風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng) 基于安裝在測風(fēng)塔、機艙和整流罩上的風(fēng)杯風(fēng)速儀與超聲波風(fēng)速儀的風(fēng)測量

1GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)基于安裝在測風(fēng)塔、機艙和導(dǎo)流罩上的測風(fēng)設(shè)備的風(fēng)測量IEC61400-50系列規(guī)定了使用儀器測量風(fēng)速（以及相關(guān)的參數(shù)，如風(fēng)向和湍流強度）的方法和要求。對于在IEC61400系列中由其它標準描述的風(fēng)能和風(fēng)力發(fā)電機組技術(shù)（如資源評估和風(fēng)力發(fā)電機組特性測試），要求把這些測量值作為一些評估和測試程序的輸入。本文檔專門適用于安裝在測風(fēng)塔、風(fēng)力發(fā)電機組機艙或風(fēng)力發(fā)電機組導(dǎo)流罩上的測風(fēng)儀器的使用，它們在安裝儀器的位置處測風(fēng)。本文檔排除在遠離的安裝儀器（如垂直廓線或面向前方的激光雷達）地點的某處測風(fēng)的遙感設(shè)備。本文件具體說明如下：a)杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計的分級參數(shù)，使得對于暴露在某個等級的環(huán)境條件中的特定類型和型號的風(fēng)速計，能夠評估其風(fēng)速測量中的不確定度；b)杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計進行分級的程序和要求，例如，分級是某個特定型號和類型風(fēng)速計型式試驗的一部分；c)風(fēng)速計風(fēng)洞校準的程序和要求；d)通過執(zhí)行與其它風(fēng)速計的現(xiàn)場比對，檢查在現(xiàn)場的一個風(fēng)速計的校準的一致性的一種附加的或可選的方法；e)在測風(fēng)塔上安裝風(fēng)速計和其它儀器的要求；f)風(fēng)速測量不確定度的評估；g)報告要求。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容，通過文中的引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO2533:1975標準大氣（Standardatmosphere）ISO3966封閉管道中液體流量的測量-用皮托靜壓管的速度面積法（Measurementoffluidflowinclosedconduits—VelocityareamethodusingPitotstatictube）ISO/IEC指南98-3:2008測量的不確定度第3部分測量中不確定度的表示指南[Uncertaintyofmeasurement—Part3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement(GUM:1995)]注：GB/T27418—2017測量不確定度評定和表示（ISO/IECGuide98-3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1準確度accuracy被測量（物）的測量值與真實值的接近程度。2GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:20223.2數(shù)據(jù)組dataset在連續(xù)時段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)組。3.3距離常數(shù)distantconstant風(fēng)速計的時間響應(yīng)指標。定義為風(fēng)速計顯示值達到輸入風(fēng)速實際值的63%時，通過風(fēng)速計的氣流行程長度。3.4氣流畸變flowdistortion由障礙物、地形變化或其他風(fēng)力發(fā)電機組引起的氣流改變，其結(jié)果是造成測量位置和風(fēng)力發(fā)電機組位置上的風(fēng)速差異。3.5輪轂高度hubheight從地面到風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪掃掠面中心的高度。注:垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組的輪毅高度定義為3.6測量周期measurementperiod用例中收集具有統(tǒng)計意義的重要數(shù)據(jù)的時間段。3.7測量扇區(qū)measurementsector獲取用例所需數(shù)據(jù)的風(fēng)向扇區(qū)。3.8障礙物obstacle阻擋風(fēng)流動，產(chǎn)生氣流畸變的固定物體。3.9功率特性powerperformance風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)電能力的度量。3.10標準不確定度standarduncertainty用標準偏差表示的測量結(jié)果不確定度。3.11測風(fēng)設(shè)備windmeasurementequipment測風(fēng)塔安裝的儀器或遙感設(shè)備。3.12風(fēng)切變windshear風(fēng)速隨高度的變化。3.13風(fēng)切變指數(shù)windshearexponentα風(fēng)速隨高度變化的冪指數(shù)。注:此參數(shù)作為場地標定時風(fēng)切變大小的量度，也可能有其他用途。冪方程為式（1）:3GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022=vh×α……式中：vh——輪轂高度風(fēng)速（m/s）；H——輪轂高度單位米（mvzi——高度zi處的風(fēng)速（m/s）；α——風(fēng)切變指數(shù)。4符號、單位和縮略語4.1下列符號和單位適用于本文件。A風(fēng)輪掃掠面積2]B大氣壓B10min測量氣壓的10min平均Ch皮托管壓頭系數(shù)CQA廣義的氣動扭矩系數(shù)CT推力系數(shù)c參數(shù)的（偏微分）靈敏度系數(shù)cB，i第i個區(qū)間的氣壓靈敏度系數(shù)cd，i第i個區(qū)間的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靈敏度系數(shù)cindex索引參數(shù)的靈敏度系數(shù)ck，i第i個區(qū)間的第k個分量的靈敏度系數(shù)cT，i第i個區(qū)間的溫度靈敏度系數(shù)cV，i第i個區(qū)間的風(fēng)速靈敏度系數(shù)第i個區(qū)間的空氣密度校正靈敏度系數(shù)3/kg]d測風(fēng)塔直徑e離心率F(V)風(fēng)速的瑞利累積概率分布函數(shù)Fα,Y(Fα,Y(α,Y,Uf(kb,ki,kp,vp,…)由于風(fēng)速計包括其安裝管與風(fēng)洞氣流之間的干擾而使用的修正函數(shù)H風(fēng)力發(fā)電機組輪轂高度h障礙物高度I杯式風(fēng)速計轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣性2]KB，t氣壓計靈敏度KB，s氣壓計增益KB，d氣壓計采樣轉(zhuǎn)換KT，t溫度變送器靈敏度KT，s溫度變送器增益KT，d溫度變送器采樣轉(zhuǎn)換Kp，t壓力傳感器靈敏度4GB/TXXXX-XXXX/IECKp，sKp，dkkbkckfki61400-50-1:2022壓力傳感器增益壓力傳感器采樣轉(zhuǎn)換分級值阻塞校正系數(shù)風(fēng)洞校準系數(shù)其他風(fēng)洞的風(fēng)洞校正系數(shù)（僅用于不確定度評估）由于風(fēng)速計（包括安裝管）與測試截面圍護之間的干擾，也包括由于延伸透過圍護的安裝管引起的氣流效應(yīng)而帶來的校正系數(shù)kn風(fēng)速計樣本編號n的分級數(shù)（n=1，?,5或更大）kp由于由風(fēng)速計（包括安裝管）對由皮托管測量的速率干擾而引起的校正因子kp空氣密度的濕度校正Lm測風(fēng)塔桁架相鄰支架間距離L風(fēng)力發(fā)電機組與測風(fēng)設(shè)備之間的距離M每個區(qū)間內(nèi)的不確定度分量個數(shù)MAA類不確定度分量個數(shù)MBB類不確定度分量個數(shù)mVcontrol與Vprimary_est的回歸相關(guān)的斜率mV1和V2之間的回歸的斜率N區(qū)間個數(shù)Nh一年的小時數(shù)，約8760hNi風(fēng)速區(qū)間i內(nèi)10min數(shù)據(jù)組個數(shù)Nj風(fēng)向區(qū)間j內(nèi)的10min數(shù)據(jù)組個數(shù)n采樣間隔內(nèi)采樣數(shù)nh可用的測量高度個數(shù)Pw蒸氣壓力p軸向跳動偏差QA氣動扭矩QF摩擦轉(zhuǎn)矩R風(fēng)輪半徑ra角度測量的有效半徑R0干燥空氣的氣體常數(shù)（287.05）Rd到測風(fēng)塔中心的距離Rw水蒸氣的氣體常數(shù)（461.5）REWS風(fēng)輪等效風(fēng)速RSD遙感設(shè)備r相關(guān)系數(shù)sA類不確定度分量sA風(fēng)洞風(fēng)速時間序列的A類標準不確定度sk，i第i個區(qū)間內(nèi)分量k的A類標準不確定度si第i個區(qū)間內(nèi)合成標準不確定度S測風(fēng)塔實度T絕對溫度TI湍流強度·T10min測量絕對溫度的10min平均值tU風(fēng)速5UdqUiUjqnicUsonicUUuuB，iuciudVS，iuiuindexuk，iuM，cc，iuV，iuVHWiuVM，iuVSclassiuVS，lgtuVS，mnt，iuVS，precal，iuVSuv2，iu(t)ΔuVVaventrolVcontrolVcontrol，iVVcoVnnVnVimaiVprimary_estVV1V2 v v