2024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

提供PDF版風(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)測量目 次前言 III引言 IV范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1符號、單位和縮寫 3一般信息 6杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計分級 6杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計評估 9風(fēng)速計風(fēng)洞校準(zhǔn)規(guī)程 21風(fēng)速計現(xiàn)場比對 29測風(fēng)塔設(shè)備安裝 31風(fēng)速測量的不確定度 41報告格式 45附錄A(資料性)風(fēng)向傳感器的風(fēng)洞校準(zhǔn)程序 47附錄B(資料性)桁架式測風(fēng)塔的氣流畸變校正 55附錄C(資料性)機艙設(shè)備安裝 57附錄D(資料性)導(dǎo)流罩風(fēng)速計 59參考文獻(xiàn) 60表1 等級A、B、C、D和S的影響參數(shù)范圍（10min平均值） 8表2 杯式風(fēng)速計的傾斜角度響應(yīng)示例 15表3杯式風(fēng)速計的摩擦系數(shù)示例 16表4 與示例杯式風(fēng)速計分級有關(guān)的其他數(shù)據(jù) 17表5 風(fēng)速計校準(zhǔn)不確定度評估示例 26表6 針對各種桁架測風(fēng)塔推力系數(shù)CT的評估方法 38表A.1風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)引起的不確定度貢獻(xiàn) 53表A.2 在風(fēng)向傳感器的校準(zhǔn)中的不確定度貢獻(xiàn)及總體標(biāo)準(zhǔn)不確定度 54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 10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)自的角速度ω的函數(shù)） 11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 12I圖4 示例-速率比λ與轉(zhuǎn)子扭矩系數(shù)CQA的函數(shù)，來自 等于-5.5和等于-6.5的階躍響應(yīng)15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） 18圖6 杯式風(fēng)速計的分級偏差示例其中8.01C（上），9.94D（下） 19圖7 用作氣流均勻性測試的體積的定義 22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 31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 31圖10 頂部安裝風(fēng)速計以及安裝要求示例 33圖11 頂部安裝主風(fēng)速計和參考風(fēng)速計并排安裝以及風(fēng)向標(biāo)和其它安裝在在橫桿上的儀器的方案 34圖12 圓柱形測風(fēng)塔周圍的等值風(fēng)速點 35圖13 相對風(fēng)速隨距管狀測風(fēng)塔的距離Rd以及測風(fēng)塔邊寬d的函數(shù) 36圖14 三角桁架測風(fēng)塔 36圖15 推力系數(shù)CT等于0.5的三角桁架測風(fēng)塔周圍的局部等風(fēng)速圖 37圖16 針對不同推力系數(shù)CT，中心相對風(fēng)速與到邊寬為Lm的測風(fēng)塔的距離Rd有關(guān) 38圖17 兩種不通風(fēng)向下三角桁架測風(fēng)（CT=周圍氣流畸變的3DCFD仿真-風(fēng)向見每幅圖左下角的紅色箭頭 圖A.1風(fēng)洞中風(fēng)向傳感器的校準(zhǔn)裝置的示例 錯誤！未定義書簽。圖B.1測風(fēng)塔氣流畸變的示例 55圖B.2氣流畸變殘差于風(fēng)向的關(guān)系 56圖C.1 風(fēng)速計在機艙頂部的安裝 58II引言IEC61400IEC61400在IEC61400-12-1:2017和IEC61400-12-2:2013中找到本文件的技術(shù)內(nèi)容。注：在10.2中對風(fēng)速計安裝管的公差數(shù)值做出了技術(shù)修正。由于這些源文件的越來越大的復(fù)雜性，IECTC88IEC61400-12體的部分，下一步將促使更加有效的管理和維護(hù)。作為該改組過程的一部分，創(chuàng)建了本文件。在IEC61400-12-1:2017IEC61400-12-2:2013（如，要求的相對于被測風(fēng)力發(fā)電機組的測風(fēng)塔位置，以及相對于輪轂高度的測風(fēng)高度），在IEC61400-12-1和IEC61400-12-1新版本中仍然不變。