来的校正票数风速计样本端号n的分级数（n=1,.5或更大由于由风速计（包括安装管对由皮托管测发的速率干扰而引起的校正因子空气密度的湿度校正测风塔桁架相邻支架间距离风力发电机组与测风设法之间的拒离母个区间内的不瑞定度分埴个数类不确定度分量个数B类不确定度分笊个数J“与V）I的回归相关的斜率%和1.之间的回归的斟率区间个数一年的小时数,约8760h风速区间i内IOain数据祖个数风向区间j内的IOain数据组个数采样间隔内采样数可用的测球高度个数蒸气压力轴向跳动偏差气动扭矩摩擦转短风轮半径角度测量的有效半径干燥空气的气体常数（287.05）到测风塔中心的距肉水然气的气体常数461.5）风轮等效风速遥感设备相关系数A类不确定度分笊风洞风速时间序列的A类标准不确定健第i个区间内分1k的类标准不确定度笫i个区间内合成标准不确定度测风塔实度绝对温度湍流强度测量绝对温度的IeInnn平均（ft时间风速hPaN-mN11f>1JkgK>UkgKj(KJ中心风速偏差值bs等效水平风速ms第i个区间内的风速s第j个区间内的风速s超声波风速计临界风速(bs风速矢锻B类标准不确定度分量第i个区间内气压的B类标准不确定度Pa)笫i个区间内的功率的合成标准不确定度【明风速信号的数据朱柒的不确定度分破第i个区间内的合成的B类不确定度章引参数的B类标准不确定度第i个区间内的分量k的B类标准不确定度在然冷气候中测量结果对风速计分级的影响笫i个区间内的风速的R类标准不确定度s&.、*.、或,中的一个所用硬件的不确定度与应用的方法相关的不确定度与传感器的分级相关的不确定度与来自避雷针的气流的变相关的不确定度与传感器的安装和关的不确定度与预校准相关的不检定度与后校准相关的不瑜定废风速不确定度坪估使用普通校准函数在时间t处出杯式风速计测后的风速风洞风速阶跋响应测量开始时的时刻.风洞风速与杯式风速计指示风速的差值风速ms轮数高度的年平均风速s参考风速计的风速笫i个区间内的参考风速计的风速第i个区间规格化平均风速s规格化风速三s第i个区间内数据组j的规格化风速三s第i个区间内的主风速计的风速估计的主风速计风速测域风速的Iomin平均值(三s来自传礴器1的风速来自第2个传感器的风速风速横向分量«/s平均气流风速(ms参考位M处的平均风速测房等效风速s风向刈风设备即风速乖口分MsR,确定偏差包络的加权函数a幕律风切变指数,a皮托静态管头系数a待测角度（校准假）11风洞中心线-1数字输出信号引起的不确定度气流方向确定中的不确定度”一旋转轴设夹角的影响i-安滨风向传好器引起的不确定度a,rt风向传出器位置不正引起的不确定度a-参考偏航传感器校准中的不确定度a使用风向传出器的指北标记对齐中心线as风向传感器欧姆阻抗确定引起的不确定度&影响参数纲合i以三s为单位的偏差t0风速范IH内任意风速区间的最大偏差干扰用区M/S,K卡尔曼一数0.41.叶尖速比Cw=O时的叶尖速比P空气密度kgm't为阶跃响应而确定的时间常数（下方的阶跃响应记作T3上方的阶状响应记作TMQ,标准空气密度kg11>,PMI空气密度的IOmin平均伯(kgm'%,笫i个区间内中标准化功率数据的标准值差H1.agr.参数IOHin平均的标准儡差i,.纵向/横向/垂H风速的标准偏差相对湿度（范围从-oo）角速度(s-,1.平均微分压力5概述木文件定义了使用安装在测风塔、被测风力发电机殂机舱（附录。以及导流罩（附录D）上的风速计（杯式和超声波式等仪/实行测风的方法和要求.并且时校准'分级和安装的要求进行了描述.根据本文件进行的风测砍可用于风能领域的许多方面，如IEC61100系列其他标准中所述的功率特性测埴、场地评估、载荷测琏、噪声测鬓.