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GB／T 19068.3-2019 小型风力发电机组 第3部分：风洞试验方法

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利用风洞进行风力发电机组试验及性能测试，具有试验类别多、试验周期短、试验结果可靠的特点， 目前已大量应用于科学研究以及小型风力发电机组检测。近年来风洞试验技术得到了很大的发展，试 验方法和技术指标也不断更新。国内风电行业自主研发高性能产品，不仅需要通过风洞试验对产品性 能进行测试，也需要在研发阶段通过风洞试验获取必要的参数，以指导后续研发及优化工作。但由于原 技术标准中部分指标落后、不包括一些新的试验项目，已不能为当前的试验工作提供充分的规范化指 导，甚至不同风洞的测试数据存在较明显的差异 为规范试验方法， 提高试验质量，特制定本部分

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GB/T19068的本部分规定了小型风力发电机组（以下简称"机组”)在低速风洞中进行试验的要求 和方法。 本部分适用于输出功率为10kW以下小型风力发电机组JC／T 2439-2018 建筑装饰用烤瓷铝板，其他形式的风能转换装置的鉴定评估也 可参考使用。

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 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T17646小型风力发电机组

GB/T17646界定的术语、定义以及下列符号适用于本文件。 CM：风轮扭矩系数。 CM。：未经洞壁干扰量修正的风轮扭矩系数。 Cp：风轮风能利用系数。 C：第i个测点对应的压力系数 Cp。：未经洞壁干扰量修正的风轮风能利用系数。 CT：风轮推力系数。 CT。：未经洞壁干扰量修正的风轮推力系数。 F，：风轮切向，N FT：凤轮推力，顺风轮轴线指向后，N。 I：机组控制器输出端电流，A。 L：切向力作用线与风轮轴线垂直距离，m。 Ls：风轮中心与试验段横截面几何中心间距离，m。 M：风轮扭矩，N·m。 M：风轮起动扭矩，N·m。 n：风轮转速，r/min。 P；：第i个测点对应的压力值，Pa。 ：试验模型远前方自由气流静压，Pa P：海拔1000m标准大气条件下的输出功率，W。 Pn：海拔1000m标准大气条件下的风轮机械输出功率，W。 p：风洞试验段静压，Pa。 g:风洞试验段速压，Pa

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q：试验模型远前方自由气流动压，Pa。 S.：风洞试验段横截面积，m²。 Sw：风轮扫掠面积，m。 T，：风洞试验段静温，K。 U:机组控制器输出端电压，V。 U：风洞试验段风速，m/s。 Uo：机组额定风速，m/s。 e：风轮阻塞效应修正因子。 7：机组效率。 P：风洞试验段空气密度，kg/m²。 Po：海拨1000m标准大气密度，取po=1

4.1.1试验任务书是试验承担方实施风洞试验的主要技术依据，由试验委托方编写，经委托方与承担 方共同确定。 4.1.2试验任务书应包括试验名称、试验目的、试验机组特性、技术要求、试验项目、要求测定的数据、 特殊的数据处理要求、试验条件、质量保证要求等内容，

4.2.1试验大纲根据试验任务书制定，是实施风洞试验的直接依据。

4.2.1试验大纲根据试验任务书制定，是实施风洞试验的直接依据。

2试验大纲由风洞试验承担方编写，且应得到试验委托方认可。内容包括如下： a) 试验名称、任务来源、试验目的、技术要求、试验条件； b) 试验项目、要求测定的数据； c) 规划试验编号序列，安排必要的辅助性试验项目； d) 确定相关试验设备； e) 确认与数据处理有关的模型几何参数，给出数据修正方案及使用原则； f) 技术难点与技术措施，试验现场重大问题处理的预案等，

4.3.1试验风洞应根据风轮尺寸选取。风轮扫掠面积宜不大于闭口试验段横截面积的15%，或不大于 开口试验段横截面积的25%。 4.3.2风洞风速控制范围应覆盖测试要求的风速范围。一般最小风速不大于2m/s，最大风速不小于 15m/s;1min内，试验段脉动风速的最大值与最小值之差宜不大于0.2m/s；试验段中心横截面80%的 面积内的最大速度与最小速度差不大于0.2m/s；试验段中心横截面80%的面积内局部气流偏角不大 于0.5°；试验段中心区域漏流度不大于0.5%。如果温度有较明显的变化，应监测并记录，一般要求试验 段内气流温度变化率不超过15℃/h。 4.3.3对于试验中可能出现的意外，风洞应配备相应的安全保护措施

