正航仪器介绍提水和发电用小型风力机 试验方法
 
1 范围
本标准规定了小型风力机的性能试验方法和生产试验方法。
本标准适用于水平轴式小功率风力提水机组和风力发电–充电机组的现场性能试验和生产试验。
2 试验前的准备
2. 1 机具准备
试验样机应具有质量检查合格证、使用说明书及必须的技术文件。试验前应对样机主要易损件进行测定，将结果填入表3；试验样机的使用、调整和保养应按使用说明书的规定进行。
2. 2 仪器准备
2. 2. 1 试验前必须对测试仪器、仪表及工具[见附录A（标准的附录）]进行检定和校正。
2. 2. 2 选择的仪器应使所测值在仪器测量范围的20%~95% 之内。
2. 3 风速风向仪的架设
在风力机的两侧与最多风向相垂直的方位上，对称地架设两个风速风向仪，其高度与风轮中心距地面高度等同；而且每一风速风向仪其架设处距风力机塔架中心的距离应是风轮直径的3~5 倍。计算测试值时，取两者的算术平均值。
3 性能试验
3. 1 风轮空气动力特性测定
测定应在风向不变，风速稳定且小于5m/s 的情况下进行。将测定结果填入表1。
3. 1. 1 测定原理
因为在风轮空气动力特性曲线M = f (Z )和ξ = f (Z )中：
 
 
式中：ω——风轮的角速度，rad/s；
R——风轮半径，m；
υ——风速，m/s；
Z——高速性系数；
ρ——空气密度，kg/m3；
M——风轮力矩，N·m；
M ——风轮相对力矩；
ξ——风能利用系数；
J——风轮转动惯量，kg·m2；
θ——风轮转角，rad；
t ——时间，s；
ε——风轮角加速度，rad/s2。
故只要在风轮空载的情况下，同步测取风轮从静止一直到同步转速时转角θ、风速υ对时间t的函数，在测得风轮的转动惯量J 后，Z、M 、ξ即可对应求得，从而可以绘制出M =f (Z) 和ξ=f (Z)曲线
（见图5）。
3. 1. 2 测定方法
3. 1. 2. 1 低速风轮转动惯量的测定
a) M0 的测定
让风轮对风，在风轮不带负荷的情况下，用拉力计测取启动力F，同时测取与之对应时刻的风速υ，然后量取F 作用线与风轮回转中心的垂直距离L，则启动力矩M0 为：
 
3. 1. 2. 2 高速风轮转动惯量的测定
让风轮空载，在任一桨叶上离风轮中心距离为l 的地方挂上质量为P、半径为r（m）的圆柱体重块（见图1），使风轮的静平衡破坏，然后拉开α角（小于或等于5°），让其摆动，测出摆动周期，则风轮的转动惯量为：
 
J 重——附加重块P 的转动惯量[应不大于（8%~10%）J ]，kg·m2。
 
3. 1. 2. 3 风轮空气动力特性测定
a) 测试原理框图如图2 所示。
 
b) 记录讯号的一般形式如图3 所示。
 
c) 根据图3，绘制出图4 中的υ– t 曲线、θ– t 曲线。由θ– t曲线，经一次微分和二次微分后，可得ω– t 曲线，ε– t 曲线。
 
图3 所示记录带可采用下列方法进行整理：
设时间比例尺为Kt，则
 
式中：nt—— 时标线格数；
Δt——时间坐标上每格代表的时间，s；
lt'—— nt 格时标线的距离，mm。
设风速比例尺为Kυ，它代表坐标上每1mm 高度相当之风速值，可由风速仪的风速标定曲线得到。只要量得风速记录曲线高度hυ（mm），则风速υ=Kυhυ(m/s)。