风机整机开发的认证资料全.docx
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风机整机开发的认证资料全
酒钢天力能源公司风力发电机组论证说明
1.1总体说明
本指南以德国劳埃德船级社风能股份在风能委员会的文本为本编写而成。
1.2认证的围
1.2.1认证的细节
认证一个风机或风电场分为以下几个步骤。
1.2.1.1C–设计评审
要进行C样机设计评审（见1.2.2节），必须在设计文件基础上，对样机进行合理性校核。
随后，GLWind出具关于C设计评审是否符合要求的声明。
1.2.1.2风机的A型和B型设计评审要进行A或B设计评审（见1.2.3节），在对所有要求的材料和部件分析的前提下，以及对第一批安装的风机中的一个进行试运行认证的前提下，要求对设计分析进行全面考核。
然后，GLWind出具关于A或B设计评审是否符合要求的声明。
1.2.1.3风场的设计评审
（1）风场的设计评审（见1.2.4节），必须有以下步骤：
– A或B型设计评审，见1.2.3节；
–风场的设计评审（见1.2.4.2节）；
（2）完成后，GLWind出具设计评审是否符合要求的声明。
1.2.1.4对风机型号的类型认证
（1）要取得型号合格证（见1.2.5节），以下步骤是必需的：
设计评审（见1.2.3节）；
厂商的质量管理系统（见1.2.5.2节）；
机组生产和树立时，设计相关要求的实施（见第1.2.5.3）；
样机运行测试的认证（见1.2.5.4节和第10章）；
（2）完成后，和类型证书一样，GLWind将发表声明，在样机的生产、树立时、和设计相关的执行是否到位。
1.2.1.5项目证书
（1）要获得项目证书，如风场或风机（见1.2.6节），以下是必需的步骤：
– 所使用的风力发电机组的型号合格证（参见第1.2.5）；
–风场设计评审（见1.2.4节）；
– 基础检查；
生产期间的监督：
–运输和架设的监督（见1.2.6.3节）；
–试车期间的监督（见1.2.6.4节）；
–定期检查（定期监测），以维持证书的有效性（见第1.2.6.5和第11章）；
（2）完成后，GLWind将发放证书
1.2.2样机评估（C设计评审）
1.2.2.1概述
C型设计评审（样机评估）用于树立的风机样机。
一般来说，应在样机上进行功率和负荷测量，然后与计算值进行比较。
假如对控制系统进行修改之后，载荷数值不会发生变化，则允许对控制系统进行修改。
C设计评审通常建立在对载荷、转子、机械部件、塔架和基础的可行性全面检查上。
国家性或地方性法规可能要求对塔架和基础进行完整的分析。
1.2.2.2围和有效性
（1）对于各种类型的风机，只能有一个C设计评审。
如果样机采用了其他的风轮，或采用了其他运行模式，或采用其他对负载有重大影响的方法，那么，这就是新机型，必须采取新的C设计评审。
（2）C设计评审对试运行（最大试运行时间为2年或满负荷情形下4000小时）有效。
首先必须使用正确的标准。
在最短的时间，应对风机进行B设计评审。
1.2.2.3要提交的文件
（1）对于C-设计评审，应提交以下文件：
–风机的概述；
–控制和安全概念的描述；
– 安全系统和制动系统的描述；
–负荷的完整计算；
– 转子叶片的主要图纸，包括结构设计和叶片联接；
–机舱的总体布置图；
–轮毂，主轴和主框架图纸；
–要运用的主要部件清单（如主轴承，变速箱，制动系统，发电机等）；
–塔架和基础的主要图纸
–土地调研报告（可选择的）
–电气设备的描述
–业主和地址
–样机的计划树立的场所
（2）在某种情况下，一些文件是必要的：
–塔架的计算文件；
–基础的计算文件；
（3）对测量的总结，测量报告，测量结果与设计值的比较应提交给GLWind进行评价。
1.2.2.4评估围
