IEC 61400-3 海上风力机设计要求

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1、IEC61400-3风力机－第三部分：海上风力机设计要求1概述IEC61400的这一部分的要求是评估海上风力机场地的外部条件和联合IEC61400-1一起指定确保海上风力机工程完整性的基本设计要求。其目的是提供适当的水平保护风力机在计划使用期那不受任何危险的伤害。这个标准主要关注海上风力机的结构部件的工程完整性，也考虑到子系统例如控制和保护机制，内部电力系统和机械系统。2主要元素概述以下条款中给定了确保海上风力机的结构、机械、电力和保护系统的安全的工程和技术要求。这个要求规范应用于海上风力机的设计、制造、安装

2、和操作和维护手册以及相关质量管理程序，另外也考虑到按照在海上风力机的安装、运行和维护过程中使用的各种惯例制定安全程序。设计方法海上风力机设计过程安全分类普通安全类型：应用于故障结果威胁到人员伤害或其他社会或经济结果。特殊安全类型：应用于安全要求由当地规则决定和/或安全要求由制造商和客户共同决定。质量保证推荐设计系统遵守ISO9001的要求。转子－机舱装配标记以下信息必须显著的标识在转子－机舱装配排上：l制造商和国家l模拟和连续号码l生产年份l参考风速l轮毂高度运行风速范围l运行环境温度范围lIEC风力机分类l

3、风力机终端额定电压l风力机终端频率或在标称值上的变化大于2％时的频率范围。2外部条件概述海上风力机的环境和电网条件可能影响它们的载荷、耐久和运行。为了确保适当的安全和可靠性级别，环境、电网和土壤参数将被考虑到设计中并明白的规定在设计文件里。环境条件被细分为风力条件、海洋条件（海浪、洋流、水深、海水结冰、海洋植物、海底运动和冲刷）和其它环境条件。电力条件涉及电网条件。外部条件在细分为普通和极端外部条件。普通外部条件通常涉及周期性结构载荷条件，极端条件表现为罕见的极端设计条件。设计载荷情况将包括潜在的危机联合这些

4、风力机运行模型和其它设计工况的极端条件。风力机分类对于海上风力机定义风力机分类依照风速和湍流参数保留适当的设计转子－机舱装配。更进一步的分类，S类，被定义为使用设计者和/或客户要求的特殊风力或其它外部条件或特殊安全分类。设计使用寿命至少为20年。风力条件对于载荷和安全考虑的风力政策被分成普通风力条件和极端风力条件。普通风力条件：在风力机普通运行过程中一年中经常发生的风力条件。极端风力条件：1年一遇或50年一遇的风力条件。海洋条件海浪普通海洋状态（NSS）普通海浪高度（NWH）严峻海洋状态（SSS）严峻海浪高度

5、（SWH）极端海洋状态（ESS）极端海浪高度（EWH）减少海水高度（RWH）破坏海浪洋流次表面洋流风力产生的，近表面洋流破坏海浪导致的海浪洋流普通洋流模型（NCM）极端洋流模型（ECM）水深普通水深范围（NWLR）极端水深范围（EWLR）海水结冰海洋植物海底运动和冲刷其它环境条件以下其它环境条件必须被考虑到设计文件中：l空气温度；l湿度；l空气密度；l太阳辐射；l雨水、冰雹、雪和冰冻；l物质化学反应；l微粒机械行为；l盐腐蚀；l雷电；l地震；l水密度；l水温度；l交通。普通其它环境条件l周围空气温度范围为－1

6、0℃到＋40℃；l相对湿度达到100％；l太阳辐射强度为1000；l空气密度为1.225；l水密度为1025；l水温度范围为0℃到＋35℃。极端其它环境条件l温度；l雷电；l冰冻；l地震。电网条件l电压－标称值10％；l频率－标称值2％；l电压不平衡－电压负次序成分比例不超过2％；l自动重新连接系统－第一次的自动重新连接周期为0.5到1s，第二次的时间为10到90s。l储运损耗－电网储运损耗被假定为每年20次。6h的储运损耗为普通条件。3个月的储运损害将被考虑为极端条件。1结构设计概述结构分析基于ISO239

7、4。设计方法论载荷重力和惯性载荷气动载荷冲击载荷水力载荷海水冰冻载荷其它载荷设计工况和载荷情况对于设计目的，通过设置包括所有的海上风力机能经历的重要条件设计工况来描述海上风力机的有效期。载荷情况将由运行模式或其它设计工况的联合决定，例如包括外部条件的特殊装配、吊装或维护条件。在合理概率下发生的所有相关载荷都将联合控制和保护系统的行为一起考虑。用来检验风力机结构完整性的设计载荷情况应该结合以下情况计算：l普通设计工况和适当的普通或极端外部条件；l故障设计工况和适当的外部条件；l运输、安装和维护设计工况和适当外部

8、条件。如果极端外部条件和故障工况关联存在，两者的实际联合将被考虑为一个设计载荷情况。发电发电加发生故障或电网丢失条件启动普通停机紧急停机待机（停止或空转）待机加故障条件运输、安装、维护和修理海水结冰设计载荷情况载荷和载荷影响计算载荷和载荷影响计算将被执行使用适当的方法正确的考虑海上风力机的结构动态反应联合相关外部条件。适当的水力载荷计算水力载荷计算海水结冰载荷其它要求最终极限状态分析方法部分安全因素