ICS 65.060.99 JB F11 中华人民共和国机械行业标准 JB/T 101942000 风力发电机组风轮叶片 Rotorblades of wind turbine 2000-04-24发布 2000-10-01实施 国家机械工业局 发布 JB/T 10194—2000 前言 本标准的制订参考了IEC61400-1、IEC61400-23、丹麦标准DS472以及德国劳埃德风力发电机 组认证规范等标准，对风力发电机组风轮叶片的设计、制造、材料、技术条件、试验方法、检验规则以 及叶片的包装、运输和贮存等有关内容给出了通用性技术要求。供国内开发研制风力发电机组风轮叶片 参照执行。 本标准的附录A和附录B都是标准的附录。 本标准由全国风力机械标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国航空工业总公司保定螺旋浆制造厂、上海玻璃钢研究所。 本标准主要起草人：田野、石海增、鲁金华、田卫国、陈余岳。 II 中华人民共和国机械行业标准 JB/T10194-2000 风力发电机组风轮叶片 Rotor blades of wind turbine 1范围 本标准规定了风力发电机组风轮叶片的通用技术条件， 本标准适用于风轮扫掠面积等于或大于40m²的水平轴风力发电机组风轮叶片。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均 为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T1447—1983 玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法 GB/T1449—1983 玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法 GB/T1463—1988 纤维增强塑料密度和相对密度试验方法 GB/T 2576—1989 纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法 GB/T2577—1989 玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法 GB/T3356—1999 单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法 GB 9969.1—1998 工业产品使用说明书总则 GB/T13981—1992 风力机设计通用要求 GB/T19001—1994 质量体系设计、开发、生产、安装和服务的质量保证模式 GB/T19002—1994 质量体系生产、安装和服务的质量保证模式 ISO12944.3—1998 涂料和油漆一用保护涂料进行钢结构防腐第3部分：设计依据 ISO12944.5—1998 涂料和油漆 -用保护涂料进行钢结构防腐第5部分：涂料保护系统 IEC 61400-24—1999 结构防雷击保护第1部分：总则 3定义 本标准采用下列定义。 3.1制动 能有效地降低风轮转速或使其停止转动的手段。 3.2切入风速 风力发电机组开始输出有用功率时，在轮毂高度处的最小风速。 3.3切出风速 设计时规定的风力发电机组输出有用功率时，在轮毂高度处的最大风速。 3.4短期切出风速 使安全系统立即触发的风速。 国家机械工业局2000-04-24批准 2000-10-01实施 JB/T10194—2000 3.5设计极限 设计中使用的最大或最小值。 3.6设计工况 机组可能发生的运行模式（如发电、停机等）。 3.7外界条件 影响风力发电机组运行的因素，包括风况和其它气象因素（如温度、盐雾、沙尘等）。 3.8阵风 风速的瞬间变化。可以通过它的形成时间、强弱和持续时间来表示其特性。 3.9水平轴风力发电机组 风轮轴与风向基本平行的风力发电机组。 3.10轮毂 能将叶片或叶片组件安装在风轮轴上的装置。 3.11轮毂高度 风轮中心距地面的高度。 3.12待机 风力发电机组慢速运转无功率输出的状态。 3.13极限状态 载荷作用于结构上的一种状态，若超出此范围，则结构不再满足设计要求（见ISO2394）。 3.14载荷情况 结合考虑设计工况和外界条件所产生的结构载荷。 3.15平均风速 在一给定的时间段内，瞬时风速的平均统计值，时间段可以从几秒钟到许多年。 3.16停机 风力发电机组正常关机以后的状态。 3.17输出功率 以特定的方式，为达到特定的目的通过一种装置输出的功率。 3.18安全系统 使机组保持在设计极限范围内的安全保护装置。 3.19额定功率 部件、装置或设备在规定的运行条件下能达到的功率，通常由制造商给出。 3.20额定风速 风力发电机组达到额定功率时的特定风速。 3.21风轮转速 风力发电机组风轮绕其轴的旋转速度。 3.22扫掠面积 风轮叶尖旋转运动所作的圆在垂直于风速矢量平面的投影面积。 