应参考与风测量预期用例相关的特定标准，以了解限制和附加信息要求,如功率特性涎信时测破跖度相对于风叱机组轮较中心高度.对于使用地基式遥感设备（如激光雷达和出雷达实行的测风，参考IEC61400-50-21.o尽管本文件中定义的测风主要与风速测显相关，但在附录中提供了定义风向传J器校准的程序示例.6杯式风速计和超声波风速计分级杯式风速计和超声波风速计是可被广泛用于风能相关测量的测风仪器,为了传递可追踪性，风速计应根据第8意要求在风洞中进行校准.风洞中校准是需要在具有平稳且低渊液的可控环境条件下进行.然而在现场测业和运行期间，这些仪器所承受的洗流和环境条件可能会明显偏礴于风洞的校准条件.现场条件可能会对仪器特ft产生显著影响并导致仪器的输出信为风洞校准值.如果确定了现场运行过程中影响参数的范1.1,就可以分析系统偏差并将仪器输出的偏差纳入分级方案.杯式风速计测盘已知的影响参数f11流、气温、空气密度和平均入流向.超声波风速计测盘已知的影响参数有风向、入流角和气温.这些影响参数应在分汲中予以考虑,其他环境参数也有可能影响测域仪器.1果已知这些影响参数公带来系统倜差，则应分析其影响并将其纳入分级方案中此外,还应评估所有影响金数的综合效应.由于影响参数引起的系统偏差应根据第7章中描述的程序进行分析，从而确定风速计类型的领规范，应至少对某个风速计类型的五个样品进行评估，风速计类型改变UJ能影响输出结果，因此需要对此途计更新进行评估.当风速计的几何形状、测知原理、用于计算输出的软件算法、软件设置或支撑结构几何形状发生变化时，能要对其更新进行评估，该分级方法只考虑传运器正常工作状态，不考虑如磨损、故障或结冰状态.6.2分级级别风速计的级别依用途分为五级.A、B、C和D这四级基于预先定义好的地形和气候范围见表1.A级和C线应用的地形应同时符合IEC61400-12-5中要求、以及IEC61400-12-3中的A类地形要求.B级和D级则用于不满足IEC61100-12-5中要求的地形°B级和D级可用于在IEC61400-12-3中的B类地形.如果测辰期间能够狭得影响参数的苞围信息，那么就可使用S级.S级是一个特殊的级别，其影响参数范树可由用户定义，参见表1.这能适用于一些特殊的气候，例如寒冷的气候条件.如果影晌因素的范围在测量过程中被确定,S级还能用于该测位活动的不确定度估计。磐见IEC61，100-12-3,S级可用于A类B和C类地形的测吊,如11.3J所列，在确定风速运行特性的不确定度时.应使用分级数k.IEC61400125提供了地形评估方法,以评砧地形造成的气流嗡变是否显亦对于杯式风速计和曲声波风速计的分级，此地形评估支掾了A、B、C和D四级分级的定义。级：与满足IEC61100-12-5要求的地形以及与该类地形的一般影响参数的围有关.B½S:与不满足IEC6MOO-12-5要求的地形相关联以及该类地形的一般影响参数范围有关.C级；与A级相同，但温度降至-20C.D级：与B级相同，但温度降至-20C.对于偏离A级至1）级的地形或气候，可以指定S级气候.S级：与偏离A、B、C或D级的条件是相关的。在此等级中,用户定义影响参数的范围。这可能基于特殊的或用户定义的地形或气候条件.6.3 影响参数范围表1列出了杯式和超出波风速计分级的最小影响参数位围要求.6.4 杯式和超声波风速计的分级风速计的分级是出校准值（根据第8章校准）的系统儡起数值确定的，其中系统偏差则由在影响参数范国内变化的值来确定,对于超那波风速计和定向敏感杯式风速计，应为这类仪器定义一个例方向用I缭8章中的校准.