ICS 27.180 F 11 中华人民共和国国家标准 GB/T 13981—2009 代替GB/T13981—1992 小型风力机设计通用要求 Design general requirements for small wind turbine 2009-04-13发布 2010-01-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T13981—2009 前言 本标准代替GB/T13981一1992《风力机设计通用要求》。 本标准与GB/T13981—1992相比主要变化如下： 标准名称改为“小型风力机设计通用要求”； 第1章～第3章改为1范围、2规范性引用文件、3术语和定义； 将范围适用部分改为：本标准适用于风轮扫掠面积小于或等于200m²的上风向水平轴风力机 一 的设计；其他类型的风力机可参考使用； 将7.1.2额定风速改为额定（设计）风速； 一删除了原标准的表2风力发电机组参数表和表3风力提水机组参数表。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国风力机械标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：全国风力机械标准化技术委员会秘书处、中国农机院呼和浩特分院、航空工业部 六O二研究所。 本标准主要起草人：王建平、宋经选、苏小光。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： GB/T13981—1992。 GB/T13981—2009 小型风力机设计通用要求 1范围 本标准规定了小型风力机的设计总则、环境条件、气动设计、载荷、强度准则和结构设计。 本标准适用于风轮扫掠面积小于或等于200m的上风向水平轴风力机的设计；其他类型的风力机 可参考使用。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，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标准，然而，鼓励根据本标准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标准。 JB/T7878—1995风力机术语 3术语和定义 JB/T7878确立的术语和定义适用于本标准。 4 符号和单位 D 风轮直径(m)； 风轮实度； B 风轮叶片数； 入 叶尖速度比； 标准大气密度（kg/m²）； po Cp 风能利用系数； Cm 扭矩系数； ct 轴向推力系数； P 功率(kW); M 扭矩（NM）； Pn 额定功率(kW)； V- 风速(m/s); Vmax 安全风速（m/s)； V. 额定风速（m/s）； Va 设计风速（m/s)； AV 轴向风速变化量（m/s）； V 平均风速（m/s)； V, 年平均风速（m/s)； Vi 区间风速增量的中间值（m/s)； VH 高度H处的风速（m/s)； Va 参考高度H。处的风速（m/s)； Ey 年输出能量（kW·h）。 1 GB/T13981—2009 5设计总则 5. 1 应具有足够的强度和刚度。 5.2 应具有良好的工艺性和经济性。 5.3 应具有高的可靠性和良好的使用维护性。 5. 4 应具有良好的性能： a) 系统总效率高； b) 工作风速范围宽； c) 对电视、电讯传输影响小； d) 噪声低； e) 重量轻。 6环境条件 6.1大气条件 6.1.1标准大气参数（海平面） 压力p。=101.325kPa； 温度t=15℃（或T。=288.15K)； 密度po=1.225kg/m²。 6.1.2温度 设计时所考虑的环境温度范围一般为一40℃～十40℃。 6.1.3湿度 风力机的设计应考虑湿度的影响。 6.2盐雾 风力机的设计应考虑盐雾的影响。 6.3冰雪 风力机的设计应考虑积雪和结冰的影响。 6.4砂尘 风力机的设计应考虑砂尘的影响。 6.5雷击 风力机的设计应考虑雷击的影响。 6.6风特性 SAC 6.6.1风速频率 风速频率由年风频曲线描述，年风频曲线由风场对风力进行统计、分析并按威布尔分布或瑞利分布 给出。典型的年风频曲线如图1所示。 6.6.2风剪切 VH 风剪切数学模型为： H .(1) V。 (H。 式中： V高度H处的风速，单位为米每秒（m/s）； 参照高度H。处的风速，单位为米每秒（m/s）； 离地面高度，单位为米（m）； H. 参照高度，一般H。为10m； 考虑地面粗糙度影响的指数，α的取值范围参照表1。 2 GB/T13981—2009 1.500 4 颜率/h 406 (概率) 布尔分有曲线 959 1 000 F 频率小时直方图 894 764 627 500 375 204 01234567891011121314151617 风速/(m/s) 图1典型的年风频曲线图 表1a的取值范围 地面状态 a 平滑（海面、沙、雪地） 0.10~0.13 一般不平滑（短草地、庄稼地、乡村） 0.13~0.20 不平滑（树林、市郊） 0.20~0.27 非常不平滑（城区、高大建筑） 0.27~0.40 6.6.3阵风 6.6.3.1最大瞬时风速 最大瞬时风速等于平均风速与阵风因子的乘积。阵风因子一般取1.5～1.7。 6.6.3.2轴向风速变化量 轴向风速变化量按式（2）计算： AV =±(0. 5 ~ 0. 7)V (2) 式中： △V—轴向风速变化量； V- 一平均风速，单位为米每秒（m/s）。 6.6.3.3风向变化角 风向变化角为士30°～士45° 6.6.4安全风速 安全风速沿海地区取50m/s，内陆地区取40m/s。 6.7其他环境条件 风力机的设计还应考虑霉菌、紫外线、酸雨、空气污染作用等环境条件的影响。 7气动设计 7.1主要参数选取 7.1.1切入风速 高速风力机的切入风速不得低于3m/s，不得高于5m/s； 3