IV范圍IEC61400-50（的方法和要求。對于在IEC61400系列中由其它標(biāo)準(zhǔn)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（如垂直廓線或面向前方的激光雷達(dá)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；杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計進(jìn)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；風(fēng)速計風(fēng)洞校準(zhǔn)的程序和要求；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(zhǔn)的一致性的一種附加的或可選的方法；在測風(fēng)塔上安裝風(fēng)速計和其它儀器的要求；風(fēng)速測量不確定度的評估；報告要求。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。ISO2533:1975標(biāo)準(zhǔn)大氣（Standardatmosphere）ISO3966（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/IECGuide98-3:2008,MOD）術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1準(zhǔn)確度accuracy被測量（物）的測量值與真實值的接近程度。13.2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(biāo)。定義為風(fēng)速計顯示值達(dá)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flowdistortion3.5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轉(zhuǎn)子掃掠面質(zhì)心到地面的高度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。例：功率特性測試作為用例的一個示例。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)。注：功率特性測試作為用例的一個示例。3.8障礙物obstacle阻擋風(fēng)流動，產(chǎn)生氣流畸變的固定物體。注：建筑物和樹是作為障礙物的例子。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(biāo)準(zhǔn)不確定度standarduncertainty用標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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）:2z式中：vh——輪轂高度風(fēng)速（m/s）；H——輪轂高度單位米（m）；ivz——高度zi處的風(fēng)速（m/s）；i——風(fēng)切變指數(shù)。符號、單位和縮略語4.1符號和單位A風(fēng)輪掃掠面積A風(fēng)輪掃掠面積[m]B大氣壓[Pa]n測量氣壓的10min平均[Pa]h皮托管壓頭系數(shù)A廣義的氣動扭矩系數(shù)T推力系數(shù)c參數(shù)的（偏微分）靈敏度系數(shù)i第i個區(qū)間的氣壓靈敏度系數(shù)[W/Pa]i第i個區(qū)間的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靈敏度系數(shù)x索引參數(shù)的靈敏度系數(shù)i第i個區(qū)間的第k個分量的靈敏度系數(shù)i第i個區(qū)間的溫度靈敏度系數(shù)[W/K]i第i個區(qū)間的風(fēng)速靈敏度系數(shù)[Ws/m]i第i個區(qū)間的空氣密度校正靈敏度系數(shù)[W/k]d測風(fēng)塔直徑[m]e離心率F(V)風(fēng)速的瑞利累積概率分布函數(shù)F(,超聲波風(fēng)速計的俯仰和偏航響應(yīng)f(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[m]h障礙物高度[m]I杯式風(fēng)速計轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣性[k·m]K氣壓計靈敏度[NmV]s氣壓計增益d氣壓計采樣轉(zhuǎn)換t溫度變送器靈敏度[K/A]s溫度變送器增益[A/V]d溫度變送器采樣轉(zhuǎn)換t壓力傳感器靈敏度3

