CEI-IEC 61400-1_2005中文版.doc

IINTERNATIONAL IECSTANDARD 61400-1国际标准Third edition第三版2005-08Wind turbines Part 1: Design requirements风机-第一部分：设计要求 Reference number IEC 61400-1:2005(E) 目 录序言1引言51范围.62参考标准.63术语和解释.74符号和缩写术语.164.1 符号和缩写术语.164.2 符号和单位.195主要原理205.1概要205.2设计方法215.3安全等级.2154质量保证215.5风机标志.226外部条件.226.1概要.226.2风机等级.236.3风力条件.256.4其他环境条件.366.5电力网络条件.387设计结构387.1概要.387.2设计方法论.387.3负荷.397.4设计状况和负荷情况.397.5负荷计算.467.6极限状态分析.478 控制和保护系统.568.1概要568.2控制功能.568.3保护功能.578.4制动系统.599 机械系统.599.1概要599.2拟合误差.609.3液压或气动系统.619.4主变速箱.619.5偏航系统629.6电动变节距系统.629.7机械制动保护功能639.8滚动轴承6310电气系统6410.1概要6410.2电气系统总体要求6410.3防护装置6410.4断开设备6410.5接地系统6510.6避雷装置6510.7电缆6510.8自励6610.9雷电电磁脉冲防护6610.10电力质量.6610.11电磁兼容性.6611风机现场特定条件评估.6711.1，概要6711.2现场的地质复杂性评估6711.3所需风力条件评估6811.4邻近风力发电机尾流效应评估6911.5其他环境条件的评估7011.6地震条件评估7011.7电网条件评估7111.8土壤条件评估7211.9参照风力数据完整评估结构7211.10参考场地的特定条件，负荷计算结构完整性的评估.7412装配，安装和架设7412.1概要.7512.2计划7512.3安装条件7612.4进入现场7612.5环境条件.7612.6文件.7712.7接收，处理和储存.7712.8地基/固定支架系统 .7712.9组装风机7812.10风机架设.7812.11固定和附加装置.7812.12起重机，提升机和起重设备7813调试，运行与维护.7913.1概论7913.2安全操作，检验和维护设计要求7913.3调试说明.8013.4操作指示手册8113.5维护手册85附件A（标准的），描述S 类风机的设计参数87附件B （信息功能）, 湍流模型89附件C , （信息功能），地震负荷评估.96附件D , （信息功能），尾流和风场气流97附件E, （信息功能），通过测量相关联预报的方法，预测风轮机场地的风力分配.100附件F，（信息功能），统计推断最终强度分析负荷103附件G，（信息功能），用矿工原则推断疲劳分析.107 参考书目114图1a,普通风流模型的风流标准偏差.25图1b,普通风流模型的风流强度.25图2，极端强风操作举例.27图3，极端方向巨大改变举例.28图4，极端方向改变举例.28图5，极端一致强风振幅电导检测器举例.29图6，电导检测器方向改变.30图7，暂时变向举例.30图8，风的极端正垂直切变和负垂直切变，开始前的风廓线，最大风切变.31图9，旋转轴上部和底部风速，说明瞬时正切变.31图D.1-布局-在超过两排的风场内.75图F.1-十分钟内叶片面外的最大弯曲负荷的超越概率.80表1 风机类别的标准参数22表2 设计负荷情况35表3 负荷的部分安全系数42表4 地形复杂度指示.52表B. Kaimal模型的湍流波谱参数70序 言1，IEC 是一个包含所有国家电工委员会（IEC国家委员会）的国际组织，IEC 致力于促进世界合作，（所有关于电工标准化和电工领域的合作，）包括并不局限于其他相关的活动，IEC 出版国际标准，技术规格，技术报告，和可供出版的规格和指导意见，（以后我们称之为IEC 出版物），其准备工作委托给技术委员会，任何对准备工作感兴趣的国家委员会都可以参与进来。