Р 50—605—81—94

 

УДК 621.548                                                                                                                           Е14

 

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ

 

Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика

 

УСТАНОВКИ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

 

Требования к испытаниям

 

Nontraditional power engineering Wind power engineering.

Windmill—electric generating sets Specifications for tests

 

ОКСТУ Е 3109, 3309, 3409

Дата введения 1995—01—01

 

 

Предисловие

 

1 РАЗРАБОТАНЫ И ВНЕСЕНЫ Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации (ВНИИстандарт) Госстандарта России, доработан с участием рабочей группы специалистов отрасли народного хозяйства

 

РАЗРАБОТЧИКИ

 

Е.В. Пашков, канд. техн. наук; М.Б. Плущевский; В.П. Харитонов, канд. техн. наук; А.К. Сокольский, канд. техн. наук; Н.Д. Абрамов, канд. техн. наук

 

2 УТВЕРЖДЕНЫ Приказом от 10.06.94 г. № 29 директора ВНИИстандарт

 

3 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью настоящих рекомендаций является установление единых требований к видам испытаний, перечню измеряемых параметров и методам испытаний автономных ветроэлектрических установок (ВЭУ).

При разработке рекомендаций учтен отечественный опыт испытаний ВЭУ на государственных машиноиспытательных станциях, на Мархотской испытательной базе НПО «Ветроэн», а также некоторые положения технических требований по приемке ВЭУ, изложенные в греческом тендере на их конкурсную разработку.

Актуальность разработки данных рекомендаций обусловлена возрастанием роли ветроэнергетики в народном хозяйстве, освоением ветроэнергетической продукции новыми предприятиями в соответствии с осуществлением программы конверсии и отсутствием до настоящего времени необходимой нормативно-технической документации.

Взаимосвязь проекта данных рекомендаций с другими объектами стандартизации будет реализована в рамках комплекса из шести стандартов по ветроэнергетике.

Настоящий нормативный документ разрабатывается впервые и является одним из документов комплекса стандартов и рекомендаций, установленных ГОСТ Р «Нетрадиционная энергетика. Направления стандартизации. Общие положения».*

_____________

* В стадии разработки.

 

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

 

Настоящие рекомендации устанавливают требования к испытаниям ветроэлектрических установок различных мощностей и назначения.

Положения настоящих рекомендаций подлежат применению расположенными на территории России техническими комитетами по стандартизации, предприятиями и объединениями предприятий, в том числе союзами, ассоциациями, концернами, акционерными обществами: межотраслевыми, региональными и другими объединениями независимо от форм собственности.

 

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

 

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие документы:

ГОСТ Р Нетрадиционная энергетика. Направления стандартизации. Общие положения*

ГОСТ Р Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения*

____________

* В стадии разработки.

 

ГОСТ 8.002—86 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений. Основные положения

ГОСТ 8.051—81 Государственная система единства измерений. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм

ГОСТ 15.001—88 Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения

ГОСТ 20.57.406—81 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний

ГОСТ 27.002—89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 27.410—87 Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность

ГОСТ 11828—86 Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний

ГОСТ 14192—77 Маркировка грузов

ГОСТ 15150—69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней средь!

ГОСТ 16504—81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль -качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 16842—82 Радиопомехи индустриальные. Методы- испытаний источников индустриальных радиопомех

ГОСТ 18321—73 Статистический контроль качества. Методы, случайного отбора выборок штучной продукций

ГОСТ 18620—86 Изделия электротехнические. Маркировка

ГОСТ 23216—78 Изделия электротехнические. Общие требования к хранению, транспортированию, временной противокоррозионной защите и упаковке

ГОСТ 24555—81 Система Государственных испытаний продукции. Порядок аттестации испытательного оборудования. Основные положения

Материалы конкурсного проекта на разработку пяти ветроэлектростанций общей мощностью 10,5 МВт. Приложение 1. Измерение мощностной характеристики. Корпорация общественного электроснабжения; Афины — Греция, 1989 г. Тендер № MIP—УА1.1.

 

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

 

3.1 В настоящих рекомендациях применяют термины и определения в соответствии с ГОСТ Р «Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения.»