（1）风机的安全系统，应检查安全有关的运行值是否进行了侦测，且对安全系统有用。
此外，检查是否有两个独立的制动系统。
（2）如果极端载荷和疲劳载荷，可和其他类似大小的风机相比，则可以对比检查叶根，轮毂和塔顶载荷的合理性。
如果要评审更大的风机，则必须考虑自然条件，推出合理的值。
注意：
可以放弃对载荷的全面检查，因为对样机来说，允许对载荷产生影响的控制系统进行修改。
（3），对传动链中的转子叶片和机械部件的合理性进行检查，可以借鉴相似大小风机设计经验。
如1.2.2.1节已经提到的，对塔架和基础的可行性检查是否充分，或有无必要进行全面分析，取决于地方性法规或要求。
1.2.3A－和B－设计评审
1.2.3.1围和有效性
（1）为使A类或B型设计评审获得通过，要求进行第1.2.3.2和第1.2.3.3测试与证明，见图1.2.1。
（2）假如有些未解决的项点不直接与安全相关，则B型设计评审可包括一些这样的项点。
B型设计评审的有效期为一年。
在有效期，安装的该类型的所有风机都应报告给GLWind。
（3）A－设计评审仅在没有未解决项点时进行。
A－设计评审的有效性不确定。
当没有GLWind许可就对部件设计（设计评审的组成部分）进行修改时，A－设计评审就会失效。
（4）在A或B型设计评审围可随意对基础进行检查。
1.2.3.2设计文件的评估
（1）对于设计文件的评估，制造商应以说明书，计算，图纸，零部件清单等形式提交全套文件。
建议提交机组生产和树立过程中与设计相关要求的执行文件，这些文件在类型认证围中，以进行设计认证。
（2）最初，对设计的基础性文件进行了评估，这些文件是：
–控制和安全系统概念（第2章）；
–载荷定义/载荷设想（第4章；
（3）一旦这些文件被评估，接下来进行以下部件和部件的设计评估：
–安全系统（第2章）；
–风轮（6.2章）；
–机械结构（6.3和6.5章），包括机舱和转子（6.4章）；
–机械部件（第7章）；
–电器部件，其中包括雷电保护（第8章）；
–塔架（第6.6章），也可选择基础（6.7章）；
–手册（第9章）：
树立指南，调试手册，运行手册，维修手册；
1.2.3.3证明和测试
（1）叶片测试围在6.2.5节详细说明；
（2）在试验台对主齿轮箱的样机试验应在A－设计评审签发前完成（见第10.7节）。
（3）调试程序应该在第一个风机（按照待认证的风机版本建造）上进行验证（见第10.8节）。
1.2.4风场设计评审
1.2.4.1围
为了使风场设计评审获得通过，第1.2.1.3章节中所列步骤是必要的。
1.2.4.2风场评审
（1）风场的评审包括检查整个风机，环境因素对风机的影响，以及风机之间的相互影响。
（2）对于风场评审，应考虑以下几方面的影响：
–场地地形的复杂性；
–该地的风况；
其他的环境条件，例如：
温度，冰和雪，湿度，雷击，太阳辐射，空气中的含盐量等
– 地震危险，相关的负荷及设计方法；
– 该地的电能情况；
–土壤条件；
（3）如果风场主要环境条件可能削弱风机的完整性和安全性，应该与GLWind协商考虑。
具体要求见4.4节。
（4）当地的外界条件对风机的影响，风机之间的相互影响，以及风场建筑等的影响都应加以考察。
必须证实外界条件不是风机设计假定值的临界值（见1.2.3.2章节）。
如果与设计假定相比，风场情况将导致更高载荷或更加不利的情形，则应依据风场条件进行设计评审。
1.2.5类型认证
1.2.5.1围和有效性
（1）要取得类型认证，必须实现1.2.1.4章列举的步骤。
类型认证只适合一种类型的风机，而不是用于现行的风机或项目。
（2）类型认证有效期为两年。
在有效期，应将所有这种类型的风机安装情况向GLWind进行一年一次的汇报。
如果A－设计评审或质量认证系统失效的话，即使在2年的有效期，该类型认证也会失效。