vizi H (1)z,

,U)B，ts壓力傳感器增益d壓力傳感器采樣轉(zhuǎn)換k分級值b阻塞校正系數(shù)c風(fēng)洞校準(zhǔn)系數(shù)f其他風(fēng)洞的風(fēng)洞校正系數(shù)（僅用于不確定度評估）i由于風(fēng)速計（包括安裝管）與測試截面圍護(hù)之間的干擾，也包括由于延伸透過圍護(hù)的安裝管引起的氣流效應(yīng)而帶來的校正系數(shù)n風(fēng)速計樣本編號n的分級數(shù)（n=1，…，5或更大）p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p空氣密度的濕度校正m測風(fēng)塔桁架相鄰支架間距離[m]L風(fēng)力發(fā)電機組與測風(fēng)設(shè)備之間的距離[m]M每個區(qū)間內(nèi)的不確定度分量個數(shù)AA類不確定度分量個數(shù)BB類不確定度分量個數(shù)mVl與VtmV1和2N區(qū)間個數(shù)h一年的小時數(shù)，約8760h[h]i風(fēng)速區(qū)間i內(nèi)10min數(shù)據(jù)組個數(shù)j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)h可用的測量高度個數(shù)w蒸氣壓力[Pa]p軸向跳動偏差A(yù)氣動扭矩[N·m]F摩擦轉(zhuǎn)矩[N·m]R風(fēng)輪半徑[m]a0角度測量的有效半徑干燥空氣的氣體常數(shù)（287.05）[J/kg·K]d到測風(fēng)塔中心的距離[m]w水蒸氣的氣體常數(shù)（461.5）[J/kg·K]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A風(fēng)洞風(fēng)速時間序列的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度i第i個區(qū)間內(nèi)分量k的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度i第i個區(qū)間內(nèi)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度S測風(fēng)塔實度T絕對溫度[K]TI湍流強度·n測量絕對溫度的10min平均值[K]t時間[s]U風(fēng)速[m/s]4d中心風(fēng)速偏差值[m/s]q等效水平風(fēng)速[m/s]i第i個區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速[m/s]j第j個區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速[m/s]c超聲波風(fēng)速計t臨界風(fēng)速[m/s]Uu風(fēng)速矢量B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量i第i個區(qū)間內(nèi)氣壓的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度[Pa]i第i個區(qū)間內(nèi)的功率的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度[W]i風(fēng)速信號的數(shù)據(jù)采集的不確定度分量i第i個區(qū)間內(nèi)的合成的B類不確定度x索引參數(shù)的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度i第i個區(qū)間內(nèi)的分量k的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度i在寒冷氣候中測量結(jié)果對風(fēng)速計分級的影響i第i個區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度[m/s]iSR、或S中的一個所用硬件的不確定度i與應(yīng)用的方法相關(guān)的不確定度i與傳感器的分級相關(guān)的不確定度i與來自避雷針的氣流畸變相關(guān)的不確定度i與傳感器的安裝相關(guān)的不確定度i與預(yù)校準(zhǔn)相關(guān)的不確定度i與后校準(zhǔn)相關(guān)的不確定度i風(fēng)速不確定度評估u(t)使用普通校準(zhǔn)函數(shù)在時間t處由杯式風(fēng)速計測量的風(fēng)速tΔu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V風(fēng)速[m/s]e輪轂高度的年平均風(fēng)速[m/s]l參考風(fēng)速計的風(fēng)速i第i個區(qū)間內(nèi)的參考風(fēng)速計的風(fēng)速i第i個區(qū)間規(guī)格化平均風(fēng)速[m/s]n規(guī)格化風(fēng)速[m/s]j第i個區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)組j的規(guī)格化風(fēng)速[m/s]i第i個區(qū)間內(nèi)的主風(fēng)速計的風(fēng)速t估計的主風(fēng)速計風(fēng)速n測量風(fēng)速的10min平均值[m/s]1來自傳感器1的風(fēng)速2來自第2個傳感器的風(fēng)速v風(fēng)速橫向分量[m/s]v平均氣流風(fēng)速[m/s]vp參考位置處的平均風(fēng)速q測量等效風(fēng)速[m/s]WD風(fēng)向WME測風(fēng)設(shè)備5w風(fēng)速垂直分量[m/s]iα確定偏差包絡(luò)的加權(quán)函數(shù)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(zhǔn)值）αL風(fēng)洞中心線αl數(shù)字輸出信號引起的不確定度αr氣流方向確定中的不確定度α1旋轉(zhuǎn)軸線夾角的影響αm安裝風(fēng)向傳感器引起的不確定度α2風(fēng)向傳感器位置不正引起的不確定度αr參考偏航傳感器校準(zhǔn)中的不確定度αt使用風(fēng)向傳感器的指北標(biāo)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λ0C=0ρ空氣密度[kg/]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ττ）ρ0標(biāo)準(zhǔn)空氣密度[kg/]ρn空氣密度的10min平均值[kg/]σi第i個區(qū)間內(nèi)中標(biāo)準(zhǔn)化功率數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差[W]σn參數(shù)10min平均的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ/σ/σw縱向/橫向/垂直風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差Φ相對濕度（范圍從0%～100%）ω角速度[s-1]f平均微分壓力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（C）以及導(dǎo)流罩（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(zhǔn)、分級和安裝的要求進(jìn)行了描述。IEC61400（如激光雷達(dá)和聲雷達(dá)）IEC61400-50-2[1]。盡管本文件中定義的測風(fēng)主要與風(fēng)速測量A杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計分級概述6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87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)。分級級別ABCD（ACIEC61400-12-5IEC61400-12-3ADIEC61400-12-5BDIEC61400-12-3BSS1。這能適用于一些特殊的氣候，IEC61400-12-3，SABC11.3.4kIEC61400-12-5ABCDA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)。BIEC61400-12-5A-20℃。DB-20℃。對于偏離A級至D級的地形或氣候，可以指定S級氣候。SABCD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。杯式和超聲波風(fēng)速計的分級88n的分級號nikn100maxw (2)i i式中：7kn——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）；i——對于影響參數(shù)組合i的偏差，單位為米每秒（m/s）。i注：1級相當(dāng)于10m/s時的1%，但低于10m/s時大于1%，高于10m/s時小于1%。iw5ms0.5U (3)Ui