vpveqWDWME61400-50-1:202261400-50-1:2022中心風(fēng)速偏差值等效水平風(fēng)速第i個區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速第j個區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速超聲波風(fēng)速計臨界風(fēng)速風(fēng)速矢量B類標準不確定度分量第i個區(qū)間內(nèi)氣壓的B第i個區(qū)間內(nèi)的功率的合成標準不確定度風(fēng)速信號的數(shù)據(jù)采集的不確定度分量第i個區(qū)間內(nèi)的合成的B類不確定度索引參數(shù)的B類標準不確定度第i個區(qū)間內(nèi)的分量k的B類標準不確定度在寒冷氣候中測量結(jié)果對風(fēng)速計分級的影響第i個區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速的B類標準不確定度uVS，i、uVR，i、或uREWS，i中的一個所用硬件的不確定度與應(yīng)用的方法相關(guān)的不確定度與傳感器的分級相關(guān)的不確定度與來自避雷針的氣流畸變相關(guān)的不確定度與傳感器的安裝相關(guān)的不確定度與預(yù)校準相關(guān)的不確定度與后校準相關(guān)的不確定度風(fēng)速不確定度評估使用普通校準函數(shù)在時間t處由杯式風(fēng)速計測量的風(fēng)速風(fēng)洞風(fēng)速階躍響應(yīng)測量開始時的t0時刻，風(fēng)洞風(fēng)速與杯式風(fēng)速計指示風(fēng)速的差值輪轂高度的年平均風(fēng)速[m/s]參考風(fēng)速計的風(fēng)速第i個區(qū)間內(nèi)的參考風(fēng)速計的風(fēng)速第i個區(qū)間規(guī)格化平均風(fēng)速[m/s]規(guī)格化風(fēng)速[m/s]第i個區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)組j的規(guī)格化風(fēng)速[m/s]第i個區(qū)間內(nèi)的主風(fēng)速計的風(fēng)速估計的主風(fēng)速計風(fēng)速測量風(fēng)速的10min平均值[m/s]來自傳感器1的風(fēng)速來自第2個傳感器的風(fēng)速風(fēng)速橫向分量[m/s]平均氣流風(fēng)速[m/s]參考位置處的平均風(fēng)速測量等效風(fēng)速[m/s]風(fēng)向測風(fēng)設(shè)備6GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022w風(fēng)速垂直分量wi確定偏差包絡(luò)的加權(quán)函數(shù)α冪律風(fēng)切變指數(shù)α皮托靜態(tài)管頭系數(shù)α待測角度（校準值）αCL風(fēng)洞中心線αDigital數(shù)字輸出信號引起的不確定度αdir氣流方向確定中的不確定度αincl.1旋轉(zhuǎn)軸線夾角的影響αitem安裝風(fēng)向傳感器引起的不確定度αincl.2風(fēng)向傳感器位置不正引起的不確定度αsensor參考偏航傳感器校準中的不確定度αset使用風(fēng)向傳感器的指北標記對齊中心線αΩ風(fēng)向傳感器歐姆阻抗確定引起的不確定度εi影響參數(shù)組合i以m/s為單位的偏差εmax，i風(fēng)速范圍內(nèi)任意風(fēng)速區(qū)間的最大偏差[m/s]θ干擾扇區(qū)[?]κ卡爾曼常數(shù)0.4λ葉尖速比λ0CQA=0時的葉尖速比ρ空氣密度[kg/m3]τ為階躍響應(yīng)而確定的時間常數(shù)（下方的階躍響應(yīng)記low，上方的階躍響應(yīng)記作τhigh）ρ0標準空氣密度[kg/m3]ρ10min空氣密度的10min平均值[kg/m3]σP，i第i個區(qū)間內(nèi)中標準化功率數(shù)據(jù)的標準偏差[W]σ10min參數(shù)10min平均的標準偏差σu/σv/σw縱向/橫向/垂直風(fēng)速的標準偏差Φ相對濕度（范圍從0%～100%）ω角速度[s-1]Δpref平均微分壓力5概述本文件定義了使用安裝在測風(fēng)塔、被測風(fēng)力發(fā)電機組機艙（附錄C）以及導(dǎo)流罩（附錄D）上的風(fēng)速計（杯式和超聲波式）等儀器實行測風(fēng)的方法和要求，并且對校準、分級和安裝的要求進行了描述。根據(jù)本文件進行的風(fēng)測量可用于風(fēng)能領(lǐng)域的許多方面，如IEC61400系列其他標準中所述的功率特性測量、場地評估、載荷測量、噪聲測量。應(yīng)參考與風(fēng)測量預(yù)期用例相關(guān)的特定標準，以了解限制和附加信息要求，如功率特性測量時測量高度相對于風(fēng)電機組輪轂中心高度。對于使用地基式遙感設(shè)備（如激光雷達和聲雷達）實行的測風(fēng)，參考IEC61400-50-2[1]。盡管本文件中定義的測風(fēng)主要與風(fēng)速測量相關(guān)，但在附錄A中提供了定義風(fēng)向傳感器校準的程序示例。6杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計分級6.1概述7GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計是可被廣泛用于風(fēng)能相關(guān)測量的測風(fēng)儀器。為了傳遞可追蹤性，風(fēng)速計應(yīng)根據(jù)第8章要求在風(fēng)洞中進行校準。風(fēng)洞中校準是需要在具有平穩(wěn)且低湍流的可控環(huán)境條件下進行。然而在現(xiàn)場測量和運行期間，這些儀器所承受的湍流和環(huán)境條件可能會明顯偏離于風(fēng)洞的校準條件?，F(xiàn)場條件可能會對儀器特性產(chǎn)生顯著影響，并導(dǎo)致儀器的輸出偏離風(fēng)洞校準值。如果確定了現(xiàn)場運行過程中影響參數(shù)的范圍，就可以分析系統(tǒng)偏差并將儀器輸出的偏差納入分級方案。杯式風(fēng)速計測量已知的影響參數(shù)有湍流、氣溫、空氣密度和平均入流角。超聲波風(fēng)速計測量已知的影響參數(shù)有風(fēng)向、入流角和氣溫。這些影響參數(shù)應(yīng)在分級中予以考慮。其他環(huán)境參數(shù)也有可能影響測量儀器。如果已知這些影響參數(shù)會帶來系統(tǒng)偏差，則應(yīng)分析其影響并將其納入分級方案中。此外，還應(yīng)評估所有影響參數(shù)的綜合效應(yīng)。由于影響參數(shù)引起的系統(tǒng)偏差應(yīng)根據(jù)第7章中描述的程序進行分析，從而確定風(fēng)速計類型的分級規(guī)范。應(yīng)至少對某個風(fēng)速計類型的五個樣品進行評估。風(fēng)速計類型改變可能影響輸出結(jié)果，因此需要對風(fēng)速計重新進行評估。當(dāng)風(fēng)速計的幾何形狀、測量原理、用于計算輸出的軟件算法、軟件設(shè)置或支撐結(jié)構(gòu)幾何形狀發(fā)生變化時，需要對其重新進行評估。該分級方法只考慮傳感器正常工作狀態(tài)，不考慮如磨損、故障或結(jié)冰狀態(tài)。6.2分級級別風(fēng)速計的級別依用途分為五級。A、B、C和D這四級基于預(yù)先定義好的地形和氣候范圍（見表1A級和C級應(yīng)用的地形應(yīng)同時符合IEC61400-12-5中要求、以及IEC61400-12-3中的A類地形要求。B級和D級則用于不滿足IEC61400-12-5中要求的地形。B級和D級可用于在IEC61400-12-3中的B類地形。如果測量期間能夠獲得影響參數(shù)的范圍信息，那么就可使用S級。S級是一個特殊的級別，其影響參數(shù)范圍可由用戶定義，參見表1。這能適用于一些特殊的氣候，例如寒冷的氣候條件。如果影響因素的范圍在測量過程中被確定，S級還能用于該測量活動的不確定度估計。參見IEC61400-12-3，S級可用于A類B和C類地形的測量。如11.3.4所列，在確定風(fēng)速運行特性的不確定度時，應(yīng)使用分級數(shù)k。IEC61400-12-5提供了地形評估方法，以評估地形造成的氣流畸變是否顯著。對于杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計的分級，此地形評估支撐了A、B、C和D四級分級的定義。A級：與滿足IEC61400-12-5要求的地形以及與該類地形的一般影響參數(shù)范圍有關(guān)。B級：與不滿足IEC61400-12-5要求的地形相關(guān)聯(lián)以及該類地形的一般影響參數(shù)范圍有關(guān)。C級：與A級相同，但溫度降至-20℃。D級：與B級相同，但溫度降至-20℃。對于偏離A級至D級的地形或氣候，可以指定S級氣候。S級：與偏離A、B、C或D級的條件是相關(guān)的。在此等級中，用戶定義影響參數(shù)的范圍。這可能基于特殊的或用戶定義的地形或氣候條件。6.3影響參數(shù)范圍表1列出了杯式和超聲波風(fēng)速計分級的最小影響參數(shù)范圍要求。6.4杯式和超聲波風(fēng)速計的分級風(fēng)速計的分級是由校準值(根據(jù)第8章校準)的系統(tǒng)偏差數(shù)值確定的，其中系統(tǒng)偏差則由在影響參數(shù)范圍內(nèi)變化的值來確定。對于超聲波風(fēng)速計和定向敏感杯式風(fēng)速計，應(yīng)為這類儀器定義一個參考方向用于第8章中的校準。對于與每個參數(shù)的最小和最大值之間相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，應(yīng)推導(dǎo)出其系統(tǒng)偏差。風(fēng)速計樣本數(shù)n的分級號kn應(yīng)被確定為風(fēng)洞校準值的最大系統(tǒng)偏差，并以風(fēng)速函數(shù)加權(quán)εiεwnεwn式中：……8GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022kn——風(fēng)速計樣本數(shù)n的級數(shù)（n＝1，…，5或更多）；wi——定義偏差包絡(luò)的加權(quán)函數(shù)，單位為米每秒（m/s），參見式（3）；8i——對于影響參數(shù)組合i的偏差，單位為米每秒（m/s）。