3.2 В настоящих рекомендациях применяют следующие сокращения:

ВЭУ — ветроэлектрическая установка;

НПО — научно-производственное объединение;

ТЗ — техническое задание;

ТУ — технические условия;

ОТК — отдел технического контроля.

 

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОБ ИСПЫТАНИЯХ ВЭУ

 

4.1 Испытания ВЭУ проводят с целью проверки ее соответствия требованиям, установленным в ТЗ, стандартах и ТУ на изделия конкретного типа.

Испытаниям подвергают ВЭУ или отдельные ее части, законченные сборкой и соответствующие ТЗ, стандартам и ТУ в части конструкции, внешнего вида и выходных параметров.

Выходные параметры и другие характеристики ВЭУ определяются в процессе испытаний при нормальных климатических условиях по ГОСТ 15150:

— температура окружающей среды .….……………….. (25 ± 10)°С

— относительная влажность воздуха ……………….…. 45—80 %

— атмосферное давление ………………………………. 84,0—106,7 кПа (630—800 мм рт. ст)

— высота над уровнем моря ...………….………………. до 1000 м

Испытаниям подвергают опытные образцы ВЭУ и ВЭУ серийного производства.

Объем испытаний ВЭУ зависит от ее конкретного типа и размера и оговаривается в ТУ на установку, а также в программе ее испытания. При необходимости объем испытаний может быть изменен по взаимной договоренности разработчика (изготовителя) с заказчиком.

По согласованию с заказчиком отдельные виды испытаний, требующие для своей реализации редко повторяющихся экстремально высоких значений скоростей ветра, разрешается выполнять экспериментально-расчетным методом, что также должно быть оговорено в ТУ и программе испытаний.

4.2 Средства измерений, применяемые в процессе испытаний, должны пройти метрологическую аттестацию в соответствии с ГОСТ 8.002. Применяемое испытательное оборудование должно пройти аттестацию по ГОСТ 24555.

4.3 Пригодность контрольно-измерительных приборов к проведению испытаний устанавливается проверкой документов, подтверждающих необходимый класс точности приборов и дату их последующей поверки. Класс точности электроизмерительных приборов должен устанавливаться в соответствии с ГОСТ 11828.

 

5 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ, ПЕРЕЧЕНЬ,

ОРГАНИЗАЦИЯ И УСЛОВИЯ ИХ ПРОВЕДЕНИЯ

 

5.1 В процессе разработки, изготовления и приемки ВЭУ необходимо руководствоваться требованиями ГОСТ 16504, ГОСТ Р «Нетрадиционная энергетика. Направления стандартизации. Общие положения», ГОСТ 15.001.

ВЭУ должны подвергаться следующим основным видам испытаний:

— приемосдаточным;

— периодическим;

— типовым;

— испытаниям на надежность.

5.2 Перечень испытаний, рекомендуемое распределение испытаний при разработке, освоении и серийном производстве ВЭУ приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 — Перечень испытаний при разработке и производстве

 

Наименование испытаний	Номер пункта методов испытаний	Вид испытаний
		приемосдаточные	периодические
1 Проверка комплектности установки	6.1.1	+	+
2 Проверка соответствия установки конструкторской документации	6.1.2	+	+
3 Проверка консервации и упаковки	6.1.3	+	+
4 Проверка сопротивления-изоляции	6.1.4	+	+
5 Проверка электрической прочности изоляции	6.1.5	+	+
6 Проверка габаритных, установочных, присоединительных размеров и массы	6.1.6	—	+
7 Проверка маркировки	6.1.7	—	+
8 Испытания по определению основных параметров	6.2
8.1 Проверка показателей качества электрической энергии	6.2.1	—	+
8.1.1 Проверка установившихся отклонений напряжения при изменении нагрузки	6.2.1.1
8.1.2 Проверка установившихся отклонений напряжения и частоты во времени	6.2.1.2
8.1.3 Проверка коэффициента искажения синусоидальности кривой линейного напряжения	6.2.1.3
8.2 Испытание по определению мощностной характеристики	6.2.2	—	+
8.3 Определение годовой выработки электроэнергии	6.2.3
8.4 Определение удельного материалосодержания	6.2.4	—	+
9 Испытание на прочность при транспортировании	6.3	—	+
10 Испытание на воздействие климатических факторов внешней среды	6.4	—	+
11 Проверка взаимозаменяемости	6.5	—	+
12 Проверка условия радиопомех	6.6	—	+
13 Испытания по определению показателей надежности	6.7	—	+
Примечание — Знак «+» означает, что испытания проводятся, знак «—» не проводятся.