对于与每个参数的最小和最大值之间相关的所有数据应推导出其系统偏差,风速计样本数n的分汲号匕应被确定为风洞校准值的最大系统偏差,并以风速函数加权f太=100XmaX't:,±.（2）式中:k.风速计样本数n的级数（n=1.，5或更多）：叱定义儡差包络的加权函数，单位为米姆秒（ms）,当见式（3）；£,-一时于影响参数组合i的倒龙，单位为米堤杪（ms）.注：I我相当于10s时的1%,但低于0*s时大于1.%,Ift于1011s时小于1%.加权函数均计算葩时儡差和相对偏差影响：it-=5ms+0.5XU（3）ii式中:U1一一影响参数组合i的风速.球位为米每秒（ms）.表1等级A.B,C.D和S的影响叁数范困（10min平均值）MtAft地溶足IBC61400-12-6中的要求KHBa修»律足IBC61400-12-6中的要求Cft地海足IBC61400-12-6中的要求KSD地渗不足IBC61400-12-5中的要求KBIS用户定义荐B1.的MH1.VWs)416116416416416涌海强度0.03(012+0.48ZY)0.03-(0.12-K).96V)0.03-(0.12+0.48八)0.03-(0.12H).%V)用户定义湍流”结构J3j1/0.8/0.S1/0.8/0.Sr1/0.8/0.5,1/0.8/0.Sr用户定义或1/0.8/0.5Ff1.CO0-40T。40-20-40-20*10用户定义空气密慢（kg）0.91.350.9-1.350.9-1.35Q.91.35用户定义平均入流角C）33-1515-33-1515用户定义风向'（°）杯式和超声波式r0360杯式和越而波式：0-360杆式和趣声波式，。360杯式和超尚波式iQ0杯式'0-360超声波式：用户定义X在特定制此活动期间砒定的影峋参空气青度.”以通过在1凤塔上安h关于人ig的生成，参见示例7.4.¢,一种继流长度尺度为350n的.IFd.如果林式风速计对方向做惑（应至分级中始终包含指向性.但时于S良瑟伸包括作与君收结果的部分而测做的些参敝：风速、湍流、仝气乱度、我双向风向标或：推超声波风速计去稳定入渔角,各向I碓的Kaire1.Mifti1.t少对一个样本进行调包）.则应将方向性纳入分级.对于超声波风速计.应在级,风向低B1.nr由用户定义.对于正在进行分级试质的五个风速计样本.级数是由上值的平均值加上帕值的一半除以石，假设符合矩形分布（见式4）.特定类的分级是由RA、KB或AS表示的，例如1.7A或2.5S。杯式风速计或切声波风速计的运行特性标准不确定度（见11.3.力，可以从假设为矩形不确定度分布的分级中推导出来，在这种情况下，风速不确定评定中使用的标准不确定度为：Uj=（0.05ni1.s+0.005XUjXA6.在第7章中描述了一个分级示例.6.5 报告格式风逢传胳器的分级报告应说明传感器的所有相关细节，包括所有设汽。用声波风速计分级的文竹应指定该分级有效的程序配J4.应提供包括流程详细信息，作为分级前提而进行的祗量，以及所用设施和工具文件的相关文件.7杯式风速计和超声波风速计评估7.1 总则风超计分级评fi应通过用溯源的风涧测录、其他实受室测试和相关的风速计特性建模进行。全面的评估方法应包括现场险证测试。种型号的杯式风速计或出声波风速计的评估应包含以下能确定地本特征影响的监证程序（衣1）；a）假角响应特性；b）偏航角响应特性：C）温度诱导效应.另外，对于杯式风速计，应评估以卜特性：d）转子扭矩特性引起的动态影响.7.2描述了测玳风速计特性的程序。7.3和7.，1分别给出了一种用于杯式风速计和声波风速计分级的方法和示例.