国际的、政府的和非政府的组织也可以参与到准备工作之中。其中IEC 和ISO 在双方共同制定的合作框架内展开密切的合作。2，IEC 关于技术问题的终极版本文件以最近出版为准。由于所有的技术委员会都会派代表参加IEC制定其出版物，因此IEC 出版的刊物可以认为是世界所公认的观点。3，IEC 正式的出版物有向国际范围内推荐使用的形式，并因此被IEC 国际委员会接受。然而，IEC 采取所有合理的措施来确保出版物内容的精确性。IEC 对用户如何使用该标准，和由于误译所导致的后果不承担责任。4，为促进国际统一性，IEC 承诺在其国际和地区刊物上最大程度做到透明。IEC出版物和所有相应的国家或地区出版物的差异将清楚的在以下列出。5，IEC不提供任何表明IEC的标志，对任何声称符合IEC 出版物的仪器不承担责任。6，所有的用户应当确保他们拥有最新版本的出版物。7，对任何人员伤亡，财产损失或其他自然损失，直接损失和间接损失（包括合法费用）和出版物产生的支出，使用，基于信任，此出版物或任何其他IEC 出版物，IEC或其主管，员工，服务人员，或代理人，包括个人专家，技术委员会成员，和国家委员会不承担任何责任。8，注意出版物所设计的标准，使用涉及的出版物时必须正确使用这些出版物。9，注意某些IEC出版物中的原理有涉及某些专利权的可能性，IEC没有责任辨别任何和所有这类专利权的责任。IEC 技术委员会88已经制定了国际标准IEC61400-1。风机第三版取消和替代1999年出版的第二版，它包含了技术修改，以下是在尊重以前版本的基础上做的主要修改。-为了反映标准体现安全要求而不是职员安全与保护的要求把主体改为设计要求，-风轮机级别设计被改为只参照气流强度的风速和期望值。-气流模型被扩大为包括极端气流模型-强风模型被调整并简化-设计符合容器被重新安排和修正-在符合计算中强调包含气流模拟实验，并制定极端负荷推断计划。-部分负荷中的安全因素被调整和简化。-部分材料安全因素被修正，根据材料类型和部件级别指定。-控制和保护系统的要求被修正并澄清为根据功能特性。-包括详细评估要求的评估结构和电器兼容性的新条款被引入。包括复杂的地形，地震和风场的震动所造成的影响。标准的原文以下列文件为基础。国际标准最终草案表决报告88/228/国际标准最终草案88/232/RVD更多关于表决承认这些标准的信息可以在以上的表决报告中发现。这份出版物根据ISO/IEC指示起草IEC61400在总标题风轮机发电机系统下包括以下部分：1,设计要求2，小型风轮机的设计要求11，声学噪音测量技术13，风轮机动力性能测试14，外部声功率水平和音调值声明21，测量和评估连接风轮机的输电线路动力质量特性23，回转轴片的全面结构测试24，雷电防护。委员会决定出版物的内容将不会被改变，直到在IEC 网站Http/webstore.iec.ch 的相关数据中明确公布维护结果日期。这时会显示。重新确认撤销被修正版本替代 或修改双语版本的出版物将会在以后出现引 言IEC61400 简单概括了风机的设计要求，并不能作为一份完整的设计规格或指导手册。此标准的任何要求，只要能被合理的证实系统的安全性得不到保证就有可能被替代。然而这一规定不适用于第6款中的关于分类和组合外部条件的规定。按照这份标准并不排除任何人，组织，或公司注意其他可适用的规章的责任。此标准不针对海上安装风机的要求，特别是辅助结构，未来的文件可以考虑处理海上安装风轮机的要求。风 机第一部分设计要求1.范围这部分的IEC61400规定了非常重要的设计要求以确保工程完整的风机。这些标准关注风机的所有子系统，例如控制和保护装置，内部电力系统，机电系统和支持结构。此标准应与第二条中提到的IEC和ISO相关标准一同使用。2.