 

Испытания выбирают из таблицы в соответствии с предъявленными требованиями и конструктивными особенностями ВЭУ. Перечень испытаний устанавливают в стандартах и ТУ на ВЭУ, а также в программе испытаний.

5.3 При единичном производстве испытаниям подвергают лишь те ВЭУ, конструкция и технология изготовления которых имеют такие отличия от испытанных ранее аналогичных ВЭУ, которые могут повлиять на стойкость к воздействию механических и климатических факторов, а также на энергетические параметры ВЭУ.

5.4 Испытания ВЭУ на соответствие предъявленным требованиям проводят в лабораторных и натурных условиях.

Испытания в лабораторных условиях включают испытания в аэродинамической трубе и стендовые. Такие испытания позволяют определить с высокой степенью точности электрические параметры ВЭУ и ее отдельных функциональных узлов при фиксированных значениях скорости ветра, частоты вращения ветроколеса (электрогенератора) и получить таким образом качественные функциональные зависимости за короткий промежуток времени испытаний, в частности

 

,                                                                (1)

 

где P_вых — мощность на выходе ВЭУ;

v — скорость ветра.

Испытания в натурных условиях дают возможность оценить работоспособность ВЭУ и определить ее параметры при работе в условиях, максимально приближенным к условиям эксплуатации.

5.5 Приемосдаточные испытания

5.5.1 Испытаниям подвергают каждую ВЭУ с целью определения возможности ее приемки и поставки.

5.5.2 Испытания и приемку проводит ОТК предприятия-изготовителя в последовательности и по программе, приведенной в таблице. Результаты испытаний оформляют протоколом.

5.5.3 На приемосдаточные испытания ВЭУ предъявляют с предъявительской и сопроводительной документацией в установленном на предприятии-изготовителе порядке.

5.5.4 ВЭУ считают прошедшими приемосдаточные испытания, если получены положительные результаты по всем пунктам испытаний таблицы.

5.5.5 При отрицательных результатах испытаний хотя бы по одному из пунктов требований, ВЭУ подлежат возврату для устранения дефектов.

Допускается предъявлять к сдаче одну и ту же ВЭУ до двух раз. Повторное предъявление проводят после анализа дефектов и их устранения. По согласованию с заказчиком допускается проводить повторные испытания только по тем пунктам программы, по которым были получены отрицательные результаты. ВЭУ, не выдержавшие повторные испытания, бракуют. Разбраковку проводят в порядке, установленном на предприятии-изготовителе.

5.6 Периодические испытания

5.6.1 Периодические испытания проводят с целью периодического контроля качества ВЭУ, стабильности технологического процесса производства в период между предшествующими и очередными испытаниями и подтверждения возможности продолжения изготовления ВЭУ по ТУ и их приемки.

5.6.2 Количество ВЭУ подвергаемых периодическим испытаниям и сроки проведения испытаний устанавливаются и утверждаются предприятием-изготовителем. Объем испытаний регламентирован таблицей.

5.6.3 Периодические испытания проводит комиссия, назначенная руководством предприятия-изготовителя с участием заказчика (основного потребителя).

5.6.4 В состав выборки, подвергаемой периодическим испытаниям, включают ВЭУ из разных партий, изготовленных за контролируемый период. Комплектование выборки проводят по методу случайных чисел в соответствии с ГОСТ 18321.

5.6.5 Если при проведении периодических испытаний будет обнаружено несоответствие ВЭУ какому-либо требованию ТУ, то приемка очередных ВЭУ, а также отгрузка уже ранее принятых должны быть приостановлены.

5.6.6 После анализа причин и устранения дефектов ВЭУ подвергают повторным испытаниям на удвоенном количестве образцов. По согласованию с заказчиком повторные испытания могут проводиться не в полном объеме, а по сокращенной программе, но обязательно по пунктам несоответствия.

5.6.7 Если при повторных периодических испытаниях будет обнаружено несоответствие требованиям ТУ, то всю партию ВЭУ бракуют.