（3）一旦有效期到期，则要求厂商重新进行认证（见1.2.7节）。
1.2.5.2质量管理系统
在质量管理（QM）系统围，制造商必须证明在设计和制造方面符合ISO9001要求。
一般情况下，认证受到权威认证机构中质量管理认证的影响（见3.2章节）。
1.2.5.3机组生产和树立中与设计相关的要求的实施
（1）目的：
必须确保在生产和建造中，遵守和执行技术文件中对部件的要求和规定。
部件及风机生产商只需向GLWind展示一次。
此外，这种方法通常是用于替代正常生产期间的外部监视。
（2）生产和建造期间监督围取决于质量管理标准，应与GLWind一致。
（3）生产和建造期间质量管理措施的描述，应放在相应部件或组装的总结性文件中，可以用图纸，说明书和样本文件等方式进行质量管理的检查。
（4）建议已提交的质量管理措施的描述，在设计评审围。
（5）在特定围，GLWind从生产开始就检查文件规定的执行情况。
对于每一种情况，必须决定是否可以检查成品的一致性，或作为机组生产商的进货检查的一部分。
（6）程序中影响质量或部件性能的变化应向GLWind报告。
如果发生重大变化，必须向上提交说明书，重新检查，必要时进行特定检查。
（7）如果得知风机运行中由于产品本身缺陷而出现偏差或故障，GLWind有权在类型认证颁发后继续监督生产。
（8）排除故障的可能性如下：
–修改说明文件后，发生的故障得到解决。
必须进行抽样检查。
– 如果未发现过失，GLWind可以对这些部件或部件生产商施加外部监视。
1.2.5.4样机测试
（1）在样机试验运行围要测量以下几项：
–测量功率曲线（见10.2节）；
–测量噪声（见10.3节）；
–测量电气性能（见10.4节）；
–测试风机性能（见10.5节）；
–负荷测定（见10.6节）；
（2）只有取得GLWind同意后测试围才能有所偏离。
（3）第10章给出了具体的测量方法以。
在机组运行前，测量点，计划的测量围及其评估应与GLWind一致（同样见第10章）。
若把测量结果当作强度分析的基础，在测量前，附加要求必须与GLWind达成共识。
（4）要完成测量，必须进行以下工作：
– 测试文件的评估；
– 检查测量结果的可行性；
–对比测量结果和设计文件中的假定值；
（5）向GLWind提交关于各种测量及比较的测量报告，以便评估。
1.2.6项目证书
1.2.6.1围和有效性
（1）要获得项目证书，必须按第1.2.1.5章节的步骤进行；见图1.2.3项目证书适用于实际机组或项目。
（2）项目证书有效性不确定。
若无定期监督，证书就失效。
未经GLWind允许的修改，变化或修理也会导致证书失效。
1.2.6.2生产期间的监督
（1）在生产期间的监督开始之前，生产商必须符合质量管理（简称QM）的规定。
通常质量管理系统应符合ISO9001标准，否则质量管理系统必须由GLWind评定。
必须符合3.2.3章节的最低要求。
（2）生产期间的监督的围由质量管理办法的标准决定，且应得到GLWind同意。
通常GLWind会执行以下的认可行为：
–对原料和成分进行检测；
–审查质量管理报告如：
试验证书，绘图工具，报告；
–监督生产，包括储存条件和随机抽样处理；
–防腐蚀检查；
–电源系统检查；
–最终试验的监督；
1.2.6.3运输和树立时的监督
（1）开工前,必须提交架设手册（见第9.1章节），手册必须考虑风场的特殊环境条件。
应检查手册是否与假定设计，交通及主要树立条件（气候，工作进程等）一致。
而且，必须提交有关风机位置的风场布置计划，以及机组如何联结电网的计划。
（2）GLWind的监督围由公司在交通和建造方面的质量管理措施而决定。
通常GLWind将执行以下条例：
–对有问题的风机进行鉴定，进行部件布置；
–检查运输中部件的损伤；
–检查工作进度（例如焊接，安装，上螺钉）；