3.23风切变 2 JB/T10194-2000 在垂直于风向的平面内，风速随高度的变化 3.24风速 空气通过空间特定点上的瞬时运动速度。 3.25风力发电机组 将风能转变为电能的装置。 3.26瑞利风速分布 在给出的风速频率里用瑞利公式对风速进行的数学描述。 3.27风速频率 一年时间的间距内，相同风速小时数的总和，对于总间距总时数的百分比。 3.28叶尖速度比 同一时刻，叶尖线速度与轮毂高度处风速的比值。 3.29风能利用系数 风轮转换的风的动能与通过风轮扫掠面积的全部风的动能的比值。用C,表示。 3.30推力系数 风轮产生的推力与通过风轮扫掠面积的全部风产生的推力的比值。用C表示。 3.31扭矩系数 风轮的输出扭矩与风能对风轮产生的扭矩的比值。 3.32气动性能 表面风轮推力系数、扭矩系数、风能利用系数和叶尖速度比之间关系的属性。 3.33设计使用寿命 风力发电机组在安全风速以下正常工作的设计使用年限。 3.34风轮 由叶片等部件组成的将风能转化为机械能的转动件。 3.35叶片 具有空气动力形状，使风轮绕其轴转动的主要构件。 3.36叶片安装角 叶根确定位置处翼型几何弦与叶片旋转平面所夹的角度。 3.37扭角大小 叶片尖部几何弦与根部几何弦夹角的绝对值。 3.38颤振 风力发电机组风轮叶片在气流中出现自激振动的不稳定状态。 3.39雷诺数 表征流体惯性力和粘性力相对大小的一个无因次相似参数。 3.40相似准则 流动现象的各参数所组成的描述流动特性的无因次量，即判定两个流动现象相似必须遵守的原则。 3.41风洞 在一个按一定要求设计的管道内，产生可控制流动参数的人工气流，供气动实验使用的设备。 3 JB/T10194-2000 3.42风洞试验 利用在风洞试验段中的气流绕模型流动，获得模型气动力特性的试验， 3.43失速 翼型升力系数随迎角增加开始下降，或叶片出现不可承受的抖动或结构振动的异常现象。其机理在 于大迎角翼型边界层分离。 3.44中弧线 翼型上下表面内切圆圆心光滑连接起来的曲线。在前部，最小内切圆与翼型周线的切点是中弧线的 起点；在后部，最小内切圆与翼型周线的切点是中弧线的终点。 3.45前缘 翼型中弧线的最前点。 3.46后缘 翼型中弧线的最后点。 3.47弦线 连接前缘与后缘的直线。 3.48弦长 弦线的长度。 3.49上弧线 从前缘到后缘，翼型的上部轮廓曲线。 3.50下弧线 从前缘到后缘，翼型的下部轮廓曲线。 3.51厚度 垂直于翼型弦线测得的上下弧线间的距离。一般指最大厚度。 3.52重心 在重力场中，物体处于任何方位时，所有各组成质点重力的合力通过的那一点。 3.53不平衡量 转子某平面上不平衡的量值大小，不涉及不平衡的相角位置。它等于不平衡质量与其质心至轴线距 离的乘积。 3.54静平衡 通过调整叶片的质量分布，使每套叶片组成的风轮的不平衡量到达规定的要求。 3.55计数法 把载荷-时间历程简化成一系列全循环或半循环，从而编制载荷谱的过程。 3.56雨流计数法 考虑了应力-应变迟滞回线的一种计数法。 4缩略语 叶片：风力发电机组风轮叶片 复合材料（FRP）：纤维增强塑料 4 JB/T10194-2000 5载荷情况定义 叶片载荷情况定义参考附录A（标准的附录）。 6设计要求 6.1气动设计 6.1.1总则 叶片气动设计是整个机组设计的基础，为了使风力发电机组获得最大的气动效率，建议所设计的叶 片在弦长和扭角分布上采用曲线变化；设计方法可采用GB/T13981中给定的方法。 可采用专门为风力发电机组设计的低速翼型 6.1.2额定设计风速 叶片的额定设计风速按附录A中表A1规定的等级进行选取。 6.1.3风能利用系数Cp 为了提高机组的输出能力，降低机组的成本，风能利用系数Cp应大于或等于0.44。 6.1.4外形尺寸 叶片气动设计应提供叶片的弦长、扭角和厚度沿叶片径向的分布以及所用翼型的外形数据。 6.1.5气动载荷 根据气动设计结果，考虑第5章中给定的载荷情况，计算作用在叶片上的气动载荷。 6.1.6使用范围 叶片的气动设计应明确规定叶片的适用功率范围。无论是定桨距叶片还是变桨距叶片，都要求其运 行风速范围尽可能宽。对于变桨距叶片，要给出叶片的变距范围。 6.2结构设计 6.2.1总则 叶片结构设计应根据6.1.5中的载荷，并考虑机组实际运行环境因素的影响，使叶片具有足够的强 度和刚度。保证叶片在规定的使用环境条件下，在其使用寿命期内不发生损坏。另外，要求叶片的重量 尽可能轻，并考虑叶片间相互平衡措施， 叶片强度通常由静强度分析和疲劳分析来验证。受压部件应校验稳定性 强度分析应在足够多的截面上进行，被验证的横截面的数目取决于叶片类型和尺寸，至少应分析四 个截面。在儿何形状和/或材料不连续的位置应研究附加的横截面。 强度分析既可用应变验证又可用应力验证，对于后者，应额外校验最大载荷点处的应变，以证实没 有超过破坏极限。 动弹性稳定性要求。强度计算见附录B（标准的附录）。 6.2.2安全系数 叶片的设计安全系数应大于或等于1.15。 6.2