加權(quán)函數(shù)wi平均計算絕對偏差和相對偏差影響：wi=5ms+0.5×Ui……(3)式中：i——影響參數(shù)組合i的風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）。表1等級A、B、C、D和S的影響參數(shù)范圍（10min平均值）義空氣密度?？梢酝ㄟ^在測風(fēng)塔上安裝雙向風(fēng)向標或三c.一種湍流長度尺度為350m的、非各向同性的Kaimal湍流譜d.如果杯式風(fēng)速計對方向敏感（應(yīng)至少對一個），對于正在進行分級試驗的五個風(fēng)速計樣本，級數(shù)是由k值的平均值加上幅值的一半除以·，假設(shè)符合矩形分布（見式(4)）。3……9GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022特定類的分級是由kA、kB或kS表示的，例如1.7A或2.5S。杯式風(fēng)速計或超聲波風(fēng)速計的運行特性標準不確定度（見11.3.4），可以從假設(shè)為矩形不確定度分布的分級中推導(dǎo)出來，在這種情況下，風(fēng)速不確定評定中使用的標準不確定度為：,uv2j=,在第7章中描述了一個分級示例。6.5報告格式風(fēng)速傳感器的分級報告應(yīng)說明傳感器的所有相關(guān)細節(jié)，包括所有設(shè)置。超聲波風(fēng)速計分級的文檔應(yīng)指定該分級有效的程序配置。應(yīng)提供包括流程詳細信息，作為分級前提而進行的測量，以及所用設(shè)施和工具文件的相關(guān)文件。7杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計評估7.1總則風(fēng)速計分級評估應(yīng)通過可溯源的風(fēng)洞測量、其他實驗室測試和相關(guān)的風(fēng)速計特性建模進行。全面的評估方法應(yīng)包括現(xiàn)場驗證測試。一種型號的杯式風(fēng)速計或超聲波風(fēng)速計的評估應(yīng)包含以下能確定基本特征影響的驗證程序(表1)：a)傾角響應(yīng)特性；b)偏航角響應(yīng)特性；c)溫度誘導(dǎo)效應(yīng)。另外，對于杯式風(fēng)速計，應(yīng)評估以下特性：d)轉(zhuǎn)子扭矩特性引起的動態(tài)影響。7.2描述了測量風(fēng)速計特性的程序。7.3和7.4分別給出了一種用于杯式風(fēng)速計和聲波風(fēng)速計分級的方法和示例。實際評估可以基于7.3和7.4的方法，也可以基于其它評估方法，只要它們包括表1中所列的基本特性影響的驗證程序。7.5提供了風(fēng)速計現(xiàn)場對比的方法。7.2風(fēng)速計特性測量7.2.1杯式風(fēng)速計的傾角響應(yīng)特性的風(fēng)洞測量傾角響應(yīng)是在傾傾斜入流角處測量的風(fēng)速相對于在沒有傾斜角入流角處測量的風(fēng)速的變化。杯式風(fēng)速計的傾角響應(yīng)在滿足第8章所述要求的風(fēng)洞中測量。另外應(yīng)記錄風(fēng)洞高度以獲得精確的傾角響應(yīng)特性。風(fēng)速計的表現(xiàn)受到風(fēng)速計周圍的自由空間，尤其是風(fēng)速計的下方和上方的強烈影響。傾斜機構(gòu)的設(shè)計應(yīng)使風(fēng)速計的感應(yīng)部分的中心固定但能自由轉(zhuǎn)動，風(fēng)洞的底板應(yīng)關(guān)閉以防止不利的流動效應(yīng)。因此，轉(zhuǎn)子不能進行平移運動，只能實現(xiàn)轉(zhuǎn)子平面的傾斜。傾角響應(yīng)可以用兩種替代方法測量，一種使用擺動，另一種使用固定位置。風(fēng)速計對于準靜態(tài)傾斜流的響應(yīng)的確定宜借助于安裝在風(fēng)洞中的自動傾斜裝置來執(zhí)行。在測量過程中，風(fēng)速計慢慢地前后擺動，擺動速度非常慢(小于0.05°/s)，因此角速度對結(jié)果的影響可以忽略不計。擺動法只能用于在所有傾斜角度下，風(fēng)洞中的風(fēng)速始終保持在標稱風(fēng)速的0.5%以內(nèi)。在非傾斜流場情況下，傾斜角應(yīng)固定，測量時間應(yīng)為300s，以保證收集到充足的零角度區(qū)間內(nèi)數(shù)GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022據(jù)(士0.5)。零區(qū)間數(shù)據(jù)用于傾斜角響應(yīng)的規(guī)格化。同時記錄傾斜角，風(fēng)洞風(fēng)速和風(fēng)速計輸出并進行平均。結(jié)合更好的區(qū)間平均算法來解釋在零度附近的傾斜角響應(yīng)中的較高梯度是有意義的。傾斜角響應(yīng)也可以通過逐步改變的固定的位置測量來確定，其中每個角度的響應(yīng)按風(fēng)速范圍內(nèi)選定的標稱風(fēng)速，由第8章風(fēng)洞校準來確定。測量矩陣的建議：a)入流角定義：在杯式風(fēng)速計轉(zhuǎn)子向上的方向流動為正向；c)風(fēng)速范圍和步長：4m/s～16m/s（例如4m/s、8m/s、12m/s和16m/s）;d)擺動法的區(qū)間平均范圍：區(qū)間寬度最大2°.在圖1中展示了傾斜角響應(yīng)（包括“理想的”余弦形狀）的一個例子。圖1杯式風(fēng)速計的傾斜角響應(yīng)Vα/Vα=0作為入流角α的函數(shù)，與余弦響應(yīng)的比較7.2.2杯式風(fēng)速計方向特性的風(fēng)洞測量當(dāng)進行水平流動方向和參考方向標定(偏航靈敏度)時，某些杯式風(fēng)速計(如不對稱外殼形狀、不對稱電纜進線口)的設(shè)計可能對風(fēng)速計風(fēng)速信號有不利影響。因為它通常無法糾正，所以盡量避免。它可能對風(fēng)速測量的不確定度有很大的影響。偏航靈敏度的測量應(yīng)在風(fēng)速分別為4m/s、8m/s、12m/s和16m/s的情況下進行。7.2.3杯式風(fēng)速計轉(zhuǎn)子扭矩特性的風(fēng)洞測量杯式風(fēng)速計對風(fēng)的動態(tài)響應(yīng)是由式(6)決定，其中I為質(zhì)量慣性矩，ω為角速度，t為時間，QA為氣動轉(zhuǎn)子扭矩，QF為由摩擦產(chǎn)生的扭矩（主要是軸承）。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022=QAQF……杯式風(fēng)速計轉(zhuǎn)子上的凈扭矩QA-QF以及轉(zhuǎn)子扭矩特性可以在風(fēng)洞中測量。氣動扭矩可以通過強迫轉(zhuǎn)子在失衡狀態(tài)下以特定角速度轉(zhuǎn)動，同時使用扭矩傳感器測量。杯式風(fēng)速計上的氣動轉(zhuǎn)子扭矩等于用扭矩傳感器測得的反作用扭矩減去摩擦扭矩。接近平衡角速度的測量結(jié)果應(yīng)是非常準確和詳細的。風(fēng)洞氣流速度保持在8m/s的扭矩測量示例中，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化如圖2風(fēng)速8m/s時風(fēng)洞對杯式風(fēng)速計扭矩的測量（扭矩QA-QF是轉(zhuǎn)子的角速度ω的函數(shù)）7.2.4杯式風(fēng)速計階躍響應(yīng)的風(fēng)洞測量轉(zhuǎn)子扭矩特性也可以在風(fēng)洞中利用階躍響應(yīng)方法來測量。由于平衡速比(扭矩系數(shù)等于零，參見7.3.2兩側(cè)）的扭矩特性應(yīng)被假定為線性，這種方法比7.2.3的方法精度要低。階躍響應(yīng)是一種方法，即在恒定流速的風(fēng)洞中，杯式風(fēng)速計被迫達到高于或低于平衡風(fēng)速的非平衡轉(zhuǎn)速，監(jiān)測恢復(fù)到平衡的角速度。接近平衡的恢復(fù)區(qū)是恢復(fù)的重要組成部分。在此期間，建議使用平衡轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子的50%～98%的恢復(fù)區(qū)域的數(shù)據(jù)進行加速測試，在進行減速測試擬合扭矩系數(shù)直線時為150%~102%。迫使風(fēng)速計工作在非平衡狀態(tài)的方法可以通過在杯式風(fēng)速計轉(zhuǎn)子的頂部附加一個細軸，并將其穿過風(fēng)洞壁上的一個孔延伸至電機。轉(zhuǎn)速由電機控制，當(dāng)加速或減速的測量開始時，電機與轉(zhuǎn)子機械脫離?；蛘呖梢酝ㄟ^將一個或多個壓縮空氣施加到杯式風(fēng)速計轉(zhuǎn)子的一側(cè)或另一側(cè)來實現(xiàn)不平衡狀態(tài)但應(yīng)注意不要擾亂風(fēng)洞上游的風(fēng)。非平衡啟動狀態(tài)應(yīng)遠遠超出分析的轉(zhuǎn)動范圍(轉(zhuǎn)子平衡轉(zhuǎn)速的50%～150%)，以確保激勵裝置不影響用于擬合的數(shù)據(jù)。如果扭矩特性可以通過扭矩平衡的任一側(cè)上的線性關(guān)系(扭矩等于零)表示，則階躍響應(yīng)可以用式（7）表示：=utΔu×exp……GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022式中：u(t)——使用普通校準函數(shù)在時間t處由杯式風(fēng)速計測量的風(fēng)速；ut——風(fēng)洞風(fēng)速；Δu——在時間t0處，在階躍響應(yīng)測量開始時風(fēng)洞風(fēng)速與杯式風(fēng)速計指示風(fēng)速的差值；t——時間；τ——階躍響應(yīng)的時間常數(shù)(τlow為下方的階躍響應(yīng)，τhigh為上方的階躍響應(yīng)）。在用數(shù)據(jù)擬合兩個未知常數(shù)τ和t0時，重新計算方程并使用線性回歸確定時間常數(shù)τ?！?.3.2中，進一步描述了使用階躍響應(yīng)方法從時間常數(shù)中確定線性扭矩的一個例子。7.2.5溫度對風(fēng)速計特性的誘導(dǎo)效應(yīng)的測量7.2.5.1總則應(yīng)對溫度對風(fēng)速計性能的影響進行評估。