5,6 8 При положительных результатах повторных испытаний выпуск, приемка и отгрузка ВЭУ заказчику должны быть возобновлены.

5.6.9 Результаты периодических испытаний оформляют актом (отчетом). При проведении испытаний на предприятии-изготовителе акт подписывают представитель предприятия-изготовителя и ОТК и утверждает руководитель (главный инженер) предприятия-изготовителя.

К акту (отчету) должны быть приложены протоколы проверок и испытаний, подписанные лицами, проводившими испытания.

5.7 Типовые испытания

5.7.1 Типовые испытания проводят с целью оценки целесообразности и эффективности изменений, вносимых в конструкцию или технологию изготовления ВЭУ.

5.7.2 Необходимость проведения типовых испытаний, в зависимости от характера изменений и количества ВЭУ, определяется разработчиком и предприятием-изготовителем.

5.7.3 В программу типовых испытаний должны входить проверки характеристик и параметров, на которые могли повлиять изменения, вносимые в конструкцию или технологию изготовления ВЭУ со времени предыдущих испытаний.

5.7.4 Результаты типовых испытаний оформляют актом, на основании которого принимают решение о целесообразности серийного производства ВЭУ с внесенными конструктивными или технологическими изменениями.

5.8 Испытания на надежность

5.8.1 Целью испытаний ВЭУ на надежность является контроль стабильности их качества, определяемого показателями надежности, а также проверка соответствия значений показателей надежности требованиям ТУ и возможности продолжения серийного выпуска установок.

5.8.2 Контрольные испытания на надежность должны проводиться в составе периодических и типовых испытаний, а также как самостоятельные испытания ВЭУ, прошедших приемосдаточные испытания и период приработки. Место проведения испытаний определяется предприятием-изготовителем.

5.8.3 Результаты испытаний на надежность оформляют актом испытаний, утвержденным руководителем предприятия-изготовителя.

 

6 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ИСПЫТАНИЙ ВЭУ

 

6.1 Проверка комплектности, консервации и упаковки, сопротивления и прочности изоляции, размеров, массы и маркировки

6.1.1 Проверку комплектности ВЭУ проводят сличением предъявленного комплекта с перечнем составных частей, комплектов и эксплуатационных документов, приведенных в ТУ на ВЭУ, а также с перечнем упаковочного листа.

6.1.2 Соответствие конструкторской документации устанавливается проверкой наличия документов (сертификатов, паспортов, свидетельств), оформленных в установленном порядке и подтверждающих соответствие деталей, сборочных единиц, комплектующих изделий требованиям конструкторских документов, стандартов или ТУ.

6.1.3 Проверку правильности консервации и упаковки ВЭУ проводят осмотром; сравнением с требованиями чертежей и государственных стандартов.

6.1.4 Проверку сопротивления изоляции электрических цепей ВЭУ и ее составных частей проводят в холодном состоянии до начала испытаний ВЭУ, в горячем состоянии — после работы ВЭУ в номинальном режиме, но не позднее, чем через 5 мин.

Сопротивление изоляции измеряют на электрически независимых цепях мегаомметром на 500 В (для электрических цепей св. 100 В) и мегаомметром на 100 В (для электрических цепей напряжением до 100 В включ). Необходимость и точки разобщения электрических цепей, а также точки подключения мегаомметра указывают в стандартах, конструкторских документах или ТУ на ВЭУ конкретных типов.

Элементы электрических схем, в т. ч. конденсаторы, постоянно соединенные с корпусом ВЭУ или ее составной частью, на время измерения сопротивления изоляции должны быть отсоединены от него.

6.1.5 Проверку электрической прочности изоляции проводят по ГОСТ 11828.

Составные части электрической схемы, рассчитанные на более низкое испытательное напряжение, на время проведения испытаний отсоединяют.

6.1.6 Габаритные, установочные и присоединительные размеры ВЭУ и ее составных частей контролируют любыми средствами измерений; погрешности измерения не должны превышать установленных ГОСТ 8.051.

Массу ВЭУ и ее составных частей проверяют взвешиванием на весах, обеспечивающих требуемую точность измерений, установленную в стандартах и ТУ на ВЭУ и программе испытаний.