实际评估可以基于7.3和7.4的方法,也可以基于其它评砧方法,只要它的包括表1中所列的基本特性影响的验证程序，7.5捱供了风速计现场对比的方法，7.2风速计特性测量7.2.1杯式风速计的倾角响应特性的风洞测量Of1.用响应是在做帧斜入流向处洲球的风速相对于在没有倾斜角入流角处洲量的风速的变化,杯式14速计的Mi角响应在满足第8改所述要求的风洞中测ht另外应记录风丽高度以茯得精确的领角响应特性.风速计的表现受到风速计周国的自由空间，尤其是风速计的卜'方和上方的强烈影响,倾斜双构的设计应使风速计的感应部分的中心固定但能自由转动，风洞的底板应关闭以防止不利的流动效应.因此,转子不能进行平移运动，只能实现转子平面的帧斜.倾向响应可以用两种称代方法测1仁一种使用提动，另一种使用固定位置，风速计对于廉岸态情斜流的响应的确定宜借助于安装在风湿巾的自动帧舒装Bt来执行,在测H过程中,风速计慢慢地前后接动，摆动速度非常慢（小于0.05”s）,因此角速度对结果的徵响可以忽略不计。摆动法只能用于在所有Mi斜丽度下，风洞巾的风速始终保持在标称风速的0.5%以内，在非倾斜流场情况下,M1.制处应周定.测出时间应为300s,以保证收集到充足的零角度区间内数据（士0.5）.库区间数据用于帧斜用响应的规格化.同时记录帧斜角，风洞风速和冈逑计输出并进行平均。结合更好的区间平均算法来解择在零度附近的忸斜角响应中的较高梯度是有意义的.倾舔珀响应也可以通过逐步改变的固定的位附测业来确定，其中绿个角度的响应按风速范附内选定的标称风速,由第8章风洞校准来确定.测整矩阵的建议：a）入流角定义：在杯式风速冲转子向上的方向流动为正向：b） Mi斜用范围和步长：至少-30。+30°（例如±0'、±1°、±2°、±3°、±4'、±6°、±8°、±30°）：c） 风速越图和步长：411s1.611s（例如4b/s、&n/s、12bs和I6mS）：d） 据动法的区间平均范用：区间宽度最大2°.在图1中展示了慎斜角响应（包括“理想的”氽弦形状）的一个例子。图1杯式风速计的倾斜角响应Va/V=O作为入流角a的函数.与余弦响应的比较2 .22杯式风速计方向特性的风洞测量当进行水平流动方向和参考方向标定（儡航灵触度）时，某些杯式风速计（如不对称外壳形状、不对称电缆进线口）的设计可能对风逑计风速信号有不利影响，因为它通常无法纠正，所以尽量避免.它可能对风速测量的不确定度有很大的影响.偏航灵敏度的测量应在风速分别为4ms.8m/s.12m/s和16m/s的情况下进行。7 .23杯式风速计转子扭矩特性的风洞测量杯式风速计对风的动态响应是由式（6）决定，其中I为质卡惯性矩，3为角速度，I为时间，Q,为气动转手扭矩,Q为由摩擦产生的招足（主要是轴承）.(6)杯式风速计转子上的净扭矩Q0以及转子扭矩特性可以在风洞中测出.气动扭矩可以通过强迫转子在失衡状态下以特定角速度转动，同时使用扭矩传形器测录，杯式风速计上的气动转子扭矩等于用扭矩传感器测得的反作用扪矩减去摩庶扭矩。接近平衡角速度的测限结果应毡非常准确和详细的风洞气流速度保持在811s的扭矩测显示例中，其转子转速变化如图2所示，图2风速8»6时风洞对杯式风速计扭矩的测（扭矩00是转子的角速度3的函数7. 24杯式风速计阶跃响应的风洞测量转手扭矩特性也可以在风洞中利用阶氏响应方法来测运.由于平衡速比（扭矩系数等于零,参见7.3.2两侧）的用矩特性应被假定为线性，这种方法比7.2.3的方法精度要低，阶跃响应是一种方法，即在恒定流速的风洞中，杯大风速计被迫达到高于或低于平衡风速的非平衡转速.监测恢复到平衡的角速/¢.接近平衡的恢更区是帙更的壬要组成部分。