.1试验机组应在风洞试验前完成动平衡和静平衡调试。相应测试数据应随机组交接，

4.4.1试验机组应在风洞试验前完成动平衡和静平衡调试。相应测试数据应随

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4.4.2试验机组应包括叶片、发电机、回转体总成、尾舵总成、输出电缆、控制器等。 4.4.3试验机组应随附相关技术参数、图样和安装使用说明。 4.4.4若试验机组是从用于销售的机组中抽取的，还应随附产品合格证、产品检验抽样单、用户使用说 明书等。

4.5试验机组支架系统

.1机组支架系统应能实现姿态角变化，姿态角的控制误差应不大于3。 .2试验中所使用的仪器、仪表均应在计量部门检验合格的有效期内，允许有一个二次校验源（仪 造厂或标准试验室）进行校验

4.6.3对风速传感器规定如下

a）测量范围：1m/s~25m/s:

a) 测量范围：一20℃～60℃； 测量误差：0.5℃； c) 安装位置：在风洞试验段内或其他能反映试验段内大气温度的位置。 4.6.5对大气压力计的要求如下： a) 测量范围：80kPa108kPa； b) 测量误差：相对误差不大于1%； c) 安装位置：在风洞试验段内或其他能反映试验段内大气压力的位置。 4.6.6 对转速传感器的要求如下： a) 测量范围：不小于试验机组风轮额定转速的2倍； b) 测量误差：不大于1r/min。 4.6.7 对电流、电压、电功率传感器的要求如下： a) 测量范围：不小于试验机组额定值的2倍； b) 精度等级：不低于0.5级。 4.6.8 对力（力矩）传感器的要求如下： a) 测量范围覆盖试验机组风轮额定载荷，不大于试验机组风轮额定载荷的10倍； 测量误差：相对误差不大于0.5%。 4.6.9 对角度传感器的要求如下： a) 测量范围：一120°～120°； b) 测量误差：土0.5° 4.6.10 负载宜使用电阻型负载器，应可连续调节大小，负载额定功率不小于试验机组额定功 使用负载控制方法出现风轮转速不易稳定的状况时，应记录对应的转速和尖速比范围。在选 气动力特性测试时，若需使风轮在上述记录的转速和尖速比范围内稳定运行，应使用非永磁 制，在低风速下提供克服传动系统阻力矩的动力，在较高风速下消耗能量。试验前应对尖速 进行调试和测定。

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a）当测量获得的未经修正的压强系数绝对值大于3时，测压传感器的精准度值应小于风洞试验 动压值的0.5%；否则，测压传感器的精准度值应小于风洞试验动压值的0.3%； b 测压传感器应在其量程范围内使用，选用测压传感器时，其量程裕度宜大于20% C 测压传感器应定期检定，并在合格有效期内使用；经维修的测压传感器应检定合格方可使用。

5.1技术交接和技术协

5.2.1由试验委托方与试验承担方共同完成试验机组交接 5.2.2交接时应依据4.4检查物品是否齐全。

5.2.1由试验委托方与试验承担方共同完成试验机组交接

5.3.1试验机组在进入风洞安装

，应检查下列项目： a) 测压孔数量和位置。测压孔数量应不少于设计测点数的98%，缺失的孔位应记录；随机检查 不少于总数5%的测压孔的位置，不合格测点的数量应在抽取数量的10%以内，与设计不符的 测点应测定其真实位置并记录（位置测定可在试验结束之后进行）。 b) 通气性与气密性。不合格测点数不多于设计值的4%。 c) 测压孔质量。不合格测压孔应在现场进行处理，处理后仍不合格的测压孔数量应低于测点总 数的2%以内。 d）相邻不合格测点的数量应不超过三个。 3.3检查结果不符合要求时，应作如下处理： a) 对试验机组进行必要的调整； b) 由试验委托方重新确定设计要求，或对机组状况进行确认； c) 修整或重新加工试验机组

对测量系统检查的要求如下： a）测量系统检查应在试验前完成，检查与试验的时间间隔不应超过15天。 b 测量系统检查可分阶段进行，在系统组装前，宜逐项进行单个装置或分系统检查，其中压强传 递装置可采取抽样检查方式，其样本应有典型性且抽样率不应小于1%。全系统组装后，正式 试验实施前，应进行系统检查和联调。 c）测量系统检查的项目和要求应符合4.6的规定

试验机组安装应满足机组随附技术文件要求，并接人试验负载器。在风洞中安装时，应使机组风轮

试验机组安装应满足机组随附技术文件要求，并接入试验负载器。在风洞中安装时，应使机组及

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中心线与试验段横截面几何中心重合，如图1a）、图1b)所示。安装就位后两者间的距离应满足式（1)的 要求。

Lss≤0.05/S.