i i——影響參數(shù)組合i的風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）。表1A、B、C、DS（10min）參數(shù)A級B級C級D級S級a用戶定義范圍的特殊等級范圍地形滿足IEC地形不滿足IEC地形滿足IEC地形不滿足IEC61400-12-5中61400-12-5中的61400-12-5中61400-12-5中的要求要求的要求的要求范圍范圍范圍范圍風(fēng)速，V(m/s)4～164～164～164～164～16湍流強度0.03～(0.12+0.48/V)0.03～(0.12+0.96/V)0.03～(0.12+0.48/V)0.03～(0.12+0.96/V)用戶定義b結(jié)構(gòu)1/0.8/0.5C1/0.8/0.5C1/0.8/0.5C1/0.8/0.5C用戶定義或1/0.8/0.5°氣溫(?C)0～40-10～40-20～40-20～40用戶定義空氣密度(kg/m3)0.9～1.350.9～1.350.9～1.350.9～1.35用戶定義平均入流角(°)-3～3-15～15-3～3-15～15用戶定義風(fēng)向d(°)杯式和超聲波式：0～360杯式和超聲波式：0～360杯式和超聲波式：0～360杯式和超聲波式：0～360杯式：0～360義空氣密度?？梢酝ㄟ^在測風(fēng)塔上安裝雙向風(fēng)向標(biāo)或三維超聲波風(fēng)速計來確定入流角。7.4。350mKaimal（應(yīng)至少對一個樣本進(jìn)行調(diào)查分級中始終包含指向性，但對于Sk值的平均值加上幅值的一半除以

3，假設(shè)3符合矩形分布（見式(4)）。

131 5 kmaxk13k kn 52n152

……(4)8kA、kBkS1.7A2.5S（uv2,j0.05m/s0.005Ujk

3………………(5)3在第7章中描述了一個分級示例。報告格式應(yīng)提供包括流程詳細(xì)信息，作為分級前提而進(jìn)行的測量，以及所用設(shè)施和工具文件的相關(guān)文件。杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計評估總則一種型號的杯式風(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)：傾角響應(yīng)特性；偏航角響應(yīng)特性；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：轉(zhuǎn)子扭矩特性引起的動態(tài)影響。描述了測量風(fēng)速計特性的程序。7.37.47.37.41中所列的基本特性影響的驗證程序。7.5風(fēng)速計特性測量杯式風(fēng)速計的傾角響應(yīng)特性的風(fēng)洞測量8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。0.05°/s)，因此角速度對結(jié)果的影響可以忽略不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)9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。8測量矩陣的建議：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；b)傾斜角范圍和步長：至少-30°～+30°（例如±0°、±1°、±2°、±3°、±4°、±6°、±8°、…、±30°）;風(fēng)速范圍和步長：4m/s～16m/s（4m/s、8m/s、12m/s16m/s）;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)的比較杯式風(fēng)速計方向特性的風(fēng)洞測量當(dāng)進(jìn)行水平流動方向和參考方向標(biāo)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(jìn)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4m/s、8m/s、12m/sm/s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QF（）。10Iddt

