2019風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則

風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則（

第

2

版）目錄第

1

章 風力機的概念

………

11.

1 引言……

11.

2 概念……

11.

2.1

垂直軸風力機

………

21.

2.2

水平軸風力機

………

21.

2.3

風輪葉片的數(shù)目

……

31.2.4

功率控制……………31.

3 經(jīng)濟性

…………………

41.

4 出力……

51.4.1

功率曲線……………51.4.2

年發(fā)電量……………61.

5 結(jié)構(gòu)與尺寸……………

71.

6 未來概念

………………

8參考文獻

………

8第

2

章 安全性與可靠性

……

92.

1 安全理念

………………

92.

2 系統(tǒng)安全性與運行可靠性

………

102.

2.1

控制系統(tǒng)……………

102.

2.2

保護系統(tǒng)……………

122.

2.3

制動系統(tǒng)……………

132.

2.4

失效模式和效果分析………………

132.

2.5

失效樹分析…………

142.

3 結(jié)構(gòu)安全性

…………

162.

3.1

極限狀態(tài)……………

162.

3.2

失效概率與結(jié)構(gòu)可靠性的其他度量措施………………

172.

3.3

結(jié)構(gòu)可靠性方法……

182.

3.4

標準格式、

特征值與部分安全因子…………………

182.

3.5

標準校驗……………

192.

3.6

軸向加載鋼塔實例…

202.

3.7

FRP

葉根的彎曲疲勞實例…………

212.

3.8

用于驗證的試驗與計算……………

232.

3.9

檢查與檢查間隔……

232.

4 機械系統(tǒng)的安全性

…

242.

5 勞動安全……………

242.

5.1

運輸、

安裝與調(diào)試…

252.

5.2

正常運行……………

252.

5.3

服務(wù)、

維護與修理…

252.

6 規(guī)程與標準

…………

26參考文獻……

26第

3

章 外部條件

……………

283.

1 風條件…………………

283.1.1

10min平均風速……283.

1.2

風速的標準偏差……

303.

1.3

湍流強度……………

313.

1.4

橫向和垂直方向的湍流……………

333.

1.5

隨機湍流模型………

333.

1.6

風切變………………

353.1.7

風向…………………383.

1.8

瞬時風條件…………

393.

1.9

極端風———陣風

……

393.1.10

場址評估…………423.

2 其他外部條件………

443.2.1

溫度…………………443.

2.2

空氣密度……………

453.2.3

濕度…………………453.

2.4

輻射和紫外線………

463.2.5

冰……463.

2.6

雨、

雪和冰雹………

463.

2.7

大氣侵蝕和磨損……

463.2.8

地震…………………473.2.9

雷電…………………47參考文獻

……

49第

4

章 載荷…………………

514.

1

載荷工況……………

514.

1.1

設(shè)計條件……………

514.1.2

風況…………………514.

1.3

設(shè)計載荷工況………

524.

2

載荷類型……………

53Ⅵ4.

2.1

慣性載荷及引力載荷………………

544.

2.2

氣動載荷……………

554.

2.3

功能性載荷…………

564.

2.4

其他載荷……………

564.

3 氣彈載荷計算

………

564.

3.1

模型元素……………

574.

3.2

載荷預(yù)測的氣彈模型………………

654.

3.3

氣動數(shù)據(jù)的評估……

654.

3.4

特殊考慮……………

664.

4 載荷分析與合成

……

724.

4.1

疲勞載荷……………

724.

4.2

極限載荷……………

764.

5 簡化載荷計算

………

804.

5.1

參數(shù)化經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀?/p>

804.

5.2

簡化載荷的基礎(chǔ)……

804.

5.3

準靜態(tài)法……………

814.

5.4

極端載荷的峰值系數(shù)方法…………

834.

5.5

參數(shù)化載荷譜………

834.

6 特定場址的設(shè)計載荷………………

864.

7 除風外其他原因引起的載荷

……

864.

7.1

波浪載荷……………

874.

7.2

潮汐載荷……………

914.

7.3

覆冰載荷……………

924.

7.4

地震載荷……………

944.

8 載荷疊加

……………

94參考文獻

……

95第

5

章 風輪…………………

985.

1 葉片……

985.

1.1

葉片的幾何形狀……

985.

1.2

設(shè)計載荷……………

995.

1.3

葉片材料……………

995.1.4

制造技術(shù)…………1015.

1.5

葉片設(shè)計和制造的質(zhì)量保證

……

1025.1.6

強度分析…………1035.1.7

葉尖撓度…………1055.1.8

雷電保護…………1065.1.9

葉片試驗…………1065.1.10維護………………

1085.

2 輪轂…………………

1085.

2.1

設(shè)計載荷的確定

…

1095.2.2

強度分析…………1095.

2.3

螺栓連接分析

……

110目 錄5.2.4輪轂罩……………

1105.2.5材料………………

1105.2.6標準………………

111參考文獻

……

111第

6

章 機艙…………………

1126.

1 主軸…………………

1126.

1.1

設(shè)計載荷的確定

…

1126.1.2

強度分析…………1126.1.3

疲勞強度…………1136.1.4

極限強度…………1176.

1.5

主軸與齒輪的連接

………………

1186.1.6材料………………

1186.1.7標準………………

1196.

2 主軸承

………………

1196.

2.1

設(shè)計載荷的確定

…

1216.

2.2

軸承型式的選擇

…

1216.

2.3

運行及環(huán)境條件

…

1216.

2.4

密封、

潤滑及溫度

………………

1226.

2.5

額定壽命計算

……

1236.

2.6

主軸的連接

………

1246.2.7軸承箱……………

1246.

2.8

與底座的連接

……

1246.2.9標準………………

1246.

3 主齒輪箱

……………

1246.3.1

齒輪類型…………1246.

3.2

載荷及承載能力

…

1286.

3.3

規(guī)程及標準

………

1316.3.4潤滑………………

1326.

3.5

材料和試驗

………

1336.

4 聯(lián)軸器

………………

1366.

4.1

法蘭聯(lián)軸器

………

1366.

4.2

收縮過盈聯(lián)軸器

…

1366.4.3鍵連接……………

1366.

4.4

扭轉(zhuǎn)彈性聯(lián)軸器

…

1366.