参考标准 IEC 60204-1:1997, 机械安全-机械的电器设备第一部分: 一般要求IEC 60204-11:2000, 机械安全 机械的电器设备第11部分:电压超过1 000 V a.c. 或 1 500 V d.c. 但不超过36 kV的HV设备的要求IEC 60364 (所有部分), 建筑物的电器安装IEC 60721-2-1:1982, 环境条件分类 第 2部分: 自然界中的环境条件. 温度和适度IEC 61000-6-1:1997, 电磁适应性 (EMC) 第 6部分:通用标准第1章: 住宅、商业、轻工环境的免疫力 IEC 61000-6-2:1999, 电磁适应性 (EMC) 第6部分: 通用标准第2章工业环境的免疫力IEC 61000-6-4:1997,电磁适应性 (EMC) 第6部分: 通用标准 低4章：工业环境的排放标准IEC 61024-1:1990, 雷电防护结构 第1部分: 总则IEC 61312-1:1995, 雷电电磁脉冲防护 第1部分: 总则IEC 61400-21:2001, 风力发电机系统 第2部分1: 测量与评估与风机电网连接的功率质量特性IEC 61400-24: 2002, 风力发电机系统 第24部分: 防雷ISO 76:1987, 滚动轴承 静态额定载荷ISO 281:1990, 滚动轴承 动态额定载荷和额定寿命ISO 2394:1998, 结构可靠性总则ISO 2533:1975, 标准大气ISO 4354:1997, 风作用于结构ISO 6336 (all parts), 刺激和螺旋齿轮的负荷能力计算ISO 9001:2000, 质量管理体系 要求3.术语和解释3.1年平均数 一个具有相当规模和持续时间设定值的测量数据作为一个预期的数量估计值3.2年平均风速风速平均数根据年平均数的定义3.3自动重合闸周期当电网因故障被自动闭合后约0.01秒到几秒钟的时间内制动器被释放，并且线路又重新连接到网络上。 3.4阻塞（风机） 机械闩或其他设备（除机械制动器）的使用不能被意外的释放以阻止转轴和偏航机制的运动。 3.5 刹车（风机） 有能力减小叶片转速或停止转动的装置3.6特征值规定概率不被实现的值（超过概率小于或等于规定的数量）3.7复杂地形周围的地形地貌和地形障碍的显著变化可能导致流动失真3.8 控制功能（风机）基于风机或其环境条件信息的控制和保护系统功能，调整风机以维持其经营范围之内。3.9 切入风速轮毂高度处的最低风速，此时风机开始产生稳定的风能而无湍流。3.10 切出风速轮毂高度处的最高风速，此时风机开始产生稳定的风能而无湍流。3.11设计限制 设计中用到的最大或最小值3.12 休眠失败故障元件或系统仍在正常运行而未被发现3.13 顺风在主风矢量方向3.14 电力网络特别是设施、变电站、线路和电缆的输电和配电3.15 紧急关机通过保护功能或手动干预引发的风机的快速关机3.16 环境条件可能影响风机行为的环境特征（风，海拔，温度，适度等）3.17外界条件（风机）影响风机运行的因素，包括环境条件（温度，雪，冰等）和电网状况3.18 极端风速最高风速值，平均超过t s,3.19故障安全一个项目的设计属性，防止关键失误导致其失败3.20 阵风风速的临时改变3.21 水平轴风力发电机风力发电机的转轴是水平的3.22 轮毂（风机）附有叶片或叶片组转轴的装置3.23 轮毂高度（风机）风机叶片扫略面积的中心高度（见3.51扫略面积）3.24空转风机慢慢旋转不产生能量的状况3.25惯性子范围频率间隔的湍流谱，湍流达到各向同性后，承受不计能量损耗的连续分解。3.26极限状态结构的一种状态，如果超过了这个状态将产生负荷，结构将不符合设计要求3.27对数风切法见3.623.28平均风速风速的瞬时值统计在给定的平均时间内可能有所不同，从几秒到多年3.29机舱在塔筒水平轴上方内载动力传动系统和其他元件的外罩3.30网络连接点（风机）单一的风力发电机的电缆终端，或风力发电站，连接指向电车动力的网站收集系统3.31电网损耗 超过风机控制系统中转速规定时的网络的损耗3.32正常关机（风机）所有进程都在控制系统控制之下的关机3.33运行限制风机设计者定义的管理控制激活条件和保护系统的一系列条件。