–目前生产商还没完成的，为生产优质产品而对预制部件和即将安装的部件进行的检查；
–随机采样基础上，检查建造中的重要步骤；
–检查螺栓连接，监视非破坏性试验（如焊接节点）；
–检测腐蚀保护；
–检查电路安装（电缆的运行，设备接地和接地系统）；
1.2.6.4试运转监督
（1）试运转前，应提交启动手册（见第9.2节）及所有计划的测试进行评估。
在试运转前，生产商必须提供风机正确树立的证据，及（必要时）能安全运行的测试证明。
若无此证明，运行时须进行适当测试。
在GLWind监督下进行试车。
（2）试车过程中，须测试风机工作状态的所有功能，测试包括：
–紧急按钮的机能；
–运行中，所有可能运行条件下制动的触发；
–偏航系统的机能；
–负载脱离时的性能；
–超速运转的性能；
–自动运行功能；
–整个机组外观检查；
–控制系统说明器的的逻辑性检查；
1.2.6.5定期监控
（1）要维持证书有效，风机的保养必须与保养手册一致，且机组情况必须依据11章“定期监控”由GLWind定期监控。
须由被GLWind认可的专业人士进行维修及文件备份。
通常情况下，定期监控周期为2年。
监测周期可能因机组情况不同而有所不同。
（2）任何破坏或重大维修应向GLWind报告。
要维持证书有效，任何改动都需GLWind的批准。
具体监测围应取得GLWind同意。
（3）GLWind将仔细阅读维护记录。
GLWind进行的定期监控包括以下容：
–基础；
–塔架；
–机舱；
–传动链的所有部件；
–风轮；
–液压/气动系统；
–安全和控制系统；
–电气设备；
（4）定期监控的详细说明参见第11章。
1.2.7重新认证
（1）类型认证有效期满后，必须要求厂商进行重新认证。
认证完成后，GLWind授予有效期为两年的证书（见1.2.5节），并对重新认证进行说明。
（2）重新认证时，应提交以下文件给GLWind进行评估：
–有效图纸清单；
–对部件设计的修改（设计评审的一部分）及（如果应用）修改的评估文件清单；
–最后审查后质量管理系统的变动清单；
–所有安装该类型风机的清单（至少有变量的准确名称的类型说明，序列号，轮毂高及安装位置的说明）；
–关于已安装的风机的所有损坏清单；
（3）如果对结构有所修改，都要进行调查，并对《A－设计评审的声明》的声明进行修订。
1.3设计和建造的基本原理
1.3.1概述
（1）本方针以结构耐久性和可靠性的普遍原理（例如ISO2394或欧洲标准）为基础。
（2）待鉴定的风机，必须按照如下要求设计：
生产和保养必须安全，寿命期运行经济。
因而需要特别证明：
–假定在生产和正常寿命期（极限运转状态）出现的所有的载荷，机组都能承受（见1.3.2.1节）；
–在运行的极限状态时，在每个假定载荷影响下，该装置仍然可用；
（3）通常情况下，风机的设计应该能经受一些小故障而不至于引起严重损伤。
比如说可以通过以下方式达到这种效果：
–加强重要部分的设计，即使某个部位出现小故障也不至于整体受损，或：
– 确保所有重要部分能承受所有预期影响；
（4）应设定检查和维修间隔，确保间隔期间，机组不会出现重大损坏。
计划应考虑到相关部件检查的实际操作可能性。
（5）当不能进行检查时，部件的设计和生产必须确保机器在整个使用期限能正常使用。
（6）维修包括：
在寿命期，授权人员的所有工作可为确保机组持久耐用。
包括：
–定期检查；
–特别检查（如出现故障或地震后）；
–修补；
1.3.2定义
1.3.2.1载荷
在该定义中，负荷指导致结构载荷的所有作用及环境的互动作用。
1.3.2.2极限状态
应通过研究极限状态而证明结构或组成部件的完整性。
极限状态可分为两类，最大极限状态和使用极限状态，可以依次细分下去。
1.3.2.2.1最大极限状态
（1）最大极限状态，一般与最大承载力对应，包括以下情形，例如：