4.5

齒形聯(lián)軸器

………

1366.

5 機械制動

……………

1376.

5.1

制動的形式

………

1376.

5.2

制動盤與制動片

…

1376.

5.3

制動力矩次序

……

1376.

6 液壓系統(tǒng)

……………

1386.6.1布置………………

1396.6.2蓄能器……………

139Ⅶ風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則6.6.3閥…………………

1396.

6.4

保護系統(tǒng)中的應(yīng)用

………………

1396.6.5

其他規(guī)定…………1406.

6.6

規(guī)程與標準

………

1406.

7 發(fā)電機

………………

1416.

7.1

發(fā)電機的形式

……

1416.7.2

氣候要素…………1426.7.3

安全要素…………1426.

7.4

冷卻與密封等級

…

1436.7.5振動………………

1436.7.6超速………………

1446.7.7過載………………

1446.7.8材料………………

1446.

7.9

發(fā)電機的制動

……

1456.7.10壽命………………

1456.

7.11

發(fā)電機試驗

………

1456.

8

機架…………………

1466.

9 機艙罩

………………

1466.

10 偏航系統(tǒng)

…………

1466.

10.1

設(shè)計載荷的確定

…

1476.

10.2

偏航驅(qū)動

…………

1496.

10.3

偏航齒圈

…………

1496.

10.4

偏航制動

…………

1496.

10.5

偏航軸承

…………

1506.

10.6

偏航誤差及控制

…

1536.10.7扭纜………………

1536.

10.8

特殊的設(shè)計考慮

…

153參考文獻

……

153第

7

章 塔架…………………

1557.

1 載荷工況

……………

1567.

2 設(shè)計載荷

……………

1567.

3 塔架的一般性確認

………………

1567.

3.1

動力學(xué)響應(yīng)和共振

………………

1567.

3.2

關(guān)鍵的葉片撓度分析

……………

1577.

4 管式塔架

……………

1587.

4.1

載荷及響應(yīng)

………

1587.4.2

極限載荷…………1597.4.3

疲勞載荷…………1597.

4.4

渦誘導(dǎo)的振動

……

1607.4.5

焊接接頭…………1607.

4.6

門和機艙口附近的應(yīng)力集中

……

1617.

4.7

穩(wěn)定性分析

………

1627.4.8

法蘭連接…………1637.4.9

腐蝕防護…………1647.

4.10

誤差及規(guī)定

………

1647.

5 進入口及工作環(huán)境

………………

1647.

6 塔架載荷計算的例子

……………

1657.

6.1

載荷及響應(yīng)

………

1657.

6.2

正常輸出功率情況下極限載荷的出現(xiàn)………………

1667.

6.3

極限載荷———停機

………………

1677.6.4

疲勞載荷…………168參考文獻

……

170第

8

章 基礎(chǔ)…………………

1728.

1 土壤研究

……………

1728.1.1概述………………

1728.

1.2

對基于重力基礎(chǔ)的建議

…………

1748.

1.3

對樁基礎(chǔ)的建議

…

1748.

2 重力基礎(chǔ)

……………

1748.

2.1

承載力公式

………

1758.

3 樁支撐基礎(chǔ)

…………

1788.3.1群樁………………

1798.

3.2

軸向樁阻力

………

1808.

3.3

橫向加載的樁

……

1828.

3.4

嵌入式樁帽的土壤阻力

…………

1858.

4 基礎(chǔ)剛度

……………

1868.

5 加強混凝土的性能………………

1918.5.1疲勞………………

1918.5.2裂縫………………

1928.5.3實施………………

1938.

6 海上應(yīng)用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)概念的選擇…………………

1938.6.1

概念介紹…………1938.6.2

單樁基礎(chǔ)…………1948.

6.3

三角樁基礎(chǔ)

………

199參考文獻

……

204第

9

章 電氣系統(tǒng)

…………

2069.

1 電氣部件

……………

2069.1.1發(fā)電機……………

2069.1.2

軟起動器…………2089.1.3

電容器組…………2089.1.4變頻器……………

2099.

2 風力發(fā)電機組構(gòu)造………………

210Ⅷ9.

3 電能質(zhì)量與并網(wǎng)…

2129.

4 電氣安全

……………

2139.

5 風電場并網(wǎng)

…………

213參考文獻

……

214第

10

章 手冊………………

21610.1 用戶手冊

…………

21610.2 服務(wù)和維護手冊

…

21610.

3

安裝手冊…………

216參考文獻

……

217第

11

章 試驗與測量………

21811.

111.

2功率特性測量

……

218載荷測量

…………

22011.3 控制和保護系統(tǒng)的試驗

………

22011.4 電能品質(zhì)的測量

…

22011.

5

葉片試驗…………

22011.6 噪聲測量

…………

220參考文獻

……

221附錄……………

222附錄

A 螺栓連接

…………

222A.

1 螺栓標準化…………

222A.

2 強度…………………

222A.

3 沖擊強度……………

223A.

4 表面處理……………

223A.

5 S-N曲線……………

223A.

5.1

結(jié)構(gòu)鋼規(guī)范中的

S-N

曲線………

225A.

5.2

允許表面壓力

……

226A.

6 預(yù)拉伸

………………

227A.

6.1

防松安全性

………

229A.

7 螺紋孔的最小深度

………………

230A.

8 螺栓力的分析

……

230A.

8.1

螺栓的剛度

………

231A.

8.2

配合零件的剛度

…

231A.

8.3

力三角形

…………

232A.

9 承受剪切的連接

…

233A.

10A.

11A.

12A.

13承受拉伸載荷的螺栓

…………

236承受拉伸和剪切載荷的螺栓………………

236螺栓連接的實施…

236規(guī)程與標準

………

236目 錄參考文獻

……

237附錄

B 經(jīng)驗方法

…………

238B.

1 載荷

…………………238B.1.1

風輪載荷…………238B.1.2

疲勞載荷…………238B.

2 風輪

…………………238B.

3 機艙

…………………239B.3.1主軸………………

239B.

4 噪聲

…………………239參考文獻

……

239附錄

C 疲勞計算

…………

240C.

1 應(yīng)力范圍

……………

240C.

2 斷裂力學(xué)

……………

240C.

3 S-N曲線……………

241C.

4 Palmgren-Miner

準則………………

242C.