7.2.5.2杯式風(fēng)速計中摩擦扭矩的測量軸承摩擦引起的溫度相關(guān)影響應(yīng)通過氣象箱內(nèi)的飛輪試驗進行評估，參見參考文獻[2]。摩擦扭矩測量應(yīng)通過用飛輪代替杯式風(fēng)速計轉(zhuǎn)子，并測量從與20m/s風(fēng)速對應(yīng)轉(zhuǎn)速的減速過程來進行。轉(zhuǎn)子上有兩個扭矩，軸承的摩擦扭矩和飛輪上的空氣摩擦扭矩(應(yīng)從測得的扭矩中減去)。除了軸承摩擦以外，還可能由于其他原因而產(chǎn)生摩擦扭矩，如由于信號生成產(chǎn)生的摩擦。應(yīng)把這些扭矩應(yīng)包含在摩擦扭矩測量結(jié)果中。測試應(yīng)在-20℃~+40℃的溫度范圍、且至少每5℃的間隔下進行。對于每個溫度，摩擦力可以用二次多項式表達，即包含F(xiàn)0、F1和F2三個常數(shù)。.w+F2.w2…………………(9)圖3軸承摩擦轉(zhuǎn)矩QF與溫度之間在角速度ω范圍內(nèi)的函數(shù)關(guān)系的例子GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:20227.2.5.3不同溫度和風(fēng)速條件下的風(fēng)洞試驗溫度效應(yīng)對整個風(fēng)速計(杯式風(fēng)速計以及超聲波風(fēng)速計）的影響可以通過氣象風(fēng)洞試驗加以驗證。測試可以在-20℃~40℃,5℃間隔下，根據(jù)表1的溫度進行。測試應(yīng)在4m/s、8m/s、12m/s和16m/s進行。然后應(yīng)確定風(fēng)速計標準校準的風(fēng)速偏差。應(yīng)注意操作方法以確保風(fēng)洞試驗結(jié)果不應(yīng)因意外的影響而有偏差(例如，在風(fēng)速計轉(zhuǎn)子上附著的霧化物)。結(jié)果宜與7.3.2中的杯式風(fēng)速計模型計算的模擬值進行比較。7.2.6超聲波風(fēng)速計方向特性的風(fēng)洞測量風(fēng)向?qū)Τ暡L(fēng)速計輸出的影響應(yīng)在滿足第8章所述要求的風(fēng)洞中測量。風(fēng)速計對準靜態(tài)傾斜和/或偏航氣流響應(yīng)的確定應(yīng)借助于安裝在風(fēng)洞中的自動傾斜和偏航角裝置來進行。在測量期間風(fēng)速計被放置在固定的傾斜角度。偏航角度能指定為固定的偏航位置，測量時間平均為30s，或者能以約1°/s的擺動速度連續(xù)偏航。注：使用固定偏航方向可提高測量精度，而使用慢掃描速率方法有利于揭偏航應(yīng)是按照超聲波預(yù)設(shè)的測量扇區(qū)進行。超聲波的傾斜角度應(yīng)固定以下傾斜角度：0°、±2°、±5°、±10°、±15°、±20°、±30減。測量的風(fēng)速為：4m/s、8m/s、12m/s和16m/s。在每個方向上，與參考方向上普通標定的超聲波風(fēng)速計的指示風(fēng)速偏差應(yīng)被推導(dǎo)出來。7.3基于風(fēng)洞及實驗室測試以及杯式風(fēng)速計建模的杯式風(fēng)速計分級方法7.3.1方法根據(jù)表1，分級方法應(yīng)使用適當(dāng)?shù)谋斤L(fēng)速計模型來確定由影響參數(shù)引起的偏差。杯式風(fēng)速計模型應(yīng)驗證包括所有的影響參數(shù)。該方法應(yīng)基于7.2中描述的風(fēng)洞和實驗室方法測量。此外該方法應(yīng)使用人工風(fēng)力發(fā)生器來產(chǎn)生杯式風(fēng)速計模型的三維時域輸入風(fēng)數(shù)據(jù)。應(yīng)根據(jù)人工風(fēng)力發(fā)生器的10min水平風(fēng)速輸入平均值與10min杯式風(fēng)速計模型響應(yīng)平均值之間的差異來確定偏差εi。7.3.2杯式風(fēng)速計模型的例子7.3.2.1總則杯式風(fēng)速計模型是模擬杯式風(fēng)速計響應(yīng)的物理模型，參見參考文獻[2]和[3]。杯式風(fēng)速計的一些物理特性應(yīng)在整個評估過程中進行測量和使用。如轉(zhuǎn)動慣量I，一個風(fēng)速計杯口的正面面積A，以及從軸中心到風(fēng)杯中心的半徑R。杯式風(fēng)速計對三維風(fēng)的響應(yīng)來自扭矩平衡微分方程，其中轉(zhuǎn)子上的扭矩由氣動扭矩減去摩擦扭矩(方程的右側(cè))組成，見式(6)。根據(jù)微分方程，找出杯式風(fēng)速計的角速度ω,并且使用風(fēng)洞校準值來確定由于風(fēng)變化而產(chǎn)生的氣動扭矩和摩擦扭矩的響應(yīng)。氣動扭矩QA是人工風(fēng)力發(fā)生器所確定的瞬時風(fēng)向量T=fu,v,w}的函數(shù)。由風(fēng)向量確定入流角和風(fēng)矢量的大小。α=arctan|α=arctan||(·u2+v2,(10)GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022……等效水平風(fēng)速通過將風(fēng)向量的標量乘以在風(fēng)洞中測得的瞬時迎風(fēng)角響應(yīng)得到。q=αα×……(12)UeFq=αα×……(12)其中Fαα,其氣動扭矩可以用已有的廣義扭矩曲線表示，該曲線適用于所有風(fēng)速和所有轉(zhuǎn)速，參見參考文獻[2]：PARU…………………式中：Ρ——空氣密度，單位(kg/m3)；A——風(fēng)杯的杯面面積，單位為平方米（m2R——杯面的半徑，單位為米（m）；Ueq——等效的水平風(fēng)速,單位為米每秒（m/sCQA——一般性氣動轉(zhuǎn)子扭矩系數(shù)。廣義氣動轉(zhuǎn)子扭矩系數(shù)由7.2.3或7.2.4中風(fēng)洞扭矩測量推導(dǎo)出，本案例中的Ueq被風(fēng)洞風(fēng)速替代：CQA=CQA……廣義氣動轉(zhuǎn)子扭矩系數(shù)是風(fēng)速比的函數(shù)：……………式中：Ut——一個閾值風(fēng)速（導(dǎo)出為去掉摩擦影響的校準偏移量，如果摩擦為零，則值風(fēng)速等于校準偏移量）。如果轉(zhuǎn)子的扭矩系數(shù)可以用扭矩平衡兩側(cè)的兩條線性曲線表示，那么兩個相應(yīng)的時間常數(shù)由風(fēng)洞階躍響應(yīng)測量確定，見7.2.4和參考文獻[4]?？砂词?16)、對于低速比和高速比、由τ值確定線性扭矩特性：……………廣義氣動轉(zhuǎn)子扭矩系數(shù)可以表示為：CQA=……………式中：0——CQA=0時的速率比。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022圖4給出了轉(zhuǎn)子扭矩系數(shù)的一個例子。圖4示例-速率比λ與轉(zhuǎn)子扭矩系數(shù)CQA的函數(shù)，來自kiow等于-5.5和koigo等于-6.5的階躍響應(yīng)摩擦力矩是從摩擦力測量部分分項7.2.5.2中得出的溫度和轉(zhuǎn)速的函數(shù)：QF=QF(T,)……………(18)7.3.2.2影響參數(shù)范圍變化和分級確定示例影響參數(shù)范圍應(yīng)通過使用產(chǎn)生人工三維10min時間序列風(fēng)速的流模型來改變，采樣率至少為10Hz。將杯式風(fēng)速計模型置于這種人工風(fēng)環(huán)境中，推導(dǎo)出杯式風(fēng)速計的響應(yīng)和水平風(fēng)速的偏差。影響參數(shù)范圍的所有組合的偏差可通過蒙特卡羅方法得到。偏差決定了式(2)中的等級。杯式風(fēng)速計的分級示例如圖5所示，其特性如圖3和圖4所示，數(shù)據(jù)見表2和表3。表4列出了與分級有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。所有影響參數(shù)的A、B、C和D類偏差如圖5和圖6所示。得到的分級是1.69A、6.56B、8.01C和9.94D。表2杯式風(fēng)速計的傾斜角度響應(yīng)示例48V/VV/VV/VV/VGB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022表2杯式風(fēng)速計的傾斜角度響應(yīng)示例（續(xù)）48V/VV/VV/VV/V0123468表3杯式風(fēng)速計的摩擦系數(shù)示例)GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022表3杯式風(fēng)速計的摩擦系數(shù)示例（續(xù)）)05表4與示例杯式風(fēng)速計分級有關(guān)的其他數(shù)據(jù)GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022圖5杯式風(fēng)速計的分級偏差示例其中1.69A類（上）和6.65B（下）GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022圖6杯式風(fēng)速計的分級偏差示例其中8.01C（上9.94D（下）7.4基于風(fēng)洞試驗和超聲波風(fēng)速計建模的超聲波風(fēng)速計分級方法該分級方法使用超聲波風(fēng)速計模型來確定影響參數(shù)。該方法基于7.2.6和7.2.5.3中描述的風(fēng)洞和實驗室測量。此外，超聲波風(fēng)速計的分級方法采用一種類似于杯式風(fēng)速計模型的人工風(fēng)力發(fā)生器，見7.3.2，以生成超聲波風(fēng)速計模型使用的三維時域風(fēng)速數(shù)據(jù)。超聲波風(fēng)速計的響應(yīng)是由人工風(fēng)力發(fā)生器確定的瞬時風(fēng)向量T=fu,v,w}的函數(shù)。從風(fēng)向量上式中：F,,(a,y,i)——超聲波風(fēng)速計的傾斜和偏航響應(yīng)函數(shù)。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022偏離是由超聲波風(fēng)速計模型響應(yīng)與人工風(fēng)數(shù)據(jù)平均值之間的差異決定的，見7.3.2.2。相關(guān)影響參數(shù)為傾斜和偏航角響應(yīng)及溫度誘導(dǎo)效應(yīng)。