据处理时应进行初始姿态修正

图1机组在风洞中安装位置

运转计划表编写的内容包括： a）运转计划表由试验承担方依据试验任务书、试验大纲编写； b）运转计划表应包括序号、试验编号、模型状态、试验条件、试验日期及备注等内容。

试吹风是考核机组安装的稳固性、姿态角变化范围的可实现性和测压系统工作的稳定性，试吹风 验运行负责人指挥下进行

计划表的要求进行试验，动压的控制精度为0.5%

试验过程中应对试验机组实施监控。

5.10.1.1试验过程中，出现以下情况之一时应及时中断试验： a) 试验机组出现结构破损或出现结构破损的征兆； b) 试验设备故障或出现故障征兆，不能保证安全运行或试验结果可靠时； c) 试验环境异常。 5.10.1.2试验过程中，出现以下情况之一时，可由试验委托方与试验承担方协商中断试验：

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试验结果与预期值存在明显差异时； b) 试验模型外形或表面特性等出现明显变化，不能保证试验结果可靠时； c) 测试点损坏过多（大于7%），造成试验结果分析或应用困难时； d) 试验委托人或试验承担方认为有必要中断试验时； 试验中断后，可根据不同情况尽快查明原因、及时处理，恢复试验状态后可继续进行试验或重 C 新试验

5.10.2.1试验过程中当出现以下情况之一时，可由试验运行负责人宣布试验任务结束： a 完成运转计划表全部试验内容及全部补充内容； b) 未完成全部试验内容，但已达到试验目的； c) 试验中断，且恢复试验状态需较长时间或需安排其他试验任务。 5.10.2.2 试验任务结束后，试验运行负责人应及时组织试验现场的清理工作，并达到如下要求： a) 试验数据能安全保存和方便调用； b) 试验设备能妥善保存或方便使用； c) 试验模型能长期妥善保存或运输； d) 后续试验任务或其他工作能方便地进行

6.1风轮起动风速试验

在试验机组空载、风轮处于自由迎风状态下，启动风洞，逐步提高风速，记录风轮转动一周时的风 速。重复上述步骤三次（需量化精度，则不低于五次），取其算术平均值为试验机组的风轮起动风速

6.2风轮起动力矩试验

在试验机组无尾能，风轮处于自由、迎风 稳定在风轮北动风课下：测量风轮 （轮毂或联轴器）上的扭矩或切向力。 测量切向力时，起动力矩按式（2）计算

在试验机组风轮轴线偏离风洞轴线15°状态下，启动风洞，逐步提高风速，记录机组开始调向日 速。重复上述步骤三次（需量化精度，则不低于五次），取其算术平均值为机组迎风风速

在试验机组风轮处于自由、迎风状态下，启动风洞，使风速逐渐增至额定风速，调节试验负载使机组 控制器输出端输出功率最大，当风轮运行稳定后测量风轮转速、控制器输出端输出电压和电流，按式（3)~ 式（6)计算试验机组输出功率和效率。重复测量三次（需量化精度，则不低于五次），分别取P和n的算 术平均值为机组额定功率和机组效率

6.5功率输出特性试验

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6.5.1在试验机组风轮处于自由、迎风状态下，启动风洞，使风速稳定至各试验风速，调节试验负载使 试验机组控制器输出功率最大，当风轮运行稳定后测量控制器输出端输出电压和电流，按式（5）计算机 组输出功率。 6.5.2在试验风速不大于1.5倍机组额定风速时，相邻两试验风速间隔宜为1m/s；风速大于1.5倍机 组额定风速时，相邻试验风速间隔宜为2m/s：最小试验风速为起动风速，最大试验风速应为以下各项 约束的最小值： a）风洞保证安全运行的最大风速； b）试验机组保证安全运行的最大风速。 重复上述步骤三次（需量化精度，则不低于五次），分别取各试验风速下试验机组输出功率的算术平 均值.给出试验机组输出功率随风速变化的曲线.如图2所示