При проверке общей массы ВЭУ допускается раздельное взвешивание ее составных частей с последующим суммированием полученных результатов.

6.1.7. Проверку маркировки проводят сличением маркировки, нанесенной на составные части ВЭУ и упаковочные ящики, с требованиями ТУ и рабочих чертежей на ВЭУ.

При проверке маркировки на электрические изделия, входящие в состав ВЭУ, следует руководствоваться требованиями ГОСТ 18620, а при проверке транспортной тары — ГОСТ 14192.

6.2 Испытания по определению основных параметров ВЭУ

6.2.1 Проверку показателей качества электрической энергии рекомендуется проводить в натурных условиях Измерение и регистрация контролируемых параметров при этом должны осуществляться при работе ВЭУ в режиме регулирования (ограничения) частоты вращения ветроколеса, в диапазоне рабочих скоростей ветра выше расчетного значения.

Допускаются испытания по определению показателей качества электрической энергии в аэродинамической трубе (для ВЭУ малых размеров), а в отдельных случаях, например при проверке выходных параметров функциональных узлов ВЭУ, — с использованием приводных стендов, обеспечивающих работу электрогенераторного оборудования ВЭУ в номинальном режиме.

6.2.1.1 Проверку установившихся отклонений напряжения при изменении нагрузки проводят следующим образом: устанавливают (контролируют) номинальное напряжение и номинальную частоту вращения ротора электрогенератора ВЭУ, после чего включают номинальную нагрузку с номинальным коэффициентом мощности (для генератора переменного тока) и определяют установившееся значение напряжения при 100%-ной нагрузке U_мин, изменяют нагрузку до 10 % номинальной мощности и определяют установившееся напряжение U_макс.

Установившееся отклонение напряжения DU в процентах определяют по формуле

 

,                                                       (2)

 

где U_ном — номинальное значение напряжения, В

6.2.1.2 Проверку установившихся отклонений напряжения и частоты при неизменной (для генератора трехфазного тока — симметричной) нагрузке, равной 100 % номинальной мощности, приводят в следующем порядке

— устанавливают (контролируют) номинальное значение напряжения и частоты тока (вращения ротора) генератора ВЭУ,

— по контрольному вольтметру и частотомеру или осциллографу в течение 5 мин с интервалами наблюдения 1 мин фиксируют максимальное и минимальное значения напряжения и частоты тока.

Установившееся отклонение напряжения при неизменной нагрузке DU_t в процентах определяют по формуле

 

,                                                      (3)

 

где U_макс и U_мин — соответственно максимальное и минимальное значение напряжения, В.

Установившееся отклонение частоты тока при неизменной нагрузке Df_t в процентах определяют по формуле

 

,                                                        (4)

 

где f_макс и f_мин —соответственно максимальное и минимальное значения частоты тока, Гц;

f_ном — номинальное значение частоты тока, Гц.

6.2.1.3 Проверку коэффициента искажения синусоидальности кривой линейного напряжения проводят измерителем коэффициента нелинейных искажений типа С6—1А, С6—7 и др. в режиме холостого хода при номинальных значениях напряжения и частоты тока.

6.2.2 Испытания по определению мощностной характеристики

6.2.2.1 Измерение мощностной характеристики ВЭУ (зависимости вырабатываемой мощности от скорости ветра) проводят, как правило, в натурных условиях в естественном ветровом потоке.

В обоснованных случаях допускается определение мощностной характеристики в аэродинамических трубах (для ВЭУ малых размеров) с последующей проверкой ее в натурных условиях при сокращенном объеме измерений.

6.2.2.2 Выбор места испытаний должен быть произведен так, чтобы в превалирующем направлении ветра впереди и сзади ВЭУ на расстоянии не менее 50 м не было препятствий (деревьев, построек), создающих искажение ветрового потока и могущих привести к ошибкам в измерениях действительной скорости ветра.

6.2.2.3 Определение мощностной характеристики ВЭУ в период проведения испытаний требует измерения ряда параметров, в частности: скорости и направления ветра, атмосферного давления, температуры воздуха, выходной мощности, частоты вращения ветроколеса или генератора.