7.5自由場比較測量在自由場比較測量中，可以比較兩個風(fēng)速計。比較測量可以用來驗證儀器分級中使用的方法是否一致，見7.3和7.4。風(fēng)速計的比較要求兩個風(fēng)速計都在相同的風(fēng)洞中校準。現(xiàn)場設(shè)置應(yīng)根據(jù)10.3中所述的兩個頂部安裝的風(fēng)速計的安裝程序進行，使用它們之間的最大距離，3D超聲波風(fēng)速計(校準的U、V和W)應(yīng)安裝在兩個傳感器的下方的吊臂上，用于測量環(huán)境影響參數(shù)范圍(氣流、湍流、湍流譜)，進行S級測量分級分析，另外，在相同的吊臂上測量空氣溫度以確定溫度范圍，測量氣壓以確定空氣密度范圍。三維超聲波的時間軌跡應(yīng)被記錄下來，而垂直于吊臂的相對較小的扇形區(qū)內(nèi)的10min平均測量結(jié)果對于兩個風(fēng)速計的比較是可以接受的。應(yīng)收集數(shù)據(jù)包含(180h)的風(fēng)速范圍為4m/s～16m/s，湍流強度范圍(例如，從0.04～0.14)。然后應(yīng)從實驗室測試中推導(dǎo)出兩種風(fēng)速計的S級分級，并將這些與現(xiàn)場測量進行比較。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:20228風(fēng)速計風(fēng)洞校準規(guī)程8.1一般要求風(fēng)速計校準的一般要求概括如下：a)風(fēng)速計應(yīng)在符合風(fēng)速計校準要求的風(fēng)洞中進行校準。b)與風(fēng)速計的校準相關(guān)的全部變送器和測量設(shè)備，應(yīng)具有可追溯到國際標準的校準。校準證書和報告應(yīng)包含所有相關(guān)的可追溯性信息（包括可用的可認可的詳細信息）。c)參考風(fēng)速使用皮托管測量，依據(jù)ISO3966，應(yīng)選用橢圓型頭部的NPL型皮托管。皮托管應(yīng)在適當(dāng)風(fēng)速范圍內(nèi)予以校準，并予以記錄。參考風(fēng)速也可通過擁有完好不確定度記錄的多普勒激光風(fēng)速計（LDA）測量。。d)實驗配置的一致性，應(yīng)至少每日使用“質(zhì)量參考風(fēng)速計”進行對比校準驗證。e)流場質(zhì)量應(yīng)按照8.2所述要求進行驗證。f)校準的可重復(fù)性應(yīng)按照8.2中所述要求進行驗證。g)依據(jù)ISO/IEC指南98-3:2008評估風(fēng)速計校準中的校準不確定度。8.2風(fēng)洞的要求風(fēng)速計的存在不能對風(fēng)洞流場有實質(zhì)性影響。測試過程中，風(fēng)速計會在某種程度上受到風(fēng)洞的阻塞度和洞壁效應(yīng)的影響。阻塞度(BR)——定義為風(fēng)速計在垂直于氣流流向上的投影面積(包括安裝系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)子的投影面積)與實驗段面積的比值，該比值不應(yīng)超過0.05。根據(jù)8.4.3所述要求，阻塞效應(yīng)是必須考慮的內(nèi)容。建議風(fēng)洞實驗段高與寬均應(yīng)不小于1.0m。通過風(fēng)速計安裝區(qū)域的氣流應(yīng)是均質(zhì)的。流動均質(zhì)性可通過速度感應(yīng)裝置測量，如皮托管、熱線、激光多普勒測速計等，測量縱向、橫向和垂直方向上的流動剖面。校準風(fēng)速范圍內(nèi)，測量區(qū)域內(nèi)兩點間的平均風(fēng)速最大差異應(yīng)低于0.2%。平均值的計算時間不小于5min，測量區(qū)域應(yīng)在風(fēng)速計工作狀態(tài)下所占空間的基礎(chǔ)上，在各方向外延50%，如圖7所示。應(yīng)對風(fēng)速均質(zhì)性進行檢測，檢測時間不低于5min，風(fēng)速檢測點約為4m/s、8m/s、12m/s、16m/s。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022圖7用作氣流均勻性測試的體積的定義流動的穩(wěn)定性應(yīng)在均質(zhì)性檢測區(qū)域的中心進行測量。流動穩(wěn)定的判別方式是:連續(xù)10個30s均值偏離其總平均值不超過0.5%。杯式風(fēng)速計對水平風(fēng)梯度非常敏感。水平風(fēng)梯度取決于濾網(wǎng)和平滑裝置的污染程度。因此，有必要使用2個完全相同的皮托管來檢查風(fēng)梯度，它們應(yīng)準確放置在風(fēng)速計安裝的位置，頭部跨度基本覆蓋風(fēng)杯的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。進行一系列測量，并對2個皮托管測量的動壓線性擬合。測量時間不短于5min，其風(fēng)速的差異應(yīng)小于0.2%。預(yù)校準型號的風(fēng)速計(包括安裝管)對皮托管所測風(fēng)速的影響應(yīng)小于±0.2%。風(fēng)速計位置處的風(fēng)速軸向湍流強度應(yīng)低于2%，湍流強度應(yīng)包括頻率在10Hz以內(nèi)的縱向風(fēng)速波動。湍流測量的數(shù)據(jù)應(yīng)通過采樣率至少20Hz，持續(xù)時間60s的風(fēng)速數(shù)據(jù)得到。湍流評估應(yīng)至少對7m/s、10m/s和13m/s的流速進行，使用的設(shè)備應(yīng)適用于測量截止頻率至少為20Hz的風(fēng)速波動。如不滿足上述要求，應(yīng)通過適當(dāng)?shù)臏y試評估，并在不確定的評估中加以考慮。風(fēng)洞校準系數(shù)給出了參考測量位置和風(fēng)速計位置處風(fēng)況的關(guān)系，應(yīng)使用皮托管在4m/s～16m/s風(fēng)速范圍內(nèi)進行評估。校準配置應(yīng)通過詳細的風(fēng)速計校準進行重復(fù)性檢查。校準設(shè)備應(yīng)指定具有尺寸代表性的參考風(fēng)速計。在校準風(fēng)速范圍內(nèi)，質(zhì)量參考風(fēng)速計輸出結(jié)果的標準偏差與最大偏差應(yīng)分別低于平均值的0.2%和0.6%。8.3儀器和校準配置要求專用外部信號調(diào)理設(shè)備如頻壓轉(zhuǎn)換器，應(yīng)在將風(fēng)速計隔離的條件下單獨校準，所以允許風(fēng)速計的校準和報告編寫?yīng)毩⒂谛盘栒{(diào)理設(shè)備。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分辨率至少為0.02m/s。如果是模擬電壓設(shè)備應(yīng)特別注意，確保信號充分緩沖以防止其被低阻抗采集設(shè)備衰減。安裝配置對設(shè)備性能有顯著的影響，特別是安裝管的直徑與風(fēng)速計旋轉(zhuǎn)直徑相比很大時。因此，校準時風(fēng)速計應(yīng)安裝在支管的頂端，使流場畸變最小，并且每次只能校準一臺風(fēng)速計。安裝管的直徑應(yīng)與風(fēng)速計實際使用時相同。建議風(fēng)速計轉(zhuǎn)杯距上下洞壁的相對距離，均不小于0.5m。參考風(fēng)向應(yīng)GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022予以定義、記錄，并參考使用，以防風(fēng)速計對風(fēng)向敏感。風(fēng)速計應(yīng)安裝于實驗段，并盡量準確的垂直于風(fēng)洞風(fēng)向。風(fēng)速計安裝管與風(fēng)向的最大偏差為0.2°。圖1給出了典型的杯式風(fēng)速計傾斜影響的例子。應(yīng)確保風(fēng)速計不受任何參考風(fēng)速測量設(shè)備的影響。反之，風(fēng)速計也不應(yīng)影響參考儀器區(qū)域的氣流。如果出現(xiàn)流場畸變，應(yīng)調(diào)節(jié)皮托管的位置。移開風(fēng)速計，然后放回原來位置，觀察其余儀器的輸出是否改變，用同樣方法考察參考儀器。實驗段中的皮托靜壓管應(yīng)對準平均氣流方向，最大允許偏差是0.5°。校準過程中，應(yīng)檢查風(fēng)速計的輸出信號，確保其不受干擾或噪聲的影響。注：皮托靜壓管裝歪可能導(dǎo)致壓差測量偏差。對于NPL型皮托管(參見ISO3966:2020圖A.5)，與平均流動方向校準期間，應(yīng)檢查風(fēng)速計的輸出信號，確保其不受干擾或噪聲的影響。8.4校準程序8.4.1杯式和超聲波風(fēng)速計的一般流程校準開始前，風(fēng)速計應(yīng)在約10m/s風(fēng)速環(huán)境中運行最少5min。校準應(yīng)在4m/s～16m/s的風(fēng)速范圍內(nèi)以1m/s或更小的間隔將風(fēng)速分別做升速和減速。如果校準過程中開啟了加熱功能，則應(yīng)在校準證書中注明。注：1m/s的間隔也能用2m/s跳躍，如4mm/s、11m/s、9m/s、7m/s、5采樣頻率應(yīng)至少為1Hz，且采樣間隔至少為30s。如果校準低分辨率的風(fēng)速計時，采樣間隔可以延長。應(yīng)確保風(fēng)速計和參考風(fēng)速讀數(shù)時間周期相同。采集每個風(fēng)速得數(shù)據(jù)之前，要有充分時間，確保穩(wěn)定得流場條件已建立，見8.2。這可能需要1min時間，但會因設(shè)施而異。8.4.2超聲波風(fēng)速計校準流程超聲波風(fēng)速計用于測量二維或三維風(fēng)速分量。在測風(fēng)的用例要求水平風(fēng)速的測量結(jié)果的場合（如功率特性測試），應(yīng)設(shè)置超聲波風(fēng)速計，最好是在內(nèi)部或通過后處理得到水平風(fēng)速的測量結(jié)果。校準過程中，完整的超聲波風(fēng)速計應(yīng)安裝在風(fēng)洞實驗段內(nèi)。超聲波風(fēng)速計的測量部分應(yīng)位于實驗段用于測試的區(qū)域內(nèi)。風(fēng)向準線應(yīng)對準參考方向準線，見8.3。方向?qū)视欣跍p小聲學(xué)轉(zhuǎn)換接收器支撐機構(gòu)對氣流的干擾。校準證書或其附錄中，應(yīng)記錄校準過程中超聲波的配置參數(shù)。校準結(jié)果僅適用于傳感器配置和信號輸出格式均相同的情況。