QAQF (6)F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。8m/s2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F是轉(zhuǎn)子的角速度ω的函數(shù)）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。50%～98150%～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(xì)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。或者可以通過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)。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：u(t)uuexptt0t ……(7)11GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022式中：u(t)——使用普通校準(zhǔn)函數(shù)在時間t處由杯式風(fēng)速計測量的風(fēng)速；t0t——時間；（τwh。和t0。lnutu(t)tt0u

……(8)在7.3.2中，進(jìn)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。溫度對風(fēng)速計特性的誘導(dǎo)效應(yīng)的測量總則應(yīng)對溫度對風(fēng)速計性能的影響進(jìn)行評估。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(jìn)行評估，參見參考文獻(xiàn)[2]。20m/s-20℃～+405F、F1和F2QFFF

2………………(9)F 0 1 2圖3QF與溫度之間在角速度ω范圍內(nèi)的函數(shù)關(guān)系的例子12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14m/s8m/s12m/s16m/s7.3.2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(zhǔn)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30s1°/s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示可能發(fā)生的詳細(xì)變化。偏航應(yīng)是按照超聲波預(yù)設(shè)的測量扇區(qū)進(jìn)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°。如果有明確證據(jù)表明需要或不需要的傾斜角度，應(yīng)予以增減。測量的風(fēng)速為：4m/s、8m/s、12m/s16m/s。在每個方向上，與參考方向上普通標(biāo)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?；陲L(fēng)洞及實驗室測試以及杯式風(fēng)速計建模的杯式風(fēng)速計分級方法方法7.210mini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。i杯式風(fēng)速計模型的例子總則[2]和[3IA，以及從軸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)速計的角速度并且使用風(fēng)洞校準(zhǔn)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 的函數(shù)由風(fēng)向量確定入流角和風(fēng)矢量的大小。

arctan w u2vu2v2 ……(10)13u2u2v2w2U……(11)等效水平風(fēng)速通過將風(fēng)向量的標(biāo)量乘以在風(fēng)洞中測得的瞬時迎風(fēng)角響應(yīng)得到。 UeqF,UU……(12)U1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(xiàn)[2]：Q1ARU2C

()…………………(13)A 2式中：kg/)；

eqQAm）；（m）；m/）；7.23或7.24qCQACQA

()

QQ1ARU2

……(14)2 eq廣義氣動轉(zhuǎn)子扭矩系數(shù)是風(fēng)速比的函數(shù)：式中：

RUeqUt (15)（7.2.4[4]?？砂词?16)、對于低速比和高速比、由τ值確定線性扭矩特性：k

2I(u0uUt)0AR2(uu)20

……………(16)