Измерения скорости ветра проводят с использованием анемометра, установленного на анемометрической мачте на высоте оси ветроколеса и расстоянии от 1,5 до 3 диаметров ветроколеса перед ветроустановкой в зоне превалирующего направления ветра. Точность показаний анемометра в рабочем диапазоне скоростей ветра от 4 до 25 м/с должна быть не ниже 0,5 м/с. Датчик направления ветра должен быть установлен на той же мачте и высоте, что и анемометр. Его точность должна быть не хуже ±2°. Допускается использование совмещенного в одном приборе измерителя скорости и направления ветра — анеморумбометра.

На рисунке 1 приведена схема размещения ВЭУ, анемометров и измерителей направления ветра с указанием сектора с углом 60°. Измерения, которым соответствуют направления ветра вне сектора, не принимают во внимание.

Термометр и барометр устанавливают у основания башни ВЭУ. Термометр должен быть защищен от воздействия прямой солнечной радиации, его точность должна быть не ниже ±0,5°С.

Точность показаний барометра должна быть не ниже ±3%.

Схема включения измерительных приборов должна предусматривать учет только полезной мощности, направляемой потребителю (с исключением затрат на собственные нужды). Точность измерений — не ниже 3 %.

Измеритель частоты вращения ветроколеса (генератора) должен иметь точность не ниже 2 % от максимума показаний.

 

 

1 — анемометр, 2 — ВЭУ

 

Рисунок 1 — Рекомендуемая схема размещения ВЭУ и анемометров при определении мощностной характеристики

 

6.2.2.4 В процессе производства измерений по определению мощностной характеристики показания указанных выше приборов должны записываться автоматически регистрирующими устройствами и сохраняться для последующей обработки.

Рекомендуемые интервалы времени, используемые при обработке экспериментальных данных, должны составлять 10 мин для скоростей ветра ниже или равных 20 м/с и 1 мин — для скоростей ветра выше 20 м/с.

Частота снятия показаний температуры и атмосферного давления должна быть не ниже одного измерения за 10 мин.

6.2.2.5 В связи с колебаниями атмосферного давления и температуры воздуха в период испытаний измеренная мощность Р_т должна быть откорректирована и приведена к стандартному атмосферному давлению 101,33 кПа (760 мм. рт. ст.) и температуре 15°С. Для корректировки величины мощности под стандартные условия следует пользоваться следующим выражением

 

,                                                             (5)

где ;                                                                                                                  (6)

В и Т — средние величины атмосферного давления и температуры воздуха (по Шкале Кельвина) за период испытаний.

 

Примечание — В протоколе испытаний приводятся мощностные характеристики, приведенные к стандартным условиям, а также полученные в реальных климатических условиях

 

6.2.2.6 При натурных испытаниях разброс измерений скорости ветра и мощности, как правило, велик. Поэтому необходимо произвести некоторую фильтрацию данных с тем, чтобы завершить обработку данных представлением кривой, более надежно обобщающей результаты измерений.

Диапазон скоростей ветра, в котором работает ВЭУ, подразделяют на интервалы шириной в 1 м/с. Например, интервал 8 м/с включает скорость от 7,5 до 8,5 м/с. В каждом интервале предельные верхние и нижние величины мощности (примерно 10 % от полного числа опытов) исключают. Затем определяют среднее значение скорости ветра, относящейся к одному интервалу. Таким же образом подсчитывают и среднее значение измеренной мощности за интервал.

После этого средние значения мощности и скорости ветра по всем интервалам рабочих скоростей наносят на график с линейными шкалами и проводят кривую мощности ВЭУ в функции скорости ветра.

Считается необходимым иметь на один интервал не менее 10 замеров. Пример мощностной характеристики ВЭУ приведен на рисунке 2. Из графика определяют полученные экспериментальные значения минимальной, максимальной и расчетной скоростей ветра (v_мин, v_макс, v_р).

Следует заметить, что мощностная характеристика определяется только при неизменном значении угла установки лопастей ветроколеса, уставки частоты вращения и настройки регулятора напряжения. При необходимости изменения регулировок испытания должны быть повторены с самого начала.

 

Рисунок 2 — Пример графического представления мощностной характеристики

с определением v_мин, v_р, v_макс

 

6.2.3 Определение годовой выработки электроэнергии ВЭУ проводят расчетным методом на основании экспериментальных данных, полученных за период испытаний (использование кривой мощности):

P_ВЭУ = f(v_ср) — испытание в натурных условиях;

Р_ВЭУ = f(v) — испытания в аэродинамической трубе при фиксированных скоростях ветра.