5 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞

…

243C.

6 結(jié)構(gòu)鋼的特征

S-N

曲線

…………

244C.

7 鍛造和軋制鋼材的特征

S-N曲線

…………………244C.

8 復(fù)合材料

S-N

曲線

………………

245C.

9 其他形式的疲勞評估

……………

246參考文獻

……

246附錄

D 有限元方法

（

FEM）

計算

……

248D.

1 分析形式……………

248D.

2 ?；?/p>

249D.2.1模型………………

249D.2.2元素………………

249D.2.3

邊界條件…………252D.2.4載荷………………

252D.

3 記錄…………………

253D.3.1模型………………

253D.3.2結(jié)果………………

254附錄

E

材料特性…………

255E.

1 鋼……255E.1.1結(jié)構(gòu)鋼

……………255E.1.2合金鋼

……………256E.

2 鑄鐵…………………

256E.

3 強化玻璃纖維

……

256E.

3.1

玻璃鋼合成塑料

…

256E.

4 混凝土

………………

257Ⅸ風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則E.4.1

力學(xué)性能…………257參考文獻

……

258附錄

F

名詞與定義………

259參考文獻

……

264附錄

G 換算及表格

………

265G.

1 英制/

米制換算

……

265G.

3G.

2 空氣密度與溫度

…

265空氣密度與高度

…

265G.

4 瑞利風速分布

……

266Ⅹ第

1

章 風力機的概念圖

1-1

多葉片風力機1.

1 引言風為船、

磨房、

水泵、

脫粒機等提供動力，

所有這些都是古代從風中獲取動力的例子。伴隨機械的發(fā)展和技術(shù)的進步，

特別是

20

世紀最后

10

年，

出現(xiàn)了高效率從風中獲取能量的機械。

現(xiàn)代

“

風力機”

被用作帶有旋轉(zhuǎn)葉片，將風中的動能轉(zhuǎn)換成有用能量機器的通用名詞。20 ，世紀初 風力機的設(shè)計主要受處理載荷的三種基本理念控制：

①承受載荷；

②減小或避免載荷；

③通過機械、

電氣或兩者聯(lián)合作用的方式來控制載荷。

在這個發(fā)展過程中，

許多風力機設(shè)計看到了光明的未來，

包括裝有一只、

兩只、

三只或多只葉片，

繞水平和垂直軸旋轉(zhuǎn)的水平軸風力機、

垂直軸風力機，

如圖

1-1

所示?，F(xiàn)代風力機從早期設(shè)計進化而來，

可以分成帶兩只或三只葉片、

水平軸、

上風向風力機。

今天，

選擇雙葉片還是三葉片，

純粹是氣動效率、

復(fù)雜性、

成本、

噪聲以及審美上的比選平衡問題。風力機設(shè)計上另外一些關(guān)鍵因素包括風氣候、

風輪類型、

發(fā)電機形式、

載荷及噪聲的降低與控制方法。

受運行地區(qū)及市場環(huán)境的影響，

現(xiàn)在的趨勢是低成本、

兆瓦級和輕型的風力機。

迄今為止以定轉(zhuǎn)速運行的風力機占主流一，

但變轉(zhuǎn)速風力機由于可以優(yōu)化能量捕捉、

降低載荷、

得到更好品質(zhì)的能量、

采用先進的功率控制技術(shù)而應(yīng)用越來越普遍。1.

2 概念早期的風力機設(shè)計包括多葉片設(shè)計，

這些風力機的風輪都具有較高的密實度，

也就是葉片面積與掃略面積之比較大。這樣高密實度風輪的缺點是在極端風速，

如颶風情況下，

會產(chǎn)生過量的力。

為了限制在極端風速情況下出現(xiàn)這種不希望的效應(yīng)，

同時增加效率，

現(xiàn)代風力機采用較少、

較長、

較瘦一

目前，

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，

用于并網(wǎng)發(fā)電用的變轉(zhuǎn)速恒頻風力發(fā)電機組已占主流。

———譯者注1圖

1-2

垂直軸風力機風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則的葉片，

也就是盡可能選的密實度。

為了對這種較瘦的葉片進行補償，

現(xiàn)代風力機在較高的葉尖速度下運行。1.

2.

1 垂直軸風力機垂直軸風力機

（

VAWT）

如圖

1-2

所示，

帶有C為是風力機的未來。典型的水車允許水從切向流經(jīng)與旋轉(zhuǎn)軸垂直的水輪。

垂直軸風力機的工作介質(zhì)是空氣，

雖然原理上與水平軸一樣，

但它要求更復(fù)雜的設(shè)計，

否則它就不可能在效率方面超過螺旋槳型風力機。垂直軸風力機的主要優(yōu)點是它的發(fā)電機和齒輪箱放在地面，

很容易維護，

也不需要偏航機構(gòu)。

缺點是效率太低，

而且僅為了更換主軸承，

就需要拆卸整個風力機。

此外，

它的風輪距離地面很近，可獲取的風資源少。1.

2.

2 水平軸風力機圖

1-3

三葉片上風向水平軸風力機水平軸風力機

（

HAWT）

如圖

1-3

所示，

是今天最常見的風力機形式。

事實上今天所有并網(wǎng)型商業(yè)風力機都是安裝在垂直塔架頂部水平軸上的螺旋槳型風力機。

與垂直軸風力機運行模式不同，

水平軸風力機需要對中風向，

從而讓風平行于旋轉(zhuǎn)軸流過。

水平軸風力機有上風向和下風向之分。

上風向風力機，

風輪在垂直塔架的前方迎著風，

其優(yōu)點是避免了由于塔架存在所產(chǎn)生的陰影效應(yīng)。

上風向風力機需要偏航機構(gòu)以保證風輪軸與風向的對中。

下風向風力機，

風輪放置在塔架的背風側(cè)，

這種設(shè)計最大的缺點是風輪經(jīng)過塔架陰影所造成的功率波動增加了疲勞載荷。

從理論上講，

下風向風力機可以不用偏航機構(gòu)，

機艙可以被動地追蹤風向。

但是，

這可能會誘導(dǎo)回轉(zhuǎn)載荷，

而且如果風輪被動地向一個方向偏轉(zhuǎn)太長的時間，

可能導(dǎo)致動力電纜扭絞。

而對于較大的風力機，

采用機械集電環(huán)來解決這個問題尤其困難。

上風向風輪需要更好的剛性以保證風輪葉片和塔架的間隙，

而下風向風輪可以更有彈性。

后者由于這種可能性可以相應(yīng)地減少重量，

減少作用在塔架上的載荷。

今天運行的風力機絕大多數(shù)都是上風向風力機。2圖

1-4

三只、

二只和一只葉片風力機第

1

章

風力機的概念1.