low0,0 =014

CQAhigh0,0 (17)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)A的函數(shù)，來自等于-55和等于-.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)：(18)影響參數(shù)范圍變化和分級確定示例10min10Hz。34234A、B、CD561.69A、6.56B、8.01C表2杯式風(fēng)速計的傾斜角度響應(yīng)示例風(fēng)速，V(m/s)481216角度，α(deg)Vα/Vα=0Vα/Vα=0Vα/Vα=0Vα/Vα=0-300.9670050.9356890.9218150.913545-280.9687690.9433070.9320280.925304-260.9714840.9510980.9420670.936683-240.9749410.9589080.9518050.947569-220.9789330.9665830.9611110.95785015表2杯式風(fēng)速計的傾斜角度響應(yīng)示例（續(xù)）風(fēng)速，V(m/s)481216角度，α(deg)Vα/Vα=0Vα/Vα=0Vα/Vα=0Vα/Vα=0-200.9832530.9739740.9698630.967413-180.9674130.9809300.9779340.976148-160.9920550.9873040.9851990.983945-140.9961310.9929480.9915380.990698-120.9997220.9977170.9968290.996301-101.0026281.0014681.0009541.000648-81.0046511.0040571.0037931.003637-61.0055941.0053441.0052331.005166-41.0052621.0051881.0051551.005136-31.0045581.0045261.0045131.004505-21.0034621.0034521.0034481.003446-11.0019511.0019501.0019491.00194901.0000001.0000001.0000001.00000010.9975950.9975940.9975930.99759320.9947500.9947400.9947360.99473430.9914900.9914580.9914450.99143740.9878380.9877640.9877310.98771260.9794580.9792080.9790970.97903080.9698030.9692090.9689450.968789100.9590680.9579080.9573940.957088120.9474500.9454450.9445570.944029140.9351470.9319640.9305540.929714160.9223590.9176080.9155030.914249180.9092870.9025220.8995260.897740200.8961330.8868540.8827430.880293220.8831010.8707510.8652790.862018240.8703970.8543640.8472610.843025260.8582280.8378420.8288110.823427280.8468010.8213390.8100600.803336300.8363250.8050090.7911350.782865表3杯式風(fēng)速計的摩擦系數(shù)示例溫度(?C)F0(N·m)F1(N·m·s)F2(N·m·s2)-202.000E-042.000E-04-8.000E-08-181.563E-041.563E-04-5.714E-0816表3杯式風(fēng)速計的摩擦系數(shù)示例（續(xù)）溫度(?C)F0(N·m)F1(N·m·s)F2(N·m·s2)-151.163E-041.163E-04-4.000E-08-107.692E-057.692E-05-3.077E-08-55.556E-055.556E-05-2.222E-0804.348E-054.348E-05-1.739E-0853.571E-053.571E-05-1.429E-08103.030E-053.030E-05-1.212E-08152.632E-052.632E-05-1.053E-08202.326E-052.326E-05-9.302E-09252.083E-052.083E-05-8.333E-09301.887E-051.887E-05-7.547E-09351.724E-051.724E-05-6.897E-09401.587E-051.587E-05-6.349E-09表4與示例杯式風(fēng)速計分級有關(guān)的其他數(shù)據(jù)分級列表數(shù)值風(fēng)杯直徑75mm風(fēng)杯面積A0.00441787m2到風(fēng)杯中心的半徑R65mm轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量I0.0002kg·m2平衡速比λ00.3校準(zhǔn)溫度20°C校準(zhǔn)大氣壓1013hPa校準(zhǔn)空氣密度ρ1.203821kg/m3校準(zhǔn)湍流強度0.003校準(zhǔn)湍流結(jié)構(gòu)各向同性σu/σv/σw=1/1/1校準(zhǔn)系數(shù)A和B0.67955和0.2587020°C的校準(zhǔn)摩擦系數(shù)F0、F1和F2見表3，20°C扭矩系數(shù)斜率κlow和κhigh-5.0和-6.517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）18圖6杯式風(fēng)速計的分級偏差示例其中8.01C（上），9.94D（下）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7.2.67.2.5.3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)向量的函數(shù)。從風(fēng)向量上 (10)和式(11 式中：

UsonicF,,,UU

……(19)——超聲波風(fēng)速計的傾斜和偏航響應(yīng)函數(shù)。197.3.2.2自由場比較測量7.37.410.3UVWS10min(180h)4m/s～16m/s，湍流強度0.04～0.14S20風(fēng)速計風(fēng)洞校準(zhǔn)規(guī)程一般要求風(fēng)速計校準(zhǔn)的一般要求概括如下：風(fēng)速計應(yīng)在符合風(fēng)速計校準(zhǔn)要求的風(fēng)洞中進(jìn)行校準(zhǔn)。與風(fēng)速計的校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)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(rèn)可的詳細(xì)信息）。ISO3966NPL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(jìn)行對比校準(zhǔn)驗證。8.28.2ISO/IEC98-3:2008風(fēng)洞的要求0.058.4.31.0m。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、0.2575min，4m/s、8m/s、12m/s、16m/s。21注：體積也將在深度（沿著氣流）上延伸1.5×b。圖7用作氣流均勻性測試的體積的定義1030s0.5%。225min，其風(fēng)0.2%。預(yù)校準(zhǔn)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%。2%10Hz20H60s7ms10/s13m/s20Hz4m/s～16m/s校準(zhǔn)配置應(yīng)通過詳細(xì)的風(fēng)速計校準(zhǔn)進(jìn)行重復(fù)性檢查。校準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)指定具有尺寸代表性的參考風(fēng)速計。在校準(zhǔn)風(fēng)速范圍內(nèi)，質(zhì)量參考風(fēng)速計輸出結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差與最大偏差應(yīng)分別低于平均值的0.2%和0.6%。儀器和校準(zhǔn)配置要求數(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。0.5m。參考風(fēng)向應(yīng)22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(zhǔn)確的垂直于0.21實驗段中的皮托靜壓管應(yīng)對準(zhǔn)平均氣流方向，最大允許偏差是0.5°。校準(zhǔn)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NPLISO3966:2020A.5)，與平均流動方向0.50.1%。校準(zhǔn)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。校準(zhǔn)程序杯式和超聲波風(fēng)速計的一般流程10m/s5min4m/s～16m/s1m/s注：1m/s2m/s4m/s、6m/s、8m/s、10m/s、12m/s、14m/s、16m/s、15m/s、13m/s、11m/s、9m/s、7m/s、5m/s。1Hz30s。如果校準(zhǔn)低分辨率的風(fēng)速計時，采樣間隔可以8.21min超聲波風(fēng)速計校準(zhǔn)流程（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。8.38.4.110m/s校準(zhǔn)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)。確定風(fēng)速計位置處的風(fēng)速空氣密度ρT、相對濕度ΦB，用式(20)計算得出（標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于13kg/：1BP