3.34停泊风力发电机根据风机设计，停泊指涡轮机被置于一种停滞或空转的状态3.35电力收集系统（风机）从一台或多台风机中收集电的电力系统。它包括风机终端和网络连接点之间的所有电器设备连接。3.36幂律风切变见3.623.37功率输出能量由特殊设备经过特殊形式输出用于特殊用途3.38保护功能（风机）控制和保护系统功能，确保风机在设计限定之内3.39额定功率能量分配量，一般由制造商指定的组件、设备或装置的运营条件3.40额定风速轮毂高度的最小风速，此时风机的额定功率已达到稳定3.41瑞利分布概率分布函数3.42参考风速用于定义风机级别的风速的基本参数3.43旋转采样风速风速经历了一个旋转的风力发电机转子动点3.44转轴转速风机转子中心轴的转速3.45粗糙长度假设的高度，此高度平均风速为0，如果垂直风轮廓线，建设有一个对数随高度变化3.46规定维修定期维修的执行与制定的时间表一致3.47场地数据环境，地震，土壤和风力发电机组的网站电网数据。风力数据应为10分钟的统计样本，除非另作说明。3.48静止状态风机的停止状态3.49支撑结构（风机）风机的一部分，包括塔筒和基座3.50生存风速俗称为最大风速，有基础设计承受3.51扫略面积在一次完整的旋转过程中，转子所描述的垂直指向风向的投影面积3.52紊流强度平均风速的风速标准偏差比率，在特定的时期内，由相同的数据样本中得到的风速3.53湍流尺度参数波长在非维，纵向功率谱密度等于0.053.54湍流标准差轮毂高度的湍流风速纵向量的标准差3.55极限限制状态极限状态，通常相当于最大承载能力3.56出错维修不是按照既定的时间表，而是在接到一个项目指示状态之后进行的维修3.57逆风最大风矢量的相反方向3.58垂直轴风力发电机轴是垂直的风力发电机3.59威布尔分布概率分布函数，见3.633.60风场见3.613.61风力发电站风力发电机组通常称为风力发电场3.62风廓线-风切法假定的地面以上高度风速变化的数学表达式 (1) (2)V(z) 高度Z处的风速Z地面之上的高度地面之上装修配置的参考高度粗糙长度a 风切变指数3.63风速分布概率分布函数，用于描述超过持续时间的风速分布(3) (4)是累计概率函数，即概率为VVo风速（限制）V的平均值C威布尔函数的尺度参数K威布尔函数的谱轮廓参量伽马函数C和k可以由实际数据估算。如果K=2雷利函数和威布尔函数相同，k = 2，C 和 同样满足方程式。此函数分布表达了风速低于的累积概率。如果估计在特殊限制V1 和 V2之间，将表明在一小部分时间内风速在这个限制之内。区别分布函数产生了一致的概率函数。3.64风切变风速变化的跨平面垂直于风向3.65风切变指数a俗称幂指数，见3.623.66风速v在宇宙中某个指定点周围小量空气流动的速度3.67风力发电机系统（风机）将动能在空气中转化为电能的系统3.68风机场所个人的风力发电机单独或在风力发电场的位置3.69风速矢量指向空气运动方向，矢量大小与空气运动速度相同。（即地方风速）3.70风力发电机电气系统风机内部的所有电器设备，直至并包括风力发电机组的终端，包括接地，焊接和通信设备。包括风力发电机组的导体，其目的在于为风力发电机组提供地球终端网络。3.71风机终端风机供应者规定的联结风力采集装置的位置。这包括传输能量的连接和通讯。3.72偏航转子轴垂直轴的旋转3.73偏航偏差风机转子在风向上的水平偏差4.