2.

3 風輪葉片的數(shù)目三葉片風力發(fā)電機組是現(xiàn)代風力發(fā)電機組中最常見的。

帶上風向風輪、

異步發(fā)電機、

主動偏航的風力發(fā)電機組通常就是所謂的

“

丹麥概念”

風力發(fā)電機組。

而

“

丹麥概念”

風力發(fā)電機組已經(jīng)逐漸成為評價其他概念風力發(fā)電機組的標準。相對于三葉片概念，

雙葉片和單葉片概念

（

見圖

1-4

）

也有它們的優(yōu)點，

可以節(jié)約成本減少風輪的重量。然而，

使用的葉片越少，

旋轉(zhuǎn)速度就越高，

或者葉片弦長就越長，

以保證與同尺寸的三葉片風力機具有同樣的出力。

采用單葉片或雙葉片還會由于慣性的變化導(dǎo)致載荷的波動，

這取決于葉片是在水平還是垂直位置，

以及葉片位于上端及下端位置時風速的變化。因此，

通常雙葉片和單葉片概念都有所謂的蹺鉸式輪轂，

此時風輪是鉸接在主軸上的。這種設(shè)計允許風輪蹺轉(zhuǎn)以消除部分不平衡載荷。

單葉片風力機不如雙葉片風力機用得廣泛，

主要是因為轉(zhuǎn)速越高噪聲越大，

同時還有視覺美觀的問題，

需要平衡重塊來平衡風輪葉片。2.4 功率控制風力機設(shè)計要盡可能便宜地產(chǎn)生電能。

為了這個目的，

風力機一般設(shè)計成在

15m

/

s

風速附近產(chǎn)生最大的功率輸出。

它不能設(shè)計成在強風時才產(chǎn)生最大功率，

因為這樣的強風通常是很少見的。

而且在某些強風工況下，

需要費棄掉部分過多的能量以避免損壞風力機。

因此風力機需要功率控制，

這種功率控制可以分為不同概念的兩類：低風速下的功率優(yōu)化；高風速下的功率限制。這樣的分類按照達到最大功率輸出的風速來劃分，

典型的風速是

15m

/

s?；旧嫌腥N方法來進行功率控制：

1）失速控制；變槳控制；主動失速控制。對于失速控制風力機，

葉片是通過螺栓以固定的角度安裝在輪轂上的。

失速現(xiàn)象用于在風速過高時限制功率輸出。

原理是通過設(shè)計葉片的幾何形狀來達到，

在風速超過選定的臨界值時，

在葉片的下風向側(cè)產(chǎn)生流動分離。

風力機的失速控制要求風輪葉片的正確整形，

以及正確設(shè)定相對于風輪平面的葉片角度。

這種方法的缺點是，

低風速時效率太低，

并且由于空氣密度及電網(wǎng)頻率變化，

造成不能起動和最大穩(wěn)定功率狀態(tài)點的變化。對于變槳控制風力機，

葉片可以轉(zhuǎn)動，

調(diào)整葉片弦與平行風向的角度。

功率輸出隨時監(jiān)測，

一旦太高，

葉片就被稍稍轉(zhuǎn)出風流以減少所產(chǎn)生的功率。

一旦風速降下來，

葉片又被轉(zhuǎn)3風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則回來。

風力機的變槳控制要求設(shè)計確保葉片被偏轉(zhuǎn)精確的角度，

以優(yōu)化所有風速下的出力。現(xiàn)今，

風力機的變槳控制同風輪的變轉(zhuǎn)速一起采用。

這種控制形式的優(yōu)點是它有很好的功率控制，

在高風速情況下，

出力的平均值保持在發(fā)電機的額定值附近，

缺點是變槳機構(gòu)自身的復(fù)雜性以及在高風速情況下的功率波動。主動失速控制風力機類似于變槳風力機，

它也有變槳葉片。

低風速時，

主動失速控制風力機像變槳控制風力機那樣運行。

高風速時，

它將向變槳控制風力機相反的方向轉(zhuǎn)動葉片，

強迫葉片失速。

這樣可以得到相當準確的出力控制，

使得在所有高風速情況下，

風力機在額定功率下運行成為可能。

這種控制方式還有一個優(yōu)點，

就是可以補償空氣密度的變化。圖

1-5

給出了一臺風力機的等功率曲線族，

它是葉片安裝角及平均風速的函數(shù)。

變槳控制和主動失速控制的范圍是以風輪平面的葉片安裝角為0°

進行區(qū)分的。

在低風速時，

風力機的優(yōu)化運行在

0°附近。

在高風速時，

如果葉片安裝角不相應(yīng)進行調(diào)整，

風力機將出現(xiàn)過載。

變槳控制葉片是正向變槳也就是進氣邊轉(zhuǎn)向風流，

而主動失速控制葉片是負向變槳也就是出氣邊轉(zhuǎn)向風流。

功率控制，

特別是高風速下的功率限制，

兩種控制方法的理想方式在圖1-5

中用虛線表示，

虛線示出了一臺額定功率為

400kW

的三葉片風力機如何從低風速

0°葉片安裝角的運行狀態(tài)過渡到高風速下沿等功率曲線族的功率限制狀態(tài)。

此例中，

額定功率在風速約為

12m

/

s

時達到。圖

1-5

風力機在一定轉(zhuǎn)速下的等功率曲線族與葉片安裝角和平均風速的關(guān)系1.