Определение годовой выработки электроэнергии проводят для различных значений среднегодовых скоростей ветра с использованием выражения

 

,                                                             (7)

 

где v_i — действующая скорость ветра, м/с;

P_i — мощность, развиваемая ВЭУ при скорости ветра v_i, кВт;

T_i — повторяемость скорости ветра v_i в году, ч;

v_мин — скорость ветра, соответствующая началу выработки электроэнергии, м/с;

v_макс — максимальная рабочая скорость ветра, м/с.

Повторяемость T_i определяется из распределения скоростей ветра для данного места размещения ВЭУ и данной среднегодовой скорости ветра (распределения Вейбулла, Релея и т.п.).

Таким образом, результат расчета определяют как сумму годовой выработки электроэнергии для всех интервалов рабочих скоростей ветра.

6.2.4 Определение удельного материалосодержания ВЭУ проводят расчетным путем с использованием данных годовой выработки электроэнергии установкой.

Удельное материалосодержание установки определяют как отношение общей массы установки без учета массы фундамента к годовой выработке ВЭУ при заданной среднегодовой скорости ветра.

 

,                                                       (8)

 

6.3 Испытания на прочность при транспортировании проводят перевозкой ВЭУ в упаковке по дорогам протяженностью не менее 1000 км.

Маршрут испытаний транспортированием должен состоять: 20 % по грунтовым дорогам, 10% по дорогам с булыжным или гравийным покрытием и 70 % по асфальтированным дорогам. Скорость движения должна определяться характеристиками транспортного средства и качеством дороги.

Перед началом испытаний проводят внешний осмотр соединений и покрытий составных частей ВЭУ, которые при необходимости затягивают, обновляют и приводят в полное соответствие с рабочими чертежами.

Закрепление ВЭУ в кузове транспортного средства производят в соответствии с требованиями документации на транспортное средство.

После транспортировки проверяют внешний вид ВЭУ и ее составных частей. Регистрируют все отклонения, затем приводят ВЭУ в рабочую готовность и проверяют на функционирование по методике, изложенной в ТУ на ВЭУ.

Допускается применять аттестованные стенды для проведения испытаний ВЭУ и ее составных частей на воздействие механических факторов внешней среды.

6.4 Испытаниям на воздействие климатических факторов внешней среды подвергают ВЭУ в целом и ее составные части (электротехнические блоки управления, контроля, преобразования; генераторное оборудование и т. п.).

Испытание установки в целом проводят в натурных условиях одновременно с проверкой показателей надежности при воздействии климатических факторов, сопутствующих времени и месту проведения испытаний.

Функционально законченные блоки и прочее электротехническое оборудование испытывают в климатических камерах в соответствии с ГОСТ 20.57.406:

— при воздействии повышенной рабочей температуры среды — по методу 201—1.2;

— при воздействии пониженной рабочей температуры среды — по методу 203—1;

— при повышенной влажности — по методу 207—2.

При испытании на влагоустойчивость по окончании выдержки электрооборудования при заданных температуре и относительной влажности воздуха измеряют сопротивление изоляции электрических цепей оборудования по ГОСТ 11828. По окончании измерения сопротивления изоляции проверяют работоспособность электротехнического оборудования (если это предусмотрено программой испытаний) в режиме номинальной нагрузки, при этом испытуемое оборудование должно проработать в номинальном режиме в течение 30—60 мин.

6.5 Проверку взаимозаменяемости проводят на двух ВЭУ из разных партий. Установки разбирают на детали и сборочные единицы, не подлежащие дальнейшей разборке, при этом стандартные детали и узлы разборке не подлежат.

Сборку проводят таким образом, чтобы сопрягаемые детали и сборочные единицы были использованы из различных установок.

При проверке доработка и подгонка деталей и сборочных единиц не допускаются.

Вновь собранные установки должны соответствовать требованиям конструкторской документации.

6.6 Уровень радиопомех проверяют по ГОСТ 16842 в режиме, установленном в стандартах или ТУ на ВЭУ конкретных типов.