符号和缩写术语4.1符号和单位 威布尔分布函数的尺度参数 m/s湍流结构参数校正 推力系数 相干函数 转子直径 m 频率 s1 材料强度的设计参数 - 材料强度的特征值 - 载荷量的设计参数 - 载荷量的特征值 - 在轮毂这个高度上十分钟内风速为15米/秒的湍流强度的期望值 -有效湍流强度 -威布尔分布函数的形状参数 - 修正贝塞尔函数 - 各向同性湍流积分尺度参数 m尺度参数的统一性 m 速度分量的尺度分数积分 m m 希维勒曲线指数 - 负荷疲劳周期的数量 - 由于压力的作用，参数显示的失灵周期的数量（即S-N特征曲线） -N 复发周期的极端情况 yearsP 存活机率 - 雷利概率分布，即概率为VV0 - 威布尔概率分布 -r 分离矢量投影的级数 m 压力水平与在箱柜i中的周期的数量是相互联系的 - 水平风速的功率谱密度函数 m2/s 片面速度分量谱 m2/sT 阵风特征时间 st 时间 sV 风速 m/s高度Z处的风速 m/s 轮毂高度的年平均风速 m/s 极端连续强风覆盖所有转子扫略面积 m/s 重复时间间隔为N年的预期极端风速（平均超过3秒）, Ve1 and为1年，Ve50 为50年 m/s 预期重现周期为50年的最大风级 m/s轮毂高度处的风速 m/s切入风速 m/s 风速分布模型的限制风速 m/s 切出风速 m/s额定风速 m/s参考风速 m/s 描述瞬间横向风切变的纵向风速分量 m/s 描述极端强风和切变条件的瞬间变化的纵向风速分量 m/sx, y, z 风场说明中的坐标系（纵向）, 风（横向）和高度分别为米 m 地面以上的参考高度 m 对数风廓线的粗糙长度 ma 风切变幂律指数 -极端方向变化模型的参数 - 变化系数 -伽马函数 -负荷量的部分安全系数 - 部分材料的安全系数 -失败结果的部分安全系数 -风向变化的瞬态 deg 阵风下平均风速方向的最大偏差角度 deg 重复周期为N年的极端方向的改变 deg t湍流尺度参数指功率谱密度的纵向无量纲波长，, 即等价于 0,05 m预计湍流标准偏差 m/s湍流标准偏差的有效估计 m/s 尾流标准偏差 m/s 最大中心尾流的标准偏差 m/s 估计的湍流标准偏差的标准偏差 m/s轮毂高度处的水平风速标准偏差 m/s 轮毂高度的垂直风速标准偏差 m/s轮毂高度的横向风速标准偏差 m/s括号内参数的期望值 -括号内参数的方差 -4.2 缩略语A 异常的(部分安全系数)a.c.交流电 d.c. 直流电DLC 设计载荷情况ECD 方向改变的极端连续强风EDC 极端风向变化EOG 极端操作阵风ETM 极端湍流模型EWM 极端风速模型EWS 极端风切变F 疲劳N 正常和极端(部分安全系数)NWP 正常风廓线模型NTM 正常湍流模型S 特殊的IEC风力发电机组种类 T 运输和安装(部分安全系数)U 最终 5. 主要原理5.1 概要工程，技术要求是为了确保下列条款中已经给出了关于风机的结构，力学，电力和控制系统的安全的条文。要求说明适用于风机的设计，制造，安装，使用与维护手册及相关的质量管理过程。此外，还应该考虑到在多次实践中形成的关于风机安装，运营及维护的安全程序。5.2设计方法标准要求运用结构动力学模型预测设计载荷。此模型用于确定风速变化范围内的负荷量，运用第六条中规定的湍流条件和其他风力条件以及第七条中的设计条件。需要分析所有相关的外部条件和设计状况。在此标准中，最起码的这样一组组合已被定义为负荷情况。风机总标度测试可以用来增加对预期设计值的信心，证实结构动力学模型及设计状况。可以用计算和/或测试的方法对设计进行适当验证。如果检测结果被用于认证中，应当标明检测中的外部条件以反映标准中的特征值和设计状况。对于测试条件的选择，包括测试负荷，需要考虑相关的安全系数。5.3安全等级风机需要根据下列两条安全等级中的一条进行设计：当一个失败的风险导致人身伤害或其他社会或经济后果时采用普通安全等级；当制造商与客户之间达成关于当地法规的安全要求和安全要求的协议时采用特殊安全等级标准的7.6中规定风机正常安全系数的部分安全系数。制造商与客户需达成关于风机特殊安全级别的部分安全系数协议。如6.2中规定的，根据特殊等级设计的风机属于S级。 5.4质量保证质量保证应为风机及其零部件的设计，制造，安装，运营和维护的主要部分。质量体系应符合ISO9001要求。5.5风机标志以下信息至少要明确、清晰地在风机最重要的表示牌上显示出来：风机制造商和国家 型号和序列号; 生产日期; 额定功率; 参考风速, ; 中心高度处运行的风速范围, ; 工作环境温度范围; IEC风机等级(见表1); 风机终端的额定电压; 风机终端频率或在表面变化大于2%的情况下的频率范围6.