3 經(jīng)濟性理想的風力機設(shè)計并不單單由技術(shù)反映，

而是由技術(shù)和經(jīng)濟綜合體現(xiàn)。

風力機制造商希望優(yōu)化風力機，

以便風力機能夠以盡可能低的單位電能成本提供電能。

從這個意義上講，

沒有必要優(yōu)化最大的年發(fā)電量，

否則會使風力機非常昂貴。

由于能量輸入

（

風）

是沒有成本4圖

1-6

功率—效率曲線第

1

章

風力機的概念的，

對風力機的優(yōu)化應(yīng)該是每千瓦時耗費的成本較低。風輪與發(fā)電機的尺寸在很大程度上取決于風速的分布以及預(yù)計場址的風能潛力。

大型風輪帶小型發(fā)電機可以在一年的許多時間里都能發(fā)電，

但是它只能捕捉潛在風能中的很少一部分。

大型發(fā)電機在高風速情況下具有很高的效率，

但是在低風速情況時卻效率很低。

某些時候，

有效的辦法是帶兩個不同額定功率的發(fā)電機。1.

4 出力對不同

“

丹麥概念”

風力機的研究表明，

以單位風輪面積

（

m2

）

每年產(chǎn)生的能量表示的特定出力性能[（

kWh

/

m2

）

/

年]

與風輪的尺寸無關(guān)，

參見參考文獻

[4]。因此，

在評價風力機成本時主要考慮的是單位面積風輪功率

（

kW

/

m2

）

及單位面積成本

（

cost

/

m2

風輪），

結(jié)合預(yù)計的服務(wù)壽命、

成本及可利用率。

可利用率是風力機產(chǎn)生功率的時間，

或者準備產(chǎn)生功率的時間，

一般商用風力機的可利用率是

98%

。因此影響出力的主要因素是風輪尺寸，

其次是控制原理，

如失速控制或變槳控制，

單、雙速及變轉(zhuǎn)速。1.

4.

1 功率曲線任何形式的風力機所產(chǎn)生的功率可以表示為P=ρV3

ACP2式中

P———輸出功率；ρ———空氣密度；V———自由風速；A———風輪面積；CP

———效率因子。效率因子

CP

包括機械效率

ηm

、

電氣效率ηe

以及空氣動力效率。

所有三個因子分別取決于風速和所產(chǎn)生的功率。

機械效率ηm

主要取決于齒輪箱內(nèi)的損失，

典型的是

0.

95

到滿負荷的0.

97。

電氣效率包括發(fā)電機的損失和電氣回路的損失。

對于異步發(fā)電機，

通常滿負荷時

ηe

=0.

97

～

0.

98。

最大可能的空氣動力效率為

16

/

27≈0.

59，

它在風力機將風速減少到自由來流風速的

1

/

3

時達到

（

Betz

定理）。所產(chǎn)生的功率隨風速而變，

這可以從圖

1-6功率曲線中看出，

圖形的形狀根據(jù)不同的概念稍有變化。

假定恒定的效率（

如恒定的尖速比）

圖形基本保持三次多項式直到額定風速達到額定功率，

在這一點功率被整定，

或者通過葉片失速或者通過葉片變槳使功率近似保持常量。

功率曲線和效率曲線通常被表示在同一張圖上，

如圖

1-6

所示，

一邊表示功率，

一邊表5風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則示效率。圖

1-7

給出了兩種風力機的控制功率曲線：

①失速控制，

定轉(zhuǎn)速；

②變槳控制，

變轉(zhuǎn)速。圖

1-8

威布爾密度函數(shù)圖

1-7

兩種型式風力機的控制功率曲線效率因子

CP

一般在風速為

7

～

9m

/

s

時達到最大值，

且一般不超過

50%

。

電功率一般在風速為

14

～

16m

/

s

時達到風力機的額定功率。丹麥的標準程序同

IEC

風力機分類系統(tǒng)一樣，

功率曲線要求通過測量確定。1.

4.

2 年發(fā)電量風速分布常常用威布爾

（

Weibull）

分布來表示，

威布爾概率密度函數(shù)可以用圖

1-8

來表示。特定場址的風氣候可以用參數(shù)

A

和

k

來描述，

通過這兩個參數(shù)可以計算

IEC

61400-1

定義的

Vave

，

即aveV =1

+1k■■■■■A

π2k=

2■■AΓ■

■■■■式中 ?！ゑR函數(shù)。在丹麥標準中，

常用于描述風氣候的是粗糙度等級，

在粗糙度等級和平均風速之間有著明顯的關(guān)聯(lián)。對于特定的風力機，

功率輸出由上面所述的功率曲線定義。

通過功率曲線與風速分布的結(jié)合，

確定實際的能量輸出，

通常用年度能量輸出

（

Eyear

）

表示，

即Eyear 0

∫VstopVstart=

N P（u）f（u）du式中

P（

u）

———功率曲線函數(shù)；

f（

u）

———風速分布函數(shù)；

Vstart

———切入風速；Vstop

———切出風速；6第

1

章

風力機的概念N0

———8760h

/

年一。Eyear

除以風輪面積得到另一個特定的功率性能參數(shù)，

它是表示風力機效率的一個常用參數(shù)。另一個表示特定風力機效率參數(shù)是容量系數(shù)，

它定義為一定時間內(nèi)實際的平均功率與額定功率的比值。

假定在一定的風速概率密度分布以及

100%

的可利用率的情況下，

一年內(nèi)由風力機產(chǎn)生的總能量稱為潛在的年能量產(chǎn)出。1.

5 構(gòu)造與尺寸風力機可以以獨立運行的方式、

多臺陣列的方式或者以大規(guī)模的形式安裝。

在

20

世紀80變化，

轉(zhuǎn)到注重一排排彼此相鄰風力機構(gòu)成的風電場所產(chǎn)生的電能上。

在

80

年代早期，

典型的風力機容量大約是額定功率

55kW，

而今天的風力機容量已經(jīng)超過了

2MW。

表

1-1

給出了一些不同塔架高度的風力機額定功率與風輪直徑的情況。表

1-1

典型的風力機尺寸塔架高度/m風輪直徑/m額定功率/kW塔架高度/m風輪直徑/m額定功率/kW222155504875031302255054100035354506058150035

～

4041

～

4450064

～

8072

～

7620004443600851155000對于位置較好的陸上風電場，

風能已經(jīng)是很經(jīng)濟的了。

現(xiàn)在，

海上風電正在變得越來越經(jīng)濟，

海上風能與其他能源技術(shù)比較正變得更加有競爭性。

海上風能正在成為風能中有前途的應(yīng)用，

特別是在人口密度較大的國家，

在陸地上找到合適的場址已經(jīng)非常困難。

在海上，

基礎(chǔ)構(gòu)造成本非常高，

但能量輸出也很大。

現(xiàn)在，

由安裝在水深為15m

的固定基礎(chǔ)上風力機產(chǎn)生的風能被認為是經(jīng)濟的。

圖

1-9

給出了一個早期離岸風電場的例子。圖

1-9

海上風電場一

原書為

8765h

/

年有誤。

———譯者注7風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則1.