图2机组功率输出特性曲线

5.6.1固定试验机组风轮轴线与风洞轴线的夹角至规定的风轮偏角或仰角，启动风洞，使风速稳定至 各试验风速。调节试验负载使试验机组控制输出功率最大，当风轮运行稳定后测量控制器输出端输出 电压和电流，按式（5)计算机组输出功率。三次在完整的风速序列下重复完成上述步骤（需量化精度，则 不低于五次），取各试验风速下机组输出功率的算术平均值，给出机组在给定风轮偏角或仰角下机组输 出功率随风速变化的曲线。 6.6.2试验风速选取应符合6.5.2的规定。 6.6.3改变风轮偏角或仰角，重复上述试验，给出机组在不同风轮偏角或仰角下输出功率随风速变化 山山

出功率随风速变化的曲线。 6.6.2试验风速选取应符合6.5.2的规定。 6.6.3改变风轮偏角或仰角，重复上述试验，给出机组在不同风轮偏角或仰角下输出功率随风速变化 的曲线。

6.6.2试验风速选取应符合6.5.2的规定。

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6.8空载电压特性试验

6.8.1在试验机组空载，风轮处于自由、迎风状态下，启动风洞，使风速稳定至各试验风速，当风轮运行 稳定后测量控制器端输出电压。重复上述步骤三次（需量化精度，则不低于五次），分别取各试验风速下 机组输出电压的算术平均值，给出机组输出电压随风速变化的曲线 6.8.2试验风速选取应符合6.5.2的规定

6.9风轮空气动力特性试验

6.9.1风能利用系数、推力系数试验

6.9.1.1风能利用系数宜采用测量风轮扭矩及转速的方法（定转速法）获得，也可采用变转速法或其他 方法测量。不同试验方法获得的结果不一致时，以定转速法试验结果为准。 6.9.1.2推力系数采用测量风轮推力的方法获得。 6.9.1.3在试验机组无尾舵，风轮迎风状态下，启动风洞并稳定风速至机组额定风速，调节试验负载得 到不同的风轮转速，在每一转速下风轮稳定运行50s后，同步测量风轮扭矩、推力、转速，每个测点采集 间距宜10s～15s，各通道采样频率宜大于600Hz。将测量的载荷转换到风轮轴系，按式（7）～式（10） 计算试验机组的入、CM。、Cp。和CT。

300 2M。 pSwRu CP。=Cm。入 2FT

6.9.1.4在高风能利用系数的叶尖速度比范围内取3个～5个测点，按上述步骤重复三次，取各次测量 的最大风能利用系数的算术平均值为机组风轮最大风能利用系数（未修正）。 6.9.1.5改变机组偏角或仰角，可测量风轮在不同偏角或仰角时的风能利用系数和推力系数。 6.9.1.6对转速相对稳定的风轮，可在不同风速下进行测量，以获得不同的叶尖速度比，测量前应调节 式验负载使机组输出功率最大。 6.9.1.7由于风轮在风洞试验段形成堵塞作用，在风洞试验段中进行风能利用系数测试时应对洞壁干 扰量进行修正，在闭口试验段进行试验时，宜采用壁压信息修正法进行修正；当机组风轮扫掠面积不超 过风洞试验段横截面积8%时，可接式（11）～式（14)进行修正；当机组风轮扫掠面积超过风洞试验段横 截面积8%时，按式（15）～式（19）进行修正

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6.9.2叶片测压试验

图3风轮空气动力特性曲线

在试验机组风轮处于给定偏航角、迎风状态下，启动风洞并稳定风速至机组的额定风速下，按试验 要求调节试验负载器，当风轮运行稳定后测量风轮叶片所受压力，压力传感器输出端输出测量点压强， 按式（20)计算试验机组叶片各点的压力系数。试验风速选取应符合6.5.2的规定

在机组的三维旋转流场中不能直接测得上述压力，实际测试中宜在截面前缘安装多孔探针，通过 后处理得到测量到截面的等效远场速度矢量，并根据截面的等效远场速度推算得到上述压力。 当测压试验目的仅是获取不同工况下叶片表面压力分布，而不与翼型气动特性做相关分析时，进