對于該測試，應(yīng)按照8.4.1的要求使用不同風(fēng)速校準超聲波風(fēng)速計。如有需要應(yīng)增加改變風(fēng)速計偏航方向的校準(例如:支撐機構(gòu)產(chǎn)生最大流動干擾的偏航角)，增加的偏航校準，應(yīng)在10m/s風(fēng)速下進行，作為符合分級結(jié)果的質(zhì)量控制。校準期間應(yīng)監(jiān)測超聲波風(fēng)速計的狀態(tài)信號(如果可以)。狀態(tài)信號可用于剔除錯誤數(shù)據(jù)。8.4.3確定風(fēng)速計位置處的風(fēng)速空氣密度ρ根據(jù)風(fēng)洞的平均氣溫T、相對濕度Φ和氣壓B，用式(20)計算得出（標準不確定度小于10-3kg/m3式中：GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022B——大氣壓力，單位為帕[Pa]；T——絕對溫度，單位為開爾文[K]；Φ——相對濕度（范圍是0到1）；R0——干燥空氣的氣體常數(shù)[287.05J/kg.K]；Rw——水蒸汽的氣體常數(shù)[461.5J/kg.K]；Pw——蒸汽壓力，單位為帕[Pa]。蒸汽壓力Pw取決于平均空氣溫度。P=0.0000205×exp(0.0631846×T) (21)風(fēng)速計位置處的平均風(fēng)速由參考位置處的平均壓差ΔPref、使用式(22)算得的：×α×kc×式中：α——皮托靜壓管壓頭系數(shù)；kc——風(fēng)洞校準系數(shù)，給出參考測量位置與風(fēng)速計位置間的關(guān)系；——風(fēng)速計與安裝管對風(fēng)洞氣流的干擾的校正函數(shù)；kb——阻塞的干擾校正系數(shù)；ki——由于風(fēng)速計（含安裝管）與實驗段邊界產(chǎn)生的干擾而引起的校正系數(shù)，也包括貫穿邊界對流動的支架干擾；kp——風(fēng)速計（含安裝管）對皮托管測量速度的干擾校正系數(shù)；——風(fēng)速計位置的平均風(fēng)速；——參考位置的平均風(fēng)速；n——采樣間隔內(nèi)的采樣個數(shù)。實驗段沒有風(fēng)速計與安裝管時，校正函數(shù)應(yīng)等于1。應(yīng)評價校正函數(shù)對校準結(jié)果的影響，并記錄在校準設(shè)施配置報告和不確定度計算中。8.5數(shù)據(jù)分析校準數(shù)據(jù)應(yīng)通過線性回歸分析評價下述回歸參數(shù):截距、斜率、擬合系數(shù)、標準不確定度。風(fēng)速值應(yīng)根據(jù)風(fēng)速計輸出進行回歸。若數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)r小于0.99995，則應(yīng)檢查是否由于風(fēng)速計非線性或其它原因引起。如果發(fā)生風(fēng)速計非線性，在證書中應(yīng)予以記錄。8.6不確定度分析GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022確定流經(jīng)風(fēng)速計的水平風(fēng)速的不確定度是非常重要的。應(yīng)依據(jù)ISO/IEC指南98-3:2008，對A類和B類不確定度進行分析。合成不確定度量值的統(tǒng)計評估應(yīng)考慮以下因素：流速測量不確定度（皮托管、傳感器，空氣密度估計等風(fēng)洞校準系數(shù)；式(22)中定義的校正函數(shù)計算的風(fēng)洞校正系數(shù)；風(fēng)洞橫截面尺寸的影響；風(fēng)速計測量的輸出；各類風(fēng)速計不確定度評估均應(yīng)考慮風(fēng)速計未豎直安裝的影響;風(fēng)速計輸出的短期內(nèi)產(chǎn)生的離散導(dǎo)致的統(tǒng)計不確定度(所指示的風(fēng)速計信號的變化，如角速度的波動、信號發(fā)生的偏差、平均時間內(nèi)的采樣偏差)；由進行校準的風(fēng)洞與其他風(fēng)洞結(jié)果差異產(chǎn)生的不確定度，主要由能力檢測決定，未涵蓋在其他不確定度分量中；線性化校準表達式導(dǎo)致的不確定度。8.7報告格式相關(guān)文檔應(yīng)提供校準風(fēng)速計的流程與設(shè)施(校準設(shè)施配置報告)及單獨風(fēng)速計校準信息。校準設(shè)施配置報告應(yīng)至少包含以下信息：a)風(fēng)洞描述(包括實驗段、穩(wěn)流室、整流器、鼓風(fēng)力發(fā)電機組布置);b)可表示實驗段中風(fēng)速計與皮托管位置的風(fēng)洞簡圖;c)流場質(zhì)量測試;d)阻塞效應(yīng)評估；e)風(fēng)速計安裝高度的影響；f)底板的影響；g)安裝位置對參考測量的影響;h)校正函數(shù)的影響；i)湍流測量；j)儀器證書；k)測量程序；l)數(shù)據(jù)評估程序；m)風(fēng)速計校準重復(fù)性的記錄;n)不確定度分析；o)與上述要求的偏離。風(fēng)速計的校準報告應(yīng)至少包含以下信息：1)測試風(fēng)速計的制造商、型號和序列號，若風(fēng)杯是單獨運輸?shù)倪€應(yīng)有風(fēng)杯序列號;2)校準過程中偏航定向的詳細記錄（偏航敏感裝置）；3)安裝系統(tǒng)的圓管直徑;4)外部轉(zhuǎn)換器的制造商、類型和序列號；5)客戶的名稱與地址；6)校準執(zhí)行人員、校核人員、發(fā)布批準人員的簽名;7)風(fēng)洞的名稱；GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:20228)校準期間的環(huán)境條件（氣溫、氣壓和濕度）；9)擬合參數(shù)（偏移量、斜率、回歸系數(shù)）；10)線性表達式導(dǎo)致的不確定度(散點殘差);11)校正函數(shù)f(ks,k,kp,B,…)導(dǎo)致的不確定度；12)所有校準點和擬合結(jié)果的表格和圖形表示(同擴展的線性擬合線之間的偏差);13)與每個測量點相關(guān)的不確定度；14)校準設(shè)施配置報告引用的參考文獻:15)校準日期；16)風(fēng)速計及其在風(fēng)洞中安裝情況的照片。8.8不確定度計算示例風(fēng)速計位置處的風(fēng)速是無法測準的，并且風(fēng)洞中的傳感器與在自由空氣中相比，會有明顯更小空間的流場，因此校正是必要的。風(fēng)洞的優(yōu)化校正和校正系數(shù)的確定是測量不確定度計算的關(guān)鍵。理想情況下，不確定度計算應(yīng)獨立應(yīng)用于校準測量的每一個風(fēng)速校準情況。在這個例子中，用額定值25m/s的風(fēng)洞校準10m/s的點。表5按順序處理每一個不確定度源，首先是B類不確定度。為避免重復(fù)，氣壓測量的詳細評估已略去，可以用與處理氣溫同樣的方法來處理氣壓。表5風(fēng)速計校準不確定度評估示例不確定度源ui討論靈敏度值cim/suf，風(fēng)洞校正系數(shù)，f基于校正影響系數(shù)f(ks,kz,kp,?,…)的不確定度ut，風(fēng)洞校準系數(shù)，kc風(fēng)洞校準可以使用2個皮托管進行，1個位于長期參考位置，1個位于測量風(fēng)速計位置。通過交換2個皮托管系統(tǒng)，所有的B類不確定度都可以降低，用標準擬合分析得到一個校正系數(shù)(截距強制過原點)和相關(guān)的A類標準不確定度假設(shè)校正值為1.02，標準不確定度為0.010.01Ct=0.5×v/kc=0.5×10/1.02=4.90m/s0.049uB，阻塞校正系數(shù)，kB固體對象放置在風(fēng)洞流場中會影響流動，影響程度與物體尺寸和風(fēng)洞面積的關(guān)系有關(guān)。假定被測儀器尺寸不變，由于連續(xù)性，閉口實驗段的流速會增加；開口實驗段中，氣流通道變寬會導(dǎo)致流速減小。假設(shè)阻塞效應(yīng)的不確定度為0.1%是合理的。校準設(shè)施配置報告應(yīng)記錄計算方法、校正系數(shù)的估計值與其不確定度0.001m/s/1.001≈10m/s0.01GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022表5風(fēng)速計校準不確定度評估示例（續(xù)）不確定度源ui討論靈敏度值cim/s數(shù)，ki風(fēng)速計下方和上方需要一定的空間(決定于安裝管和風(fēng)速計的尺寸)，以模擬自由大氣流場。因此測試段中心對于被測設(shè)備可能不是最佳位置。如果風(fēng)洞較小導(dǎo)致安裝管太短，產(chǎn)生誤差可達2%。只有安裝管達到一定長度，影響才開始降低。這個長度為高出基座大約50cm。假定位置影響已知，不確定度取值0.1%可能是合適的0.001m/s/1.001≈10m/s0.01uP，位置校正系數(shù)，kP風(fēng)速計對參考皮托管周圍的流動產(chǎn)生影響。假設(shè)影響量已知，不確定度取值0.1%可能是合適的0.001數(shù)，kFD風(fēng)速計一般安裝在一定長度的測量支桿上，在風(fēng)洞中難以再現(xiàn)。如果風(fēng)速計安裝在開口風(fēng)洞實驗段的圓管基座上，氣流會向下逃逸。這將導(dǎo)致風(fēng)速計的動力損失，并因此產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。安裝基座平板可以大幅減小這種損失。假定安裝了基座平板，標準不確定度取值0.1%是合適的，否則需要檢查這種影響0.001CFD=v/kFD=10m/s/1.001≈0.01up，t壓力感測器，Kp，t壓力傳感器校準證書記錄量程0Pa～500Pa范圍內(nèi)的最大不確定度為0.5Pa0.5Pacp，t=0.5×v/Kp，t=0.5×10/5000=0.0010.0005up，s壓力傳感器Kp，sup，d壓力傳感器數(shù)據(jù)采樣轉(zhuǎn)換Kp，d壓力傳感器輸出測量設(shè)備校準顯示，在0V～10V范圍內(nèi)的最大不確定度為0.00015V0.00015Vcp，s=0.5×v/Kp，s=0.5×10/0.01=5000.010uT，t，氣溫傳感器，KT，tu理增益，KT，suT，d溫度信號數(shù)字轉(zhuǎn)換，KT，d溫度測量設(shè)備校準顯示，在10℃~30℃范圍內(nèi)的最大不確定度為0.1℃0.1CcT，t=0.5×v/KT，tn/an/a0.001GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022表5風(fēng)速計校準不確定度評估示例（續(xù)）不確定度源ui討論靈敏度值cim/suh皮托管壓頭系數(shù)，Ch皮托管壓頭系數(shù)由風(fēng)的攻角決定?？