6 未來概念迄今為止，

大型風力機主要是沿著本章所描述的概念發(fā)展的。

當然，

風力機設(shè)計及部件的一些新概念也在持續(xù)發(fā)展中，

以滿足風力機發(fā)展的需要。未來概念風力機的一種建議是風力機具有更大的柔性，

其中的一個因素是風力機結(jié)構(gòu)柔性的增加。

圖

1-10

所示的例子顯示了后者是如何構(gòu)思的。

另一個因素是增加傳動鏈的柔性，

如帶變轉(zhuǎn)速的無齒輪箱設(shè)計以及更廣泛地采用電力電子技術(shù)。圖

1-10

柔性風力機概念

（

在待機狀態(tài)葉片收縮成順風狀態(tài)）隨著計算機和傳感器使用的增多，

可以預(yù)見控制系統(tǒng)將具有更大的彈性。

在這方面，

可能從對風力機控制的關(guān)注轉(zhuǎn)換到關(guān)注對風電場的控制。

這種不可避免的發(fā)展對單臺風力機提出了其他一些不同于今天的要求。參

考

文

獻Danish

Energy

Agency，

Technical

Criteria

for

the

Danish

Approval

Scheme

for

Wind

Turbines，

2000.IEC61400-12Windturbinegeneratorsystems，part12：Windturbinepowerperformancetesting，1stedition，1999.IECWT0，IECSystemforConformityTestingandCertificationofWindturbines，

RulesandProcedures，Inter-nationalElectrotechnicalCommission，1stedition，

2001-04.Petersen，H.，

Comparisonofwindturbinesbasedonpowercurveanalysis，HelgePetersenConsult，DarupAs-sociatesLtd.

，

1998.8第

2

章 安全性與可靠性1 安全理念風力機應(yīng)該以這樣一種方式進行設(shè)計制造，

即如果在預(yù)計的服務(wù)壽命期內(nèi)得到正確的使用和維護，

它就能夠在預(yù)計的安全水平下承受假定的載荷并表現(xiàn)出足夠的持久性和堅固性。計算或者計算與試驗相結(jié)合可以用于證明風力機的結(jié)構(gòu)元件，

滿足預(yù)計的安全水平。結(jié)構(gòu)元件預(yù)計的安全水平可以用失效概率要求來表示，

以所謂的風險接受準則作為基礎(chǔ)來確定，

它取決于失效的形式和后果。

失效的形式可以根據(jù)延展性、

備件數(shù)量或結(jié)構(gòu)的冗余程度來描述，

而失效后果可以根據(jù)所包含的自然后果和社會后果來描述。

后果越嚴重，

備件能力的限制越多，

可接受的失效概率就越小。

預(yù)計的安全水平以

2.3

節(jié)詳細描述的安全等級進行標準分級，

以低、

中及高安全等級進行區(qū)別。

安全等級越高，

安全水平要求越嚴格，

可接受的失效概率就越小。風力機配備了控制和保護系統(tǒng)，

它規(guī)定了風力機將要經(jīng)歷的所有可能的設(shè)計狀態(tài)。

為了保證風力機在這個限定的狀態(tài)之內(nèi)，

作為安全理念的一部分，

保護系統(tǒng)應(yīng)該提供足夠高水平的可靠性，

涵蓋在極端事件可能發(fā)生的失效與保護系統(tǒng)可能不能執(zhí)行其任務(wù)之間可能忽視的組合概率。

因此，

保護系統(tǒng)的非冗余結(jié)構(gòu)部件都設(shè)計成了具有很高的安全等級。預(yù)計的安全水平或安全等級的選擇對不同的風力機部件有所不同。

風輪通常設(shè)計成至少應(yīng)具有中等安全等級。

而其他的結(jié)構(gòu)部件，

如塔架、

基礎(chǔ)通常設(shè)計成根據(jù)其失效的可能后果確定其安全等級。

基礎(chǔ)失效的后果可能導(dǎo)致塔架和風輪的失效，

風輪或塔架的失效不一定導(dǎo)致基礎(chǔ)的失效。

對各種結(jié)構(gòu)部件選擇其安全等級，

有效的方法是采用所謂的功能失效順序，

如在失效順序中，

基礎(chǔ)失效是最后一個失效的結(jié)構(gòu)部件。

這個順序是基于風力機結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)失效后果可行性研究得出的。

但是，

風輪通常被設(shè)計成中等或高的安全等級，

而不必遵守上述功能失效原則。

要求風輪設(shè)計成中等或高安全等級，

主要是緣于如果風輪飛出來或風輪失效，

對周圍環(huán)境將造成危險的事故。

在這樣的事故中，

風輪的零部件可能會散落在風力機以外

1km

甚至更遠的范圍內(nèi)。應(yīng)該注意到，

安全性水平常常需要與經(jīng)濟性相平衡。

在

DS472

中，

重點應(yīng)放在安全性上。

然而，

對離岸性風力機，

經(jīng)濟性將不可避免地變得比陸上風力機更為重要，

在考慮安全事項和可接受的安全水平時，

逐漸要多考慮經(jīng)濟性因素。限制狀態(tài)設(shè)計用于達到預(yù)計的安全水平。

常用于確定風力機安全性的限制狀態(tài)有如下

3個：1） ；極限限制狀態(tài)服務(wù)性限制狀態(tài)；事故限制狀態(tài)。針對這個目的，

設(shè)計載荷可以從多個特征載荷乘以幾個部分安全因子得到，

而設(shè)計承載能力可以用特征能力除以幾個其他部分安全因子得到。

部分安全因子主要考慮載荷和材料強9風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則度特征值的不確定性，