1T R

w R R式中：

0

w (20)23GB/TXXXX-XXXX/IEC61400-50-1:2022[Pa]；[K]；（01）；[27.05J/gK]；[46.5J/k.K]；[P]。w w P0.0000205exp0.0631846T………………(21)P(222pref,i2pref,i式中：

vf(kb,ki,kp,vp,...)kc ni1n

……(22)——皮托靜壓管壓頭系數(shù)；——風(fēng)速計與安裝管對風(fēng)洞氣流的干擾的校正函數(shù)；（——風(fēng)速計位置的平均風(fēng)速；——參考位置的平均風(fēng)速；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(zhǔn)結(jié)果的影響，并記錄在校準(zhǔn)設(shè)施配置報告和不確定度計算中。數(shù)據(jù)分析校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)不確定度。風(fēng)速值應(yīng)根據(jù)風(fēng)速計輸出進(jìn)行回歸。r不確定度分析24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(jìn)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(zhǔn)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)；線性化校準(zhǔn)表達(dá)式導(dǎo)致的不確定度。報告格式風(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);可表示實驗段中風(fēng)速計與皮托管位置的風(fēng)洞簡圖;流場質(zhì)量測試;阻塞效應(yīng)評估；風(fēng)速計安裝高度的影響；底板的影響；安裝位置對參考測量的影響;校正函數(shù)的影響；湍流測量；儀器證書；測量程序；數(shù)據(jù)評估程序；風(fēng)速計校準(zhǔn)重復(fù)性的記錄;不確定度分析；與上述要求的偏離。風(fēng)速計的校準(zhǔn)報告應(yīng)至少包含以下信息：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;校準(zhǔn)過程中偏航定向的詳細(xì)記錄（偏航敏感裝置）；安裝系統(tǒng)的圓管直徑;外部轉(zhuǎn)換器的制造商、類型和序列號；客戶的名稱與地址；校準(zhǔn)執(zhí)行人員、校核人員、發(fā)布批準(zhǔn)人員的簽名;風(fēng)洞的名稱；25校準(zhǔn)期間的環(huán)境條件（氣溫、氣壓和濕度）；擬合參數(shù)（偏移量、斜率、回歸系數(shù)）；線性表達(dá)式導(dǎo)致的不確定度(散點殘差);校正函數(shù)導(dǎo)致的不確定度；所有校準(zhǔn)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);與每個測量點相關(guān)的不確定度；校準(zhǔn)設(shè)施配置報告引用的參考文獻(xiàn):校準(zhǔn)日期；風(fēng)速計及其在風(fēng)洞中安裝情況的照片。不確定度計算示例25m/s10m/s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(xì)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(zhǔn)不確定度評估示例不確定度源i討論值i靈敏度值iim/s基于校正影響系數(shù)的不確定度c風(fēng)洞校準(zhǔn)可以使用2個皮托管進(jìn)行，1個位于長期參考位置，1個位于測量風(fēng)0.01t=0.5v/c=0.5×10/1.02=0.04924.90m/sB準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)不確定度假設(shè)校正值為1.02，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.01B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0.001f=v/kb=10m/s/1.001≈100.01關(guān)系有關(guān)。假定被測儀器尺寸不變，由m/s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(zhǔn)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26表5風(fēng)速計校準(zhǔn)不確定度評估示例（續(xù)）不確定度源i討論值i靈敏度值iim/si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0.001CP=v/p=10m/s/1.001≈0.01流場。因此測試段中心對于被測設(shè)備可能不10m/s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(dá)2%。