在此期间，建议使用平衡转速转子的50%98%的恢复区域的数据进行加速测试,在进行减速测试拟合扭矩系数出线时为15O-102.迫使风速计工作在非平衡状态的方法可以通过在杯式风速计转子的顶部附加一个细柏，并将其穿过风洞壁上的一个孔延伸至电机.转速由电机控制.当加速或减速的测At开始时,电机与转子机械脱离.或者可以通过将一个或多个压缩空气脩加到杯式风速计转子的一侧或另一侧来实现不平衡状态但应注意不要扰乱风洞上游的风。非平衡后动状态应远远超出分析的转动范围（转子平衡转速的f三-150%）,以确保激励装置不影响用于拟合的数据，如果扭矩特性可以通过扭矩平衡的任侧上的戏性关系（扭矩等于零）表示，则阶跃响应可以用式<7）去示：（）=M,-u×ex'z-r°IGBTXXXX-XXXX/IEC61400-50-12022式中：U(O使用普通校准函数在时间t处由杆式风速计测啾的风速：风洞风速；A"-在时间t0处.在阶跋响应测Jit开始时风洞风速与杯式风速计指示风速的差值：t时间；T阶跃响应的时间常数(T,.为下方的阶跃响应，T,.*为上方的阶班响应)。在用数据拟合两个未知常数I和。时，重新计算方程并使用线性网史I确定时间常数r.Inr1.叫一1.!A"(8)在7.3.2中，进一步描述了使用阶跃响应方法从时间常数中确定线性扭矩的一个例子，7.25温度对风速计特性的诱导效应的测量7.25.1总则应对温度对风速计性旎的影响进行评估7.25.2杯式风速计中摩擦扭矩的测量轴承摩擦引起的淑度相关影响N通过气象箱内的飞轮试验进行评估.参见参考文演2.I任擦扭矩测盘应通过用飞轮代处林式风速计转。并测收从与20ms风速对应转速的减速过程来进行.转子上有两个扭知i,轴承的摩擦扭陆和E轮上的空气摩擦布自，(应从测得的扭拉中犍去)。除了轴承厚撩以外,还可能由于其他原因而产生摩擦扭矩，如由于信号生成产生的庠擦.应把这些扭矩应包含在摩擦W矩测量结果中.测试内在-2(TC+40C的温度范围、且至少每5C的间隔下进行。对于年个温度，摩撩力可以用二次多项式表达，即包含几、卜和，三个常数.Q=F+F(F(0(9)FO12M1.t/C图3轴承摩瘵转矩与温度之间在角速度3范围内的函数关系的例子7.2.5.3不同温度和风速条件下的风洞试验温度效应对整个风速计(杯式风速计以及超声波风速计)的影响可以通过气象风洞试骁加以验证，测试可以在20C，10C,5C间隔下,根据表1的温度进行,测试应在4«/s、8*s.12m/s和16S进行，然后应确定风速计标准校准的以逡侑差，应注意悚作方法以曲保风洞试验结果不应因意外的影响而有偏差(例如,在风速计转子上附莉的雾化初).结果宜与7.3.2中的杯式风速计模型计算的模拟值进行比较。7.2.6超声波风速计方向特性的风洞测量风向对超声波风速计出的影响应在满足第8章所述要求的风洞中测量.风速计对准静态帧斜和/或体航气流晌应的确定应借助于安装在风洞中的自动做斜和偏航角装置来进行，花测量B1.间风速计被放置在固定的40科角度.偏航角度能指定为固定的停航位置，测量时间平均为30s,或者能以约/s的攫动速僮连续偏航.注：使用同花航方向可槌海测峡精度而使用慢扫描速率方法右利揭示可悭发生的洋细变化.的航应是按照超声波预设的测51塔区进行.超声波的帧斜角度应冏定以下倾斜角度：0°、±2'、±5,±10a,±15°、±20°、±30°.如果有明确证据表明需要或不皤要的倾斜角度，应予以增减。测量的风速为r4m/s、8ns.1211s和16ms.在每个方向上,与参考方向上普通标定的超声波风速计的指示风速偏差应被推导出来，7.3基于风洞及实验室测试以及杯式风速计建模的杯式风速计分级方法7.3.1方法根据表1,分级方法应使用适当的杯式风速计模型来确定由影响参数引起的儡差。