結(jié)構(gòu)安全性的確認通過保證設(shè)計載荷或者設(shè)計載荷的組合不超過設(shè)計能力來達到。

在組合載荷的情況中，

應(yīng)該注意總是用一種極端載荷與一個或幾個正常載荷進行組合。

兩個或幾個極端載荷一般并不進行組合，

除非它們之間有一定關(guān)聯(lián)。特征載荷和特征能力是設(shè)計過程中的重要參數(shù)。

用于極限狀態(tài)評估的特征載荷通常是用50是這種選擇對于精確的50

年設(shè)計壽命考慮時并不是必須的，

它更多依據(jù)的是傳統(tǒng)和方便。它也不能認為就保證了

50

年內(nèi)失效不會發(fā)生。

對于疲勞評估，

設(shè)計壽命是必須的，

這一部分內(nèi)容更常見的是考慮風力機

20

年的設(shè)計壽命。

特征能力通常選擇有關(guān)能力分布中較低的分位數(shù)。

設(shè)計中采用的部分安全因子是考慮載荷、

能力方面比所假定的特征值更糟的實際情況。

注意在這里，

有些在標準中規(guī)定的部分安全因子不是真正意義上的安全因子，

而是減少因子。

它考慮了老化效應(yīng)、

尺寸效應(yīng)、

溫度效應(yīng)等。

在設(shè)計表達式中，

它們的作用方式與真正意義上的部分安全因子相同。結(jié)構(gòu)安全是設(shè)計最主要的目標，

重要的是確保用于設(shè)計的載荷及材料的特征值實際上真正達到了。

對于已完工的結(jié)構(gòu)部件，

無損探傷檢查以及車間控制起著很重要的作用。

此時，材料認證也是十分方便的。

一般地，

可以說檢查是安全理念的重要部分，

設(shè)計過程中所作的假設(shè)也需要認證，

如果在風力機的服務(wù)壽命期內(nèi)發(fā)現(xiàn)不正常情況就應(yīng)該采取補救措施。有關(guān)結(jié)構(gòu)安全性和設(shè)計限制狀態(tài)的詳情見2.3

節(jié)。

關(guān)于設(shè)計狀態(tài)和外部條件的組合詳情，

如載荷工況的定義，

見第

4

章。2.

2 系統(tǒng)安全性與運行可靠性風力機配備有控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)，

目的是為了保證風力機的安全運行，

保護風力機不處于帶病工作狀態(tài)。

有些部件將同時在控制和保護系統(tǒng)中起作用，

但是兩者是有區(qū)別的，

控制系統(tǒng)顯示和整定基本的運行參數(shù)，

保持風力機在預(yù)定的運行范圍內(nèi)，

而保護系統(tǒng)是確保風力機在設(shè)計限制之內(nèi)。

保護系統(tǒng)優(yōu)先于控制系統(tǒng)。2.1 控制系統(tǒng)控制用于下述功能：1）

保證自動運行；保證風力機和風向的對中；切入和切出發(fā)電機；控制轉(zhuǎn)速；保護風力機避免出現(xiàn)由超速或強風造成的損壞；探測故障，

警告運行人員需要維護和修理?？刂葡到y(tǒng)通過主動或被動的方式來控制運行風力機，

保證運行參數(shù)在正常限制之內(nèi)。

被動控制用自身的傳感器使用自然力進行動作，

如離心失速或者離心順槳。

主動控制使用電氣、

機械、

液壓或氣壓的方法，

要求傳感器探測決定控制動作所需的變量。

典型的變量和特點包括：1）風輪轉(zhuǎn)速；10第

2

章

安全性與可靠性風速；振動；外部溫度；發(fā)電機溫度；主連接的頻率和電壓；連接的電氣載荷；功率輸出；扭纜情況；偏航誤差；制動磨損?？刂葡到y(tǒng)保證風力機在正常運行范圍內(nèi)，

正常運行范圍應(yīng)通過下列性能和要求來反映：10min ， ， 。輪轂高度處最大的 平均風速

Vmax 即停機風速 在它之下風力機可以運行最大的長期平均額定功率

Pnom

，

它可以理解成風力機在風速范圍

[

Vmin

，

Vmax

]

功率曲線上的最高功率，

其中

Vmin

指風力機的起動風速。最大名義功率

Pmax

，

此時對應(yīng)輪轂高度處

10min

的平均風速不超過最大風速，

即V10min，hub<Vmax

。風力機的最大旋轉(zhuǎn)運行頻率nr，max

。風力機的最大瞬態(tài)旋轉(zhuǎn)頻率nmax

。風速，

在它之下，

風力機可能停止。通過控制系統(tǒng)風力機保持在正常運行范圍內(nèi)，

控制系統(tǒng)激活或解除激活必須的控制包括：1） （ ）；偏航 對中風向葉片角度整定；激活制動系統(tǒng)；電網(wǎng)連接；功率限制；在失去電網(wǎng)或失去電氣負荷時停機。此外，

它必須保證為了檢查、

修理等其他目的，

或者在緊急情況下能夠停機。

控制系統(tǒng)的顯示和它的功能必須被實際的風力機設(shè)計所接受。

風力機控制系統(tǒng)設(shè)計要求有伺服理論的背景，

如處理連續(xù)系統(tǒng)控制的理論?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計對于所遇到的弱電網(wǎng)的情況特別重要。

弱電網(wǎng)對于居民稀少的地區(qū)經(jīng)常會遇到，

這樣的地區(qū)電網(wǎng)能力常常是風力資源開發(fā)的一個限制因素。

這里應(yīng)明確兩個問題：對電能消耗少、

風電輸入多的電網(wǎng)，

提高穩(wěn)態(tài)電壓水平，

使其高于電網(wǎng)最低值。在閃變限制值之上的電壓波動可能來源于由于風波動以及風力機的切入所導(dǎo)致的風功率輸入的波動。上述問題采用所謂的功率控制辦法解決，

它是控制系統(tǒng)的一部分。

功率控制概念意味著對風力機功率進行周期緩沖，

以便對電壓限制進行調(diào)整，

而在電壓較低時，

釋放功率。

這種方法與功率削平相結(jié)合，

以便消除波動，

特別是對超出閃變限制的波動。11風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則2.2 保護系統(tǒng)保護系統(tǒng)有時可以看成是安全系統(tǒng)。