外部条件6.1 概要风机设计过程中需考虑此条中所描述的外部条件。风机所经历的环境和电气条件可能影响其装载，耐用度及运营。为了确保安全和可靠性的实用度，设计过程中应考虑到环境，电力和土壤特征，且需在设计文件中明确规定。环境条件被进一步的分为风力条件和其他环境条件。电力条件指电力网条件。土壤性质与风机地基的设计有关。外部条件又细分为正常的和极端的两个类别。正常外部条件通常关注复发结构加载条件，极端外部条件代表罕见的外部设计条件。 设计载荷情况应包括风力发电机组的运行模式和其他设计情况。风力条件是影响结构整体性的最主要的外部条件。其他外部条件也影响设计特征，如控制系统功能，耐用性，腐蚀等。根据风机等级进行设计所考虑到的正常条件和极端条件，在下列条款中有所规定。6.2 风机等级设计需要考虑的外部因素取决于风机安装的预期位置或生境型。风机等级根据风速和湍流参数确定。等级的目的是为了覆盖大部分应用。风速和湍流参数值的目的欲代表多个不同的场所，并且不给任何特定地点的一个精确得表示，见11.3. 风机分类提供了一个稳健的清晰的风速和湍流参数定义。表1指定了基本参数，这解释了风机等级。 进一步的风机类别，S类，根据设计者和/或客户要求，规定在特殊风速或特殊外部条件或特殊安全类别中应用，见5.3。S类风机设计值应有设计者选择，并且应当在设计文件中规定。对于这样的特别设计，对于设计条件值的选择应当反映风机使用的预期严重的环境。规定的级别I,II,III的特殊外部环境，不是为了覆盖近海条件或者是有热带风暴的风力条件，如飓风，旋风，台风。这样的条件需要S类风机设计。表1 风机类别基本参数表1中，参数值应用于轮毂高度 十分钟之内的平均风速参照A 指定类别中高湍流特性 B 指定类别中中湍流特性C 指定类别中低湍流特性 湍流强度15米/秒的预期值除了这些基本参数之外，在风机设计中，需要其他几个重要参数完全指定外部条件。就级别IA到IIIC来说，以下作为标准风机级别，6.3，6.4，6.5中指定了这些附加参数。级别I到III的设计寿命应至少为20年.对于S类别的风机，制造商应该在设计文件中描述所用的模型和设计参数值. 凡在第六条中采用的模型，对于参数值的声明就足够了。S类风机的设计文件应该包括附件A中所列信息。在本条款其余子条款标题中增加的缩写是为了描述7.4中规定的设计载荷的风力条件。6.3 风力条件风机的设计应能安全的承受所选风机类别的风力条件。设计文件中应明确规定风力条件的设计值。对于载荷和安全因素的风力条件被分为正常风力条件，（这种风力条件在风机的正常运行中频繁出现）和极端风力条件（这种风力条件有一年或50年的重现周期）。风力条件包括平均恒流集合，在许多情况下，有不同的确定性的风轮廓或湍流。在所有情况下，一个高达8水平面应被视为平均流量倾向的影响。 “湍流”指从平均十分钟的风速随机变化。湍流模型，在使用时，应包括不同风速，切变和方向的影响，并且允许通过不同切变的旋转抽样。湍流风速的三个向量分量被定义为: 纵向 沿平均风速方向; 横向 水平的且与纵向垂直 向上 与纵向横向都垂直, 沿平均气流倾角的垂直处倾斜对于风机类别标准，湍流模型的随机风速场应该满足下列要求：a) 湍流标准偏差, , 以下子条款中所给出的值，应当假定为不变的高度。与平均风向垂直的分力应该具有下列最小立方差：-侧向分力-向上分力-b) 纵向涡流度参数，在中心高度为Z时应该为： (5)三个垂直分量的功率谱密度应当像惯性子范围内频率的增加一样以渐进的形式出现在下面表中：(6) (7) c)应该使用公认的连贯性模型，即根据平面空间内不断连续的点上的纵向正常速度由自谱划分的协谱强度。满足这些要求的湍流模型是附录B中的曼恩切变湍流模型。附录B同样给出了满足这些要求的另一个常用模型。其他模型应慎用，因为选择很可能对载荷产生重大影响。6.3.1 正常风力条件风速分布风速分布对风机设计具有重大作用，它决定了正常设计情况下个别负荷条件的出现频率。