杯式风速计模型应5金证包括所有的影响参数.该方法应基于7.2中描述的风洞和实验室方法测S1.此外该方法应使用人工风力发生器来产生杯式风速计模里的;.维时域输入风数据应根据人工风力发生器的10min水平风速输入平均值与IOnnn杯式风速计模型响应平均值之间的差异来确定偏差£.7.32杯式风速计模型的例子7.3.2.1总则杯式风速计模型是模拟杯式风速计响应的物理模型.参见参考文献2和3.杯式风速计的一些物理特性应在整个评估过程中进行测量和使用.如转动惯岐I,一个风速计杯11的正面面枳A,以及从轴中心到风杯中心的半径Ro杯式风速计对：雄风的响应来自扭矩平衡微分方程，其中转子上的扭矩由气动扭矩减去，摩擦扭矩(方程的右例)组成，见式(6).根据俄分方程,找出杯式风速计的角速度3,并且使用风洞校准值来确定由于风变化而产生的气动扭矩和摩擦招矩的响应.气动扭矩QA是人工风力发生器所确定的瞬时风向fitU=(u,V,W1.的函数.由风向量确定入流向和风矢量的大小。(w1ct=arctan17?+，J(IO)13（三）等效水平风速通过将风向小的标状乘以在风洞中测得的瞬时迎风角响应得到。4=E(.叼厂(12)其中工(aU)是如图1所示的杯式风逑汁的帧斜角度响应.气动扭矩可以用己有.的广义扭矩曲线衣示，该他戏适用于所有风速和所有转速，参见参考文献2；Q=p,RU'C()(13)A2«MQA式中：R-空气密度，单位(kg/.')；A-一风杯的杯面面积,单位为平方米(mj)：R-一杯面的半径，单位为米<>：4；-一等效的水平风违，单位为米林秒(ms)；C一般性气动转子扭矩系数.广义气动转子扭矩系数由7.2.3或7.2.4中风洞扭即测知推导出，本案例中的被风洞风速除代：(M)广义气动转子扭矩系数是风速比的M数:,×RX=Ui，(15)式中:Ut个他竹风速(导出为去掠摩擦影响的校正偏移出，如果摩擦为零，期值风速等于校准偏移量).如果转子的扭矩系数可以用扭矩平衡两傀的两条我性曲战表示，那么两个相应的时间常数由风洞阶跃响应测量确定，见7.2.4和参考文献定J。可按式(1和、对于低速比和高速比、由T值确定线性扭矩特性：k=_2Xx(“+A”-UJp×A×f2×(uj¼m)2×(广义气动转子扭矩系数可以表示为:k,×(>-4).及4C(M=<X%X2-4,力彳式中:1.C=O时的速率比.图-1给出了转子扭矩系数的一个例子。图4示例-速率比与转子扭矩系数G的函数，来自Ki3等于-5.5和KU-等于-6.5的阶跃响应摩擦力矩是从摩擦力测玳那分分项7.2.5.2中得出的温度和转速的函数:(18)Qt=QKT蔺.7.3.2.2影响参数葩围变化和分级确定示例影响参数范用应通过使用产生人工三维IOmin时间序列风速的流模型来改变.采样率至少为K)Hz.物杯式风速计模里置尸这种人:风环境中,推导出杯式风速计的响应和水平风速的偏差.影响参数位围的所有加合的储差可通过蒙特R罗方法得到。偏差决定了式(2)中的等级.杯式风速计的分级示例如图5所示，其特性如图3和图，I所示，数据见表2和表3,表4列出了与分级有关的其他数据.所有影响参数的A、B.C和D类偏差如图5和图6所示。得到的分级是1.69A,656B、8.O1.C和9.9ID.表2杯式风速计的懂斜角度响应示例风速，V(ns)481216角度.O(d«K)Y.八'.9V./V.Y丫.八二V.八-300.9670050.935三0.9218150.913545-280.有87690.9133070.9320280.925304-260.9711840.951(1.80.912Otn0.936683