赡苡?個不確定度來源，一個與皮托管布置在平均氣流方向上的準確度相關(guān)，另一個由瞬時氣流方向上的湍流變化產(chǎn)生。假設(shè)標稱管壓頭系數(shù)為0.997，假設(shè)推導(dǎo)出的標準偏差為2°。相關(guān)ISO標準建議管壓頭系數(shù)增加0.1%0.000997Ch=-0.5×v/Ch=-0.5×10/0.997=-5.0150.005upcal皮托管校準參考皮托管校準證書記錄，在4m/s～16m/s范圍內(nèi)不確定度可以取值0.25%0.0025Cph=-0.5×v/Ch=-0.5×10/0.997=-5.015uB，t氣壓計靈敏系數(shù)，KB，tuB，s氣壓計信號調(diào)理增益，KB，suB，d氣壓計信號數(shù)字轉(zhuǎn)換，KB，d氣壓計校準結(jié)果顯示，在900hPa～1100hPa范圍內(nèi)，最大不確定度為0.5hPa0.5hPasA風(fēng)速時間序列的平均的統(tǒng)計不確定度假設(shè)湍流強度為2%，30s，2Hz采樣，60個樣本。10m/s的平均值標準不確定度為：0.02610.026up，濕度對密度或uΦΦ相對濕度測量設(shè)備校準結(jié)果顯示，在10%~95%范圍內(nèi)，不確定度不超過2%。選取2%作為計算值。15C時，Pw=1700Pa，假設(shè)B=1013mbar=101300Pa，kp按0.997，cΦ（10m/s）為0.032。uΦ=0.02%RHcp=0.0320.001合成標準不確定度為最右列所有不確定度分量的平方和的根，這個值為0.06m/s。這個示例中，B類不確定度占主要成分。延長校準時間可以降低A類不確定度，但是對于B類不確定度沒有效果。此外，盡管對于某個特定風(fēng)速，B類不確定度的源之間互不相關(guān)，但它們?nèi)寂c風(fēng)速完全相關(guān)，這意味著即便是看起來好的校準(好且直的擬合線)，仍然會有很大不確定度。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:20229風(fēng)速計現(xiàn)場比對9.1概述有兩種可用方法證明在測量期間所用風(fēng)速計同校準時相比沒有發(fā)生改變。風(fēng)速計可在測試結(jié)束后在風(fēng)洞中校準以得到與初次校準的區(qū)別。另一種方法是在測試期間對主風(fēng)速計和安裝在主風(fēng)速計附近的參考風(fēng)速計進行現(xiàn)場比對。應(yīng)注意，如果參考風(fēng)速計和主風(fēng)速計以相似的速率降級，則該方法無法識別風(fēng)速計校準的漸進式降級。應(yīng)定期進行現(xiàn)場比對，以便在早期發(fā)現(xiàn)問題。9.2先決條件在測試期間，根據(jù)第10章的要求將兩個風(fēng)速計安裝在測風(fēng)塔上。主風(fēng)速計用于所需測試，另參考風(fēng)速計用于現(xiàn)場比對。風(fēng)速計有以下三種安裝方式:a)方式1：如10.2所述的頂部安裝；b)方式2：如10.3所述的備用頂部安裝；c)方式3：如10.4所述，兩個風(fēng)速計均側(cè)面安裝。9.3分析方法對測試期間記錄的兩個數(shù)據(jù)庫做10min平均值對比。第一個數(shù)據(jù)庫包含風(fēng)速計安裝后立即開始的數(shù)據(jù)，第二個數(shù)據(jù)庫包含測試期間的后期數(shù)據(jù)。每個數(shù)據(jù)庫均滿足如下要求：a)應(yīng)覆蓋4m/s～12m/s風(fēng)速范圍；b)風(fēng)向在有效扇區(qū)內(nèi)；c)每個風(fēng)速區(qū)間至少3個數(shù)據(jù)點，區(qū)間劃分可以選擇以下兩種方法：1)區(qū)間選項1：風(fēng)速區(qū)間寬度1m/s，區(qū)間中心為1.0m/s整數(shù)倍，取一個不超過±15°風(fēng)向區(qū)間內(nèi)的參考風(fēng)速計風(fēng)速數(shù)據(jù)；2)區(qū)間選項2：風(fēng)速區(qū)間寬度4m/s，區(qū)間中心為2m/s、6m/s、10m/s和14m/s，取多個10°風(fēng)向區(qū)間內(nèi)的參考風(fēng)速計風(fēng)速數(shù)據(jù)。此0m/s～16m/s的風(fēng)速范圍，僅適用于中間分析步驟，應(yīng)基于4m/s至12m/s的范圍做最終分析。d)包含一個風(fēng)向扇區(qū)，此扇區(qū)內(nèi)測風(fēng)塔不受任何風(fēng)力發(fā)電機組尾流影響，風(fēng)速計也不受測風(fēng)塔尾流影響，如下所述：1)示例：風(fēng)速計并排頂部安裝(方式2)，并且只用一個風(fēng)向扇區(qū)用于風(fēng)速區(qū)間(區(qū)間選項1)，此風(fēng)向扇區(qū)包含與橫桿成90°的風(fēng)向，并且在可用風(fēng)向內(nèi)；2)示例：單個頂部安裝風(fēng)速計(方式1)，全部風(fēng)向區(qū)間應(yīng)避開測風(fēng)塔尾流影響區(qū)，也即，參考風(fēng)速計中心與測風(fēng)塔任何部分的水平連線與所有風(fēng)向區(qū)間邊界相差至少45°(見圖8和圖9);e)最長持續(xù)時間應(yīng)為8周。分析所用的風(fēng)向區(qū)間應(yīng)在報告中明確說明。如果采用寬度1m/s的風(fēng)速區(qū)間和一個30°的風(fēng)向區(qū)間（區(qū)間選項1），則主風(fēng)速計為因變量，參考風(fēng)速計為自變量，進行線性回歸，回歸結(jié)果將用于估算主風(fēng)速計風(fēng)速，被稱為Vprimary_est。Vprimary_est=m×Vcontrol+b……………(23)式中m——Vprimary_est關(guān)于Vcontrol線性回歸的斜率；GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022b——Vprimary_est關(guān)于Vcontrol線性回歸的截距；Vcontrol——參考風(fēng)速計的風(fēng)速。這旨在說明風(fēng)速計隨時間而發(fā)生的特性改變，并不是絕對的校準。如果采用寬度4m/s的風(fēng)速區(qū)間和10°的風(fēng)向區(qū)間(區(qū)間選項2)，則根據(jù)第一個數(shù)據(jù)庫區(qū)間劃分出的每個風(fēng)向區(qū)間下的各風(fēng)速區(qū)間數(shù)據(jù)組，采用分段線性插值估計主風(fēng)速計風(fēng)速，如式(24)：=+Vprima,i1…這種情況下，現(xiàn)場比對第二數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)僅能使用第一數(shù)據(jù)庫中每個風(fēng)速、風(fēng)向區(qū)間覆蓋的參考風(fēng)速計數(shù)據(jù)。式(24)可用于外推至被覆蓋的風(fēng)速區(qū)間的邊界。如果在一個風(fēng)向區(qū)間內(nèi)僅有一個風(fēng)速區(qū)間被覆蓋，則把主風(fēng)速計測得的風(fēng)速區(qū)間平均值與參考風(fēng)速計測得的區(qū)間平均值之比作為對參考風(fēng)速計測量的校正系數(shù)。9.4評估準則將第一個數(shù)據(jù)庫的回歸或分段線性插值應(yīng)用于第二個數(shù)據(jù)庫的參考風(fēng)速計測量值，得出每個10min的主風(fēng)速計風(fēng)速估計值。在寬度為1m/s、中心為1.0m/s的整數(shù)倍的各風(fēng)速區(qū)間內(nèi)，計算主風(fēng)速計風(fēng)速測量值與估計值偏差的平均值（系統(tǒng)偏差）。系統(tǒng)偏差為：……n對每一個風(fēng)速區(qū)間，計算主風(fēng)速計風(fēng)速估計值與測量值的偏差及偏差的標準不確定度（統(tǒng)計偏差）。風(fēng)速偏差的標準不確定度是風(fēng)速差異的標準偏差除以測量點數(shù)的平方根。標準不確定度為：2……………如果在4m/s～12m/s任一區(qū)間內(nèi)，風(fēng)速偏差平均值（系統(tǒng)偏差）與風(fēng)速偏差標準不確定度（統(tǒng)計偏差）的統(tǒng)計平方公差沒有超過0.1m/s，則現(xiàn)場比對通過。<0.1ms………如果在4m/s～12m/s區(qū)間內(nèi)，至少有一個區(qū)間的δ值大于0.1m/s且在所有區(qū)間的δ值均不超過0.2m/s，則風(fēng)速計校準的不確定度v,i應(yīng)至少增加到在4m/s～12m/s風(fēng)速范圍內(nèi)的δGB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022最大值。如果在4m/s～12m/s風(fēng)速范圍內(nèi)任一區(qū)間的δ值均大于0.2m/s，則現(xiàn)場測試應(yīng)調(diào)至較早的時間段，直到δ值不再超過0.2m/s。這段時間之后的測量活動的數(shù)據(jù)應(yīng)剔除，且剩余測量活動的數(shù)據(jù)中，風(fēng)速計校準不確定度v,i應(yīng)按照沒有剔除數(shù)據(jù)的情況處理。注：現(xiàn)場比對可以在測試期間經(jīng)常重復(fù)執(zhí)行，用于輔助識別風(fēng)速計的漸進式降圖8用于在一座三角形桁架式測風(fēng)塔上單獨安裝在頂部的風(fēng)速計的有效的參考風(fēng)速計方向扇區(qū)的示例圖9用于在一座管狀測風(fēng)塔上單獨安裝在頂部的風(fēng)速計的有效的參考風(fēng)速計方向扇區(qū)的示例10測風(fēng)塔設(shè)備安裝10.1概述GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022測風(fēng)塔上設(shè)備的合理布置對于精確的風(fēng)力發(fā)電機組測試很重要（對于在風(fēng)力發(fā)電機組機艙上而不是在測風(fēng)塔上安裝儀器的場合，參考附錄C作為指導(dǎo)）。