在超过十分钟时间内的风速平均值应当遵循在中心高度所给出的瑞利分布。(8)在风机类别标准钟，Vave应当选择(9)正常风廓线模型 (NWP)风阔线, V(z), 表示高于地面Z处的平均风速的函数。 就标准风机类别来说，正常风速阔线应该给出幂次函数 （10）应假定幂指数为指定的风速阔线被用来定义通过转子扫略面积的平均垂直风切变。正常湍流模型(NTM)对于正常湍流模型来说，湍流标准偏差的代表值， ,标准风机类别值应该为 （11）表1a and 1b给出了湍流标准偏差和湍流强度表1中给出了Iref值表1a-正常湍流模型的湍流强度偏差表1b-正常湍流模型的湍流强度 图形1-正常湍流模型6.3.2极端风力条件极端风力条件包括风切变事件，也是指由于暴风和风速、风向的急速改变的风速最大值。极端风速模型(EWM)极端风速模型应为稳定或湍流模型。风模式应基于参考风速, ,和固定湍流标准偏差, .对于稳定极端风模型，极端风速,为,的重现周期为50年, 极端风速为的重现周期为1年，应当用高度Z的函数进行计算，方程式如下：（12） （13） 在稳定的极端风速模型中，平均风向的短期偏差修正值应假定常量偏角的误差在15。对于不稳定的极端风速模型，复发周期为50年和1年的十分钟内均风速的函数值Z，应当分别给出：（14）（15）纵向湍流标准偏差应该为：（16） 极端操作阵风(EOG)在下列关系式中应该给出标准风机类别的中心高度阵风级别 方程式 (11)已给出：（17）方程式11已给出；1湍流度参数， 依据方程式(5);D转子直径.方程式中应规定风速：（18）方程式(10)规定了 T = 10,5 s.图2给出了极端操作阵风的例子 极端湍流模型(ETM)极端湍流模型应该用中的正常风廓线模型，并且用湍流纵向分量标准偏差所给出的公式 （19）极方向变化 (EDC)极方向变化量的大小，计算应使用下列关系：（20）NTM中的在方程式 (11)中给出; 限制在 180;根据方程式(5) 是湍流度参数D 是转子直径.极方向的瞬间改变, , 应当在下列方程式中给出（21）T = 6 时是持续极方向改变。该标志的选择是最糟糕的瞬变负荷发生。在短暂的方向改变的最后，方向被认为保持不变。风速应按照中的正常风廓线模型。图3展示了湍流种类为A的极端方向改变量的不同, D = 42 m, = 30 m。相应的瞬态= 25 m/s 如图 4.图3：极端方向变动幅度图3：极端方向变动幅度示例图四：极端方向变化示例极端的方向一致的阵风变化 (ECD)极端的方向一致的阵风变化应为 (22)风速应被规定为（23）T = 10 s 是上升时间，.中正常风廓线模型给出了风速图5中对于极端一致阵风的上升风速做了说明.假定风速的上升与方向的改变同时发生，包括 ,定义为：（24）以下为同时改变方向的公式（25）T = 10 s 是上升时间图6和7展示了方向改变量, , 和方向改变 ,函数与时间函数分别为，图6 -ECD的方向改变 图7-瞬时方向改变的示例 极端风切变 (EWS)极端风切变的核算应使用以下风速瞬变。瞬态（正面的和负面的）垂直切变:（26）瞬态水平切变：（27）适用于水平和垂直切变：a= 0,2; = 6,4; T = 12 s; 在关于NTM的方程式（11）中给出是湍流尺度参数 （ 根据方程式 (5)）; D 是转子直径. 应当选择瞬时水平风切变的符号，以防最糟糕的瞬变负载情况的发生。这两个极端风切变不同时应用。图 8 极端的正面和负面垂直风切变示例，开始之前的风廓线(t = 0, 虚线) ，在最大切力 (t = 6 s, 实线). Figure 9 转子顶部和底部的风速示例，分别说明了瞬时正切力6.4 其他环境条件除了风力条件以外，其他环境（气候）条件能通过热，光化学，腐蚀，机械，电力和其他物理作用影响风机的安全和完整性。此外，气候条件的组合可能会增加他们的影响。