分為機械、

電氣、

氣動保護系統(tǒng)。

當控制系統(tǒng)失效或者其他失效事件發(fā)生時，

保護系統(tǒng)被激活，

此時風力機已經(jīng)不在正常的運行范圍內(nèi)了，

保護系統(tǒng)將把風力機帶回到安全條件并維持風力機在這樣的條件內(nèi)。

一般情況，

要求保護系統(tǒng)有能力把轉(zhuǎn)子從任何一個運行狀態(tài)帶回到停機或空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

在

IEC

標準中有一項附加的要求，

是要將轉(zhuǎn)子從低于年極限風速的任何風速下的危險空轉(zhuǎn)狀態(tài)帶回到完全停機的狀態(tài)，

保護系統(tǒng)的激活水平設(shè)定成不超過設(shè)計極限。保護系統(tǒng)的激活狀態(tài)包括但不僅限于如下事項：

1）超速；發(fā)電機過載或失效；過大的振動；電網(wǎng)失電、

脫網(wǎng)或失去電氣載荷時，

停機失敗；由于偏航，

出現(xiàn)不正常的扭纜。因此，

保護系統(tǒng)至少應(yīng)包括下述監(jiān)視項目：

1）轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)動頻率；發(fā)電機或其他能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)過載；機艙的振動過大；控制系統(tǒng)與安全有關(guān)的功能。由于超速是一個非常嚴重的錯誤，

轉(zhuǎn)動速度監(jiān)測就成為了保護系統(tǒng)監(jiān)測的一個關(guān)鍵要素。保護系統(tǒng)包括：1）

注冊單元；激活單元；制動單元。保護系統(tǒng)包括一個或多個系統(tǒng)

（

機械、

電氣或氣動），

能夠把風輪帶回到停機或空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

在丹麥標準中，

必須至少包括兩套制動系統(tǒng)，

至少有一套氣動操作的制動單元，

見2.

3.

3

節(jié)。為了確保在有人生安全危險時能夠立即將機器停下來，

在所有工作位置都必須有緊急制動按鈕，

它高于控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)。此外，

對于上述狀態(tài)，

保護系統(tǒng)至少應(yīng)滿足下述要求：

1）保護系統(tǒng)必須優(yōu)先于控制系統(tǒng)。保護系統(tǒng)在失電情況下必須是失效安全的。保護系統(tǒng)機構(gòu)中的結(jié)構(gòu)元件必須設(shè)計成高安全等級。保護系統(tǒng)必須有登記錯誤的能力，

并能把風力機帶回空轉(zhuǎn)或者受控的自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)，

所有狀態(tài)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于nmax

。保護系統(tǒng)必須對傳感器、

電子裝置、

電氣裝置、

液壓系統(tǒng)或者執(zhí)行機構(gòu)的單一錯誤有容差設(shè)計，

即系統(tǒng)未探測到的錯誤，

不能妨礙系統(tǒng)探測錯誤的狀態(tài)，

也不能妨礙執(zhí)行其功能。12第

2

章

安全性與可靠性6）

必須保證保護系統(tǒng)的可靠性。

因為保護系統(tǒng)的失效會使運行超出極端運行范圍。保護系統(tǒng)的可靠性可以通過下述方法來保證：

①整個保護系統(tǒng)是失效安全設(shè)計；

②對于保護系統(tǒng)中那些不能設(shè)計成失效安全模式的部件必須是冗余設(shè)計；

③經(jīng)常檢查保護系統(tǒng)的功能，

用風險評估決定檢查的間隔。失效安全是設(shè)計原則，

它通過對結(jié)構(gòu)的冗余或充裕設(shè)計，

確保在結(jié)構(gòu)失效或電源失效的情況下風力機能夠保持在無危險的狀態(tài)。2.3 制動系統(tǒng)制動系統(tǒng)是保護系統(tǒng)的執(zhí)行部分，

制動系統(tǒng)包括：

1）機械制動；氣動制動；發(fā)電機制動。氣動制動系統(tǒng)通常包括葉尖的轉(zhuǎn)動部分或者通?？吹降闹鲃邮俸妥儤刂骑L力機，

把整個葉片沿展向軸轉(zhuǎn)動

90°，

從而導(dǎo)致氣動力和轉(zhuǎn)子力矩相抵消。

此外，

副翼和降落傘也被用作氣動制動。制動系統(tǒng)的可靠性對于確保系統(tǒng)達到它的目的是極其重要的，

基于此，

對不同制動之間、

不同制動零件之間的依賴性要十分清楚。

比如，

如果三只葉片都裝有葉尖制動

（

見圖2-1），

可以預(yù)見三個葉尖制動之間有一定的依賴，

這些制動都具有共同的失效原因，

這會影響三個葉尖制動系統(tǒng)抗失效的整體可靠性。

如果失效概率超過每年

0.0002，

則這些影響應(yīng)該加以考慮。圖

2-1

葉尖制動制動及其制動零件必須抗磨損，

因此要求進行適時監(jiān)測和維護。IEC

61400-1

要求保護系統(tǒng)應(yīng)該包括一個或多個系統(tǒng)，

如機械制動、

電氣制動或氣動制動，

能夠把風輪從任何運行條件帶回到停機或空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

其中至少有一個系統(tǒng)是作用在低速軸上或者在風力機的主軸上的。

這種要求的提出是為了保證有一個制動系統(tǒng)確保失效不會導(dǎo)致風力機的整體失效。DS472

的要求更為嚴格，

它要求至少有兩個失效安全的制動系統(tǒng)。

如果兩個系統(tǒng)不是獨立的，

如有一些零件是公用的，

在公用零件失效時，

風力機就將被自動帶回到完全停機或受控制的空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

而且至少有一個制動系統(tǒng)有氣動制動單元。2.4 失效模式和效果分析失效模式和效果分析是對風力機保護系統(tǒng)的機械、

電氣系統(tǒng)進行定量可靠性系統(tǒng)分析的技術(shù)。

這種分析包括檢測系統(tǒng)的每一個獨立部件，

確定可能的失效模式和其對系統(tǒng)的影響。這種分析基于系統(tǒng)地列出所用零件的工作表，

具體包括：零件名稱；零件功能；13風力發(fā)電機組設(shè)計導(dǎo)則可能的失效模式；失效原因；如何探測失效；失效對系統(tǒng)基本功能的影響；