6.7 Испытания по определению показателей надежности

6.7.1 ВЭУ в процессе испытаний на надежность должна работать в автоматическом режиме при номинальной нагрузке в соответствии с мощностной характеристикой ВЭУ и принудительно не должна останавливаться, кроме случаев возникновения отказов, необходимости проведения технического обслуживания и других случаев, предусмотренных руководством по эксплуатации.

6.7.2 Испытания проводят методом последовательного контроля для экспоненциального закона распределения наработок (ГОСТ 27.410).

Исходными данными для расчета плана испытаний являются:

— средняя наработка на отказ Т_о;

— риск поставщика a;

— риск потребителя b;

— браковочное значение средней наработки на отказ Т_b;

— приемочное значение средней наработки на отказ Т_a.

Испытания проводят до достижения суммарной по всем ВЭУ наработки Т_S в диапазоне рабочих скоростей ветра. Количество испытуемых установок и Т_S определяют действующими стандартами с учетом вида и назначения установки.

При наличии одного отказа по любой из установок испытания проводят до достижения удвоенной суммарной наработки по всем установкам (2Т_S).

При обнаружении второго отказа испытания прекращаются независимо от суммарной наработки установок к моменту обнаружения отказа.

Наработка установки может определяться через количество выработанной электроэнергии путем приведения его к номинальной мощности установки по формуле

 

,                                                                 (9)

 

где T_i — наработка i-й установки за время испытаний t_i;

Q_i — количество электроэнергии, отданной i-й установкой в нагрузку за время испытаний t_i.

Значение Q_i определяют по показаниям счетчика электроэнергии.

Под отказом установки следует понимать события:

— прекращение электроснабжения потребителя вследствие механических поломок (деформаций, разрушений составных частей установок);

— выход за пределы допусков выходных параметров установок, заданных в ТУ

В качестве отказов не должны классифицироваться:

— отказы, вызванные не предусмотренными ТУ воздействиями режимов и климатических условий;

— отказы, наступившие вследствие нарушений правил эксплуатации установок, регламентированные руководством по эксплуатации.

6.7.3 Испытания на надежность включают определение комплексного показателя надежности. Комплексный показатель надежности — коэффициент технического использования по ГОСТ 27.002, учитывая сезонный ход ветровых нагрузок, определяют в процессе эксплуатации ВЭУ за период не менее года и не менее срока до первого капитального ремонта как частное от деления суммарного времени пребывания ВЭУ в работоспособном состоянии к суммарному времени пребывания ВЭУ в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за период эксплуатации. При этом периоды времени, в течение которых ВЭУ не работает из-за ветроэнергетического штиля (скорость ветра ниже минимальной рабочей скорости) и из-за штормовых скоростей ветра (скорость ветра выше максимальной рабочей скорости ветра), не учитывают как периоды простоя ВЭУ.

Коэффициент технического использования ВЭУ (K_тн) рассчитывают по формуле

 

,                                             (10)

 

где T_пр — суммарная длительность производительной работы, ч;

T_р — суммарная длительность ремонтных работ;

T_то — суммарное время, затраченное на техническое обслуживание;

t_мин — суммарная длительность периодов, в течение которых скорость ветра была ниже минимальной рабочей скорости ветра;

t_макс — суммарная длительность периодов, в течение которых скорость ветра была выше максимальной рабочей скорости ветра.

6.7.4 В процессе испытаний должны вестись журналы:

— учета наработок;

— учета выходных параметров;

— учета отказов.

Завершение испытаний оформляют актом, в котором приводят результаты испытаний.

 

 

Ключевые слова: нетрадиционная энергетика, ветроэлектрическая установка, испытания, требования, рекомендации

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Определения и сокращения

4 Общие положения об испытаниях ВЭУ

5 Основные виды испытаний, перечень, организация и условия их проведения

6 Методы контроля и испытаний ВЭУ

6.1 Проверка комплектности, консервации и упаковки, сопротивления и прочности изоляции, размеров, массы и маркировки

6.2 Испытания по определению основных параметров ВЭУ

6.3 Испытания на прочность при транспортировании

6.4 Испытания на воздействие климатических факторов внешней среды

6.5 Проверка взаимозаменяемости

6.6 Проверка уровня радиопомех

6.7 Испытания по определению показателей надежности