測風(fēng)塔風(fēng)速計的布置，應(yīng)至少包括一個頂部安裝的主風(fēng)速計和一個參考風(fēng)速計。使用參考風(fēng)速計的目的是提供一種主風(fēng)速計的現(xiàn)場自洽性核查方法，如第9章所述。在使用已分級的風(fēng)速計進行預(yù)期目的需求之前（如功率特性測試建議核查風(fēng)速計的幾何外形是否與分級時所用風(fēng)速計類型的幾何描述一致。特別是風(fēng)速計的安裝位置應(yīng)盡量保證氣流畸變最小，尤其是來自測風(fēng)塔和橫桿的影響。當(dāng)需要在大風(fēng)向范圍內(nèi)擁有最小的氣流畸變時，可以采用頂部安裝風(fēng)速計來實現(xiàn)。然而，并排安裝兩個頂部風(fēng)速計為風(fēng)速自洽性核查提供一個高魯棒性的方法，如果能夠同時保證兩者適當(dāng)?shù)乃骄嚯x并且風(fēng)速計安裝穩(wěn)固，這種方法僅僅增加了很小的氣流畸變。當(dāng)風(fēng)速計安裝在測風(fēng)塔頂部以下的側(cè)向橫桿上時，測風(fēng)塔和橫桿引起的氣流畸變非常顯著，必須加以考慮。無論安裝方式如何，都需要注意確保橫桿結(jié)構(gòu)足夠穩(wěn)固以避免劇烈振動。測風(fēng)塔上需要在主風(fēng)速計安裝高度附近安裝其他設(shè)備(參考風(fēng)速計、風(fēng)向標、溫度和氣壓傳感器)，應(yīng)避免安裝在干擾主風(fēng)速計的位置處。10.2單個頂部安裝風(fēng)速計為使在盡可能寬的風(fēng)向范圍內(nèi)，風(fēng)速測量的氣流畸變可以忽略不計，單個頂部安裝的風(fēng)速計是理想的配置。如果采用這種配置，則應(yīng)滿足10.2的所有規(guī)定。尤其當(dāng)測風(fēng)塔的橫截面積較大且因此導(dǎo)致較低位置的風(fēng)速計比頂部安裝的風(fēng)速計受到更顯著的測風(fēng)塔干擾影響時，或當(dāng)遇到較大的風(fēng)切變時，應(yīng)仔細考慮這種配置是否能實現(xiàn)較低高度風(fēng)速計自洽性核查的高魯棒性。風(fēng)速計應(yīng)被支撐，使得杯式風(fēng)速計至少高出測風(fēng)塔或者其它能夠引起氣流擾動部件1.5m，支撐部件或者測風(fēng)塔的任何部位都不能超出以風(fēng)杯頂端為頂點的11:1的半圓錐體。風(fēng)速計需安裝在一個豎直圓管上，圓管尺寸與校準（和分級）時使用的圓管外徑尺寸一致(±1.5mm），但不能超過風(fēng)速計直徑。圓管和風(fēng)速計總長度(測量至風(fēng)杯)不小于0.75m。此外，風(fēng)速計應(yīng)保持穩(wěn)定，這可能需要直徑較小的垂直圓管與另一根直徑較大的圓管同心安裝，以提供穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。頂部風(fēng)速計以下，1.5m范圍內(nèi)的附加圓管直徑不能大于風(fēng)速計尺寸。連接風(fēng)速計與垂直圓管的支架應(yīng)緊湊、平滑且對稱。當(dāng)風(fēng)速計電纜線布置在支撐圓管內(nèi)部時，電纜應(yīng)布置在垂直管內(nèi)部。對于其他配置(如抽頭)，電纜應(yīng)螺旋纏繞在垂直圓管上(大致3圈/m或者與校準和分級時相似)。風(fēng)速計應(yīng)在校準時使用與現(xiàn)場一致的電纜附件和布線配置。風(fēng)速計(和安裝管)與垂直方向的偏差應(yīng)小于2°。建議通過測量來驗證。頂部風(fēng)速計下方1.5m范圍內(nèi)不得有任何其他設(shè)備，且在風(fēng)速計下方至少4m范圍內(nèi)也不得位于11：1半錐體外。在這種情況下，參考風(fēng)速計應(yīng)側(cè)面安裝在距離頂部風(fēng)速計至少4m但不超過6m的距離內(nèi)，否則應(yīng)滿足10.4中側(cè)面安裝風(fēng)速計的要求。圖10給出了頂部安裝風(fēng)速計的配置示例。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022圖10頂部安裝風(fēng)速計以及安裝要求示例10.3并排頂部安裝風(fēng)速計對于并排安裝方案，除了應(yīng)滿足10.2中規(guī)定的所有安裝條件外，還應(yīng)滿足以下特定的條件。杯式風(fēng)速計應(yīng)安裝在橫桿上方至少20倍橫桿直徑的高度處，推薦使用25倍的橫桿直徑。由水平部分和垂直支撐桿構(gòu)成的橫桿應(yīng)是圓型截面。風(fēng)速計間隔至少為2.5m，但不能超過4.0m。測風(fēng)塔的任何部分都不得超過11：1的半圓錐體，圓錐體的頂點與兩個頂部安裝風(fēng)速計之間的中點重合(在滿足上述尺寸標準的前提下，頂部風(fēng)速計橫桿本身可以不受此限制)。其他任何儀器都不能安裝于杯式風(fēng)速計1.5m以內(nèi)，也不得位于杯式風(fēng)速計下方至少4m的半圓錐體外。圖11給出了一個并排配置的示例。推薦橫桿與測風(fēng)塔同軸安裝，或集中安裝在測風(fēng)塔迎風(fēng)一側(cè)。注：“上風(fēng)向”取決于用例。例如，在使用關(guān)注的相對狹窄的所需風(fēng)向扇區(qū)的功率特性測量的案例中，“上風(fēng)向”應(yīng)評估一個風(fēng)速計對另一個風(fēng)速計的影響，且限制測量扇區(qū)，以便使風(fēng)速測量的總體不確定度保持在預(yù)期范圍內(nèi)。應(yīng)確定由其他儀器、測風(fēng)塔及橫桿引起的不確定度。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022圖11頂部并排安裝主風(fēng)速計和參考風(fēng)速計以及風(fēng)向標和其它儀器安裝在橫桿上的方案10.4側(cè)邊安裝設(shè)備10.4.1概述側(cè)面安裝設(shè)備(如風(fēng)速計和風(fēng)向標)會受到由測風(fēng)塔、橫桿以及拉線引起的氣流畸變的影響。圓形橫桿對其上方20倍橫桿直徑位置處造成的影響是0.5%。而由橫桿引起的風(fēng)速計位置處的氣流畸變需保持在0.5%以下。風(fēng)速計須安裝在與校準或分級過程中使用的相同外徑(±0.1mm)的垂直圓管上，但是圓管的外徑不能大于風(fēng)速計的尺寸。風(fēng)向標的水平安裝距離應(yīng)不小于測風(fēng)塔上風(fēng)速計安裝建議距離的一半。側(cè)面安裝儀器應(yīng)安裝在橫桿上方20倍橫桿直徑(垂直間距)的位置。這種距離要求適用于側(cè)面安裝風(fēng)速計用作不同高度處另一側(cè)裝風(fēng)速計的參考風(fēng)速計的情況，以及適用于風(fēng)切變測量中不同高度處側(cè)裝風(fēng)速計安裝的情況。側(cè)裝風(fēng)速計用于另一側(cè)裝風(fēng)速計的參考風(fēng)速計的情況，距離主風(fēng)速計的垂直距離應(yīng)在4m～6m，橫桿應(yīng)位于測風(fēng)塔的同一側(cè)并且指向同一個方向；或者，參考風(fēng)速計與另一個側(cè)裝風(fēng)速計處于同一高度，但指向不同，如此在測量扇區(qū)內(nèi)可以滿足兩個風(fēng)速計位置處的氣流畸變要求。風(fēng)速計安裝在測風(fēng)塔的尾流中運行會受到很大干擾。用例依據(jù)測風(fēng)用例，被尾流干擾的測量結(jié)果可能不被允許使用（如在功率特性測試）。在使用這些測量結(jié)果的場合，應(yīng)評估包括這些測量結(jié)GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022果對于總體風(fēng)速測量不確定度的影響。測風(fēng)塔上的氣流畸變十分明顯。為了使測風(fēng)塔造成的氣流畸變保持在1%以下，風(fēng)速計與測風(fēng)塔體之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x。風(fēng)速計-測風(fēng)塔的推薦間距見10.4.2和10.4.3。測風(fēng)塔拉線產(chǎn)生的尾流對風(fēng)速計在較大范圍內(nèi)有顯著影響，在重要的測量扇區(qū)中，風(fēng)速計應(yīng)避免安裝在拉線的下風(fēng)向。干擾和不確定度可以接受的程度取決于用戶，但應(yīng)避免測風(fēng)塔和橫桿引起的氣流畸變分別大于1%和0.5%。對于測風(fēng)塔氣流畸變，允許對側(cè)邊安裝的風(fēng)速計的觀測值進行校正，在10.4.4和附錄B中做了進一步描述。測風(fēng)塔可以是管狀或是桁架式的。風(fēng)速計與測風(fēng)塔之間的距離與測風(fēng)塔的類型和實度有關(guān)。10.4.2管狀測風(fēng)塔管狀測風(fēng)塔的附近的氣流畸變估算見圖12，這個圖根據(jù)Navier-Stokes分析給出管狀測風(fēng)塔附近氣流的等風(fēng)速點。圖中可見，如果與風(fēng)向差45°,受到的影響最小。一般情況下，測風(fēng)塔氣流上風(fēng)向有減速，測風(fēng)塔附近有加速，測風(fēng)塔后有尾流。由于尾流影響區(qū)域內(nèi)氣流的復(fù)雜性，圖12僅可以精確表示綠色陰影上風(fēng)向區(qū)域的氣流擾動最小。綠色陰影區(qū)域是準確的，而右側(cè)紅色陰影區(qū)域由于圖12管狀測風(fēng)塔周圍的等值風(fēng)速點從圖12可以明顯看出，風(fēng)速計安裝于測風(fēng)塔迎風(fēng)側(cè)相對風(fēng)向±45°扇區(qū)內(nèi)，當(dāng)風(fēng)速計置于測風(fēng)塔正逆風(fēng)方向時，相對于自由流氣流畸變最大。相對風(fēng)速與測風(fēng)塔迎風(fēng)方向上距測風(fēng)塔距離的關(guān)系，如圖13所示。GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-5