应至少考虑下面的其他环境条件,并在设计文件中说明由此产生的后果: 温度;湿度; 空气密度 太阳辐射; 雨，冰雹, 雪 和冰; 化学活性物质;机械放射性粒子; 盐度; 闪电;地震.离岸环境需要进一步审议。考虑到的气候条件应该以代表值或限制性变量条件进行界定。选择设计值时应考虑气候条件同时发生的概率。气候条件变化的正常范围内，在相对应1年的复发周期内不得影响风机设计的正常运行。除非存在相关性，其他极端环境条件（据6.4.2）应与正常风力条件（6.4.1）相结合。其他正常环境条件应该考虑其他的正常环境条件值: 环境温度范围 10 C to +40 C; 相对湿度高达95 %; 大气含量相当于没有别污染的内陆大气(见 IEC 60721-2-1);太阳照射强度1 000 W/m2; 空气密度1,225 kg/m3.当设计者指定了更多的外部条件，设计文件中应说明其参数和值并且符合IEC 60721-2-1要求。6.4.2 其他极端环境条件风机设计需要考虑的其他极端环境条件有温度，光，冰和地震(见11.6评估地震条件). 温度标准风机类别的极端温度范围至少在20 C 与 +50 C之间 光10.6中规定的防雷条款可以当作适合标准风机类别的风机设计。冰标准风机类别对于冰没有最低要求 地震标准风机类别对于地震没有最低要求。对于地震条件和效果的审议情况见11.6和附件C.6.5电力网络条件在风力发电机终端要考虑一下正常情况。当下列参数在规定的范围之内时应用正常电力网络状况。 电压 标称值 (根据 IEC 60038) 10 %.频率 标称值 2 %. 电压失调 负电压序分量的比率不超过2 %. 自动重合周期 首次再次接入的自动重合周期从 到 5 s ，应考虑再次接入的周期为10 s 到90 s。 断电 假定每年发生20次电网故障。一次断电达 被认为是正常情况，断电一周被认为是极端情况。 7 结构设计7.1 概要风机结构承载负荷部件的完整性应核实，可接受的安全性水平应当明确。结构件的极限和疲劳强度须经计算和/或检测来证明风机结构的完整性具有适当的安全水平。结构分析应基于ISO 2394.应采用适当的方法进行计算，设计文件中应提供计算方法的说明。该说明应当包括计算方法的有效性证明或适当核查研究参考。在任何强度校对的测试中，负荷水平应该与7.6中适应特殊载荷的安全因素相一致。 7.2设计方法论应核实极限状态不超过风机设计。按照ISO 2394规定，模型测试和原型测试可以用作代替计算来验证结构设计。7.3 负荷7.3.1到7.3.4中描述的负荷应当被考虑在设计计算中。7.3.1 引力和惯性载荷引力和惯性载荷是静态的，是由于重力，震动，旋转和地震活动引起的动力荷载。7.3.2 空气动力载荷空气动力载荷是静态的，是由于气流和风机静止与运动部分的相互作用而引起的动力载荷。气流依赖于平均风速和通过旋翼机的湍流，转子转速，空气密度，风机部件的气动状态及其交互作用，包括气动弹性效应。7.3.3激发负荷激发负荷由风机的运行和控制产生。包括发电机/变换器的扭矩控制，偏航和倾斜激发负荷和机械制动负荷等很多类。因此在计算反映和负荷时，充分考虑可利用动力的范围是非常重要的。在任何减速情况下，在检测反映和装载过程中，应当考虑温度和老化 特别是机械制动，摩擦范围，弹力或压力对负荷的影响。7.3.4其他负荷例如激发负荷，冲击负荷，冰负荷等可能出现并包含在合适的地方，见11.4。7.4设计状况和负荷情况该条款描述了风机的设计负荷情况，并指定了一个最低数量加以考虑。为了设计，风机的寿命可能表现为风机可能遇到的一系列覆盖最重要情况的设计情况。负荷应当有操作模型组合和其他设计情况决定，例如，明确装配建筑物和维护状况，连同外部条件，所有的负荷情况，只要合适，都可以被考虑在内。组合计算设计负荷情况用来验证风机结构的完整性。正常设计条件和正常或极端的适当外部条件错误设计条件和适当外部条件运输、安装和维护设计条件和适当外部条件如果在极端外部条件和错误条件之间存在关联，两者的结合应当认为是负荷情况。在每个设计情况中应考虑几个设计负荷情况，至少应考虑表2中的设计负荷情况。在表2中，设计