（2）由部件，横截面和连接组成的结构关键部件的破裂，原因有：
–超出极限强度或极限强度破裂；
–失稳（扣板）；
–疲劳；
（3）结构或其零件静平衡失衡（刚性翻转）。
1.3.2.2.2使用极限状态
依靠设计和功能，使用极限状态由各种限值决定，这些限值是风机正常使用而确定的，应满足的限值包括：
– 变形；
–振幅和加速度；
–裂缝宽度；
–应力和应变；
1.3.2.3载荷部分安全系数
（1）对于载荷γF，那些影响某些限值的的部分安全系数，考虑到可能出现的负荷，不得超过给定值。
部分安全系数反映了载荷的不确定性及不确定性出现的可能性（例如：
正常和极限载荷），反映了载荷可能偏离典型或特殊值，乘以实际的负载模式（例如：
重力或气动）。
（2）载荷部分安全系数与所用材料无关，在第4.3.5对所有承载部件进行说明。
（3）为确保设计值可靠，载荷的不确定性以及变化，用部分安全系数表示，见1.3.1节中的方程式。
Fd=γFFk（1.3.1）；
Fd：
荷载的设计值；
F载荷的部分安全系数；
载荷特征值Fk，在本方针里，当特征值不能轻易通过对统计学方法得到时，则运用术语“代表值”来替代。
（4）根据本指南，载荷的部分安全系数应考虑：
– 载荷不利的偏离特征值的可能性；
–载荷模型的不确定性；
（5）在某些情况下，通过独立的部分安全系数考虑各种不确定性。
在本指南中，与许多其他代号一样，载荷相关系数统一归类为部分安全系数γF。
1.3.2.4材料的部分安全系数
（1）材料γM的部分安全系数的考虑是基于于材料类型、加工过程、部件外形、制造过程对强度的影响。
（2）用于强度分析的设计承受力Rd来源于特征强度Rk除以1.3.2节方程式中的材料部分安全系数。
Rd=Rk/γM（1.3.2）
（3）根据原料的不同，在5.3，5.4和5.5节讲述材料的部分安全系数。
1.3.3分析程序
（1）该案例中，适用于各极限状态中的设计载荷决定部件中的应力S。
S=S（Fd）（1.3.3）
（2）需要全面的证据证明设计负荷所产生的应力低于设计强度。
S≤Rd（1.3.4）
（3）ISO2394和欧洲标准中的部分安全系数不会总适用于风机，因为与环境相互作用的风机的操作状态是由各载荷部件的平衡产生的。
在这种情况下，使用特征载荷从而决定部分载荷和应力。
受不确定因素（如转动速度、气动）影响的个别因素应该进行系统性分类，从而保证达到部分安全系数定义的安全水平。
简单地说，以特征载荷为基础，乘以极不利于特殊载荷的部分安全系数，计算部分载荷和应力。
1.3.4数学模型
（1）应力常常由数学模型确定，在模型中，风机或其组成部件的性能，起作用的载荷类型都是理想化的，近似的。
（2）所选近似值的型号和类别应适合极限状态的调查。
⑶计算可能在测试结果的基础上，不过，这些都必须在统计上有根据。
注意：
作为载荷系统整体分析的补充，也许有必要研究局部应力（如在载荷的集中区域）。
附录1.A德国标准
1.A.1概述
在德国，风机依据"Bauordnungsrecht"（营建法）规定批准。
所以，应遵守所有相关的构造代码，特别是对于材料/购货的批准和分析的要求。
除了"allgemeinebauaufsichtlicheZulassung”（由DIBt德国柏林工程学院发布的普通营建许可证）的程序,应遵守以下标准和章程。
1.A.1.1材料要求
DINEN10204金属产品–检查文件的类型；
DIN1045-2混泥土，钢筋混泥土结构-第二部分：
混泥土，规格，特性，产品和一致性；
DINEN206-1混泥土-第一部分：
规格，性能，产品和一致性；
DIN4228预制混凝土格塔，桅杆和圆柱；
DIN18800-1结构钢铁制品-第1部分：
设计和建造；
DIN18800-7钢结构—第7部分：
执行和建造条件；
1.A.1.2对厂商的要求