6.10风力发电机组功率输出特性计算

用6.9.1获得的f（Cp，）曲线，分别取风速3m/s、4m/s、5m/s..**，m/s，按式（21）、式（22 出风轮转速和输出功率：

300 = 元R P=20oSw2"Cp

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绘制不同风速下输出功率随风轮转速变化的曲线族，连接各曲线顶点即是机组输出功率特性曲线， 如图4。

图4风力发电机组功率输出特性曲线

7.1.1数据采集分为初始数据和吹风数据两个阶段 7.1.2测量传感器输出量均应重复采集。其样本大小可按采集时间长短规定，也可按重复次数规定。 7.1.3经优化后的采集数据称为试验原始数据。原始数据的记录、贮存有效数位应不少于十进制的 5位，或记录、贮存精度优于测量传感器精度值。原始数据在记录或贮存后不应修改

时，不宜进行修正。 .2数据修正流程宜在报告中分步骤说明

7.3.1每个试验数据文件应有唯一的文件名

7.3.2试验数据文件应包括说明性信息和试验数据两部分，并应符合下列要求： a)1 说明性信息：试验数据处理所需要的参数数据和其他需要说明的信息，如试验风洞、试验时间 试验时的大气条件、试验动压、模型组合状态、模型姿态角、坏点剔除情况等： b 试验数据：试验数据和各数据的定位信息。根据试验数据文件性质不同，试验数据可是试验原 始数据或试验结果数据等。数据的定位信息可是序列号或测试点位置坐标等，试验数据部分 各项数据之间应有分隔符。 7.3.3试验数据部分宜采用二维数据表的记录形式。这种二维数据表的每一行是按规（约）定排序记 录的一个试验数据和相应的定位信息 7.3.4试验数据文件包含的具体项目和次序应符合试验委托方的要求

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8.1.1报告格式可由试验委托方与试验承担方协商确定，应包括引言、正文、结论及相关图表等内容。 8.1.2封面应包括试验报告名称、编写报告单位和日期等。编写报告单位应署全称。 8.1.3封二应包括以下内容：报告名称、试验日期、试验负责人、报告编写日期、报告编写人（职务或职 称）、校对人（职务或职称）、审核人（职务或职称）、批准人（职务或职称）等

3.1.1报告格式可由试验委托方与试验承担方协商确定，应包括引言、正文、结论及相关图表等内容。

试验报告引言部分应包括以下内容： a 试验任务的来源、试验委托方名称，承担单位及试验任务的批准部门； b） 试验提出的技术背景，试验目的和内容； C 实施风洞试验的时间，

8.3.2试验设备、模型和试验方法中应说明

a) 试验风洞的基本情况和性能； b) 试验使用的测试系统的基本情况和性能； g 试验中使用的其他主要设备的基本情况和性能； d) 试验模型的结构、比例和主要几何参数； e) 试验模型平台检验的主要结果或主要结论； f) 模型的安装、支撑形式GB 50433-2018 生产建设项目水土保持技术标准，模型姿态角变化方式，试验风速或动压，试验雷诺数； 其他应说明的情况

8.3.3试验数据处理与修正中应说明

a) 原始数据的录取方法； b) 试验数据的处理方法； C 结果数据的定义或计算方法 d）结果数据的修正项目与方法

a）原始数据的录取方法；

对试验数据的不确定度进行必要的分析； b 说明试验数据的主要特征及变化规律； c）可对典型或特殊的试验数据产生的原因、物理意义、应用价值等方面进行分析讨论

结论应科学、真实、可靠，内容应包括： a）对试验的质量控制和试验结果的可靠性说明； 总结试验报告正文，以条目的形式归纳出试验与试验目的有关的结论； C 对试验中出现的、试验前未能预见的现象和问题，以及围绕这些现象和问题的建议和分析； d）对试验涉及的选型与改型问题给出评估意见

结论应科学、真实、可靠，内容应包括： a）对试验的质量控制和试验结果的可靠性说明： 总结试验报告正文，以条目的形式归纳出试验与试验目的有关的结论； 对试验中出现的、试验前未能预见的现象和问题NB／T 32004-2018 光伏并网逆变器技术规范，以及围绕这些现象和问题的建议和分析； d） 对试验涉及的选型与改型问题给出评估意见

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正文末、图表之前，应列出所引用的各类技术输入文件和参考文献。 试验发生中断，应在报告中明确中断原因，继续试验的时间和情况。重要故障应有较详细的情况 和处理办法。