DIN1045-3混凝土，钢筋混凝土结构—第3部分：
执行机构；
DIN18800-7钢结构—第7部分：
执行和建造的条件；
1.A.1.3分析
⑴风能转化系统规则：
塔架和基础结构整体行为及认证，德国土木工程学院，2003，“DIBt规则”及其标准。
（2）DIBt规则适用于对风机塔和基础的结构完整性分析，包含根据DINEN61400-1，对整个风机有影响的规定（载荷假定）。
（3）制定本指南考虑了2003年5月起草的DIBt章程。
对塔架和基础分析的相关要求与DIBt规章相一致。
本指南即将印刷时出现的例外情况在DIBt规则的表格5中有说明，该表格为：
对于混凝土塔基，结合DIN1054：
2003-01的负载情况的影响，分析手段的任务。
（4）本指南描述的载荷假定涵盖了2003年5月起草，2004年3月出版的DIBt规则中对载荷和安全水平的要求。
DIBt规则中不同的风况（见1.A.3节），以及塔架和F=基础上，风载部分安全系数为1.5，无倾斜风向的DLC6.1情形，以及频率超过104的脉动风的DLC1.0载荷情形必须加以考虑。
1.A.1.4测量指南
风机技术指南，由风能投资公司（FGW）出版,包括以下部分：
–第0部分：
总体要求；
–第2部分：
功率曲线的测定和标准能量产出的测定；
– 第3部分：
电力特性的测定；
1.A.2分析理念
1.A.2.1塔架
（1）依据ENV1993（欧3码）或DIN18800，DIN4131和DIN4133分析铁塔。
（2）对于混凝土塔，参照DIN1045-1或DIN4228的相关部分。
1.A.2.2基础
在德国，（整体安全系数）对于基础和可允许的土层压力，按照DIN1054来执行。
1.A.3风况
1.A.3.1概述
德意志联邦国对于风机使用的风况，DIBt规则和相关的附录B—风的载荷中有说明。
随着DIN1055-4修订版本的发行，DIBt规则中的附录B已不再适用。
接下来是DIBt规则的主要要求。
1.A.3.2风力区域
（1）从平均风速考虑，德意志联邦国被划分不同的风力区域（如见DIN4131,附录A）。
对高于地面10米，要考虑的相关风力区域风速在DIBt规则中有说明，至于类型认证，风机应至少适用两个风力区域。
（2）风机按类型分类（参见4.2.2节，表4.2.1），风场中安装的风机应该以轮毂高度处的风速为计算依据。
根据等式1.A.1求轮毂高度处的风速：
此处：
V（z）=风速在高度z在地面之上[m/s]；
V（10）=在离地10米时的基准风速[m/s]（参见下面）；
=高度方次数[]（参见下面）；
z=离地高度[m]；
1.A.3.3基准风速
（1）基准风速Vref（10），定义为10m高度处50年一遇的极限风速，如表1.A.1，栏2所示。
这些高度的幂指数可以看作α=0.16。
（2）10米高度处50年一遇的阵风,Ve50（10），如表1.A.1，栏3所示。
这些高度的幂指数可以看作α=0.11。
表1.A.1基准风速Vref（10）50-年气流基准值Ve50（10）
1 2 3
Zone区域 Vref（10）[m/s] Ve50（10）[m/s]
I 24.3 35.5
II 27.6 39.6
III 32.0 45.8
IV 36.8 51.2
（3）表1.A.1关于区域1的数值只适用于海拔800米的地区。
在暴露区域如在山顶时，依据DIBT规则，附录B，风速将增加10%。
1.A.3.4年平均数和湍流强度
（1）假如在轮毂高Vave的风场时，没有检验到更低数值，应按照方程式（1.A.2）来假定年平均风速。
Vave=0.18⋅Vref（z）（1.A.2）
（2）风机的湍流强度应至少依
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