只有安裝管達(dá)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P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0.001D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0.001CD=v/D=10m/s/1.001≈0.01風(fēng)洞實驗段的圓管基座上，氣流會向下逃10m/s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(biāo)準(zhǔn)不確定度取值0.1%是合適的，否則需要檢查這種影響t0Pa～500Pa0.5Pact=0.5v/，0.0005t范圍內(nèi)的最大不確定度為0.5Pat=0.5×10/5000=0.001s0VVs=，s=dtsdd溫度測量設(shè)備校準(zhǔn)顯示，在10℃～30℃范圍內(nèi)的最大不確定度為0.1℃0.1?Cct=0.5v/，tn/an/a0.00127表5風(fēng)速計校準(zhǔn)不確定度評估示例（續(xù)）不確定度源i討論值i靈敏度值iim/shh20.000997Ch=-0.v/Ch=-0.5×10/0.9970.005氣流方向上的準(zhǔn)確度相關(guān)，另一個由瞬時氣=-5.015流方向上的湍流變化產(chǎn)生。假設(shè)標(biāo)稱管壓頭系數(shù)為假設(shè)推導(dǎo)2ISO壓頭系數(shù)增加0.1%l4m/s～16m/s0.0025Ch=-0.×v/h準(zhǔn)范圍內(nèi)不確定度可以取值0.25%=-0.5×10/0.997=-5.015ttssdd900hPa～1100hPa0.5hPa0.5hPaA計不確定度2%，30s，2Hz60個樣本。10m/s0.02610.026p或～Φ=p=25?r=0Φ0）為。合成標(biāo)準(zhǔn)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。AB28風(fēng)速計現(xiàn)場比對概述先決條件10110.2210.3310.4分析方法10min4m/s～12m/s風(fēng)向在有效扇區(qū)內(nèi)；31.0m/s15°風(fēng)向區(qū)間內(nèi)的參考風(fēng)速計風(fēng)速數(shù)據(jù)；42m/s6m/s10m/s1410°風(fēng)向區(qū)間內(nèi)的參考風(fēng)速計風(fēng)速數(shù)據(jù)。0m/s～16m/s4m/s12m/s1)，90°的風(fēng)向，并且在可用風(fēng)向內(nèi)；4589);8分析所用的風(fēng)向區(qū)間應(yīng)在報告中明確說明。1m/s30（V。Vprimary_estmVcontrolb

……………(23)式中mtl29btll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(zhǔn)。4m/s10V Vprimary,iVprimary,i1V V

…(24)primary_est V V

control control

primary,i1control,i control,i1(24評估準(zhǔn)則10min的主風(fēng)速計風(fēng)速估計值。1m/s1.0m/sVy_tVy……(25)n（統(tǒng)計偏差。風(fēng)速偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度是風(fēng)速差異的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以測量點數(shù)的平方根。標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：stdev()nstdev()n

((Vprimary_est primarynnV)24m/s～12m/s（系統(tǒng)偏差）與風(fēng)速偏差標(biāo)準(zhǔn)不確定度（統(tǒng)計偏差）0.1m/s，則現(xiàn)場比對通過。22 0.1m224m/s～12m/sδ0.1m/sδ值均不超過0.2m/s，則風(fēng)速計校準(zhǔn)的不確定度應(yīng)至少增加到在4m/s～12m/s風(fēng)速范圍內(nèi)的δ304m/s～12m/sδ0.2m/s，則現(xiàn)場測試應(yīng)調(diào)至較早的時間段，直到δ0.2m/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(zhǔn)不確定度應(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(jìn)式降級。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)的示例測風(fēng)塔設(shè)備安裝概述31（對于在風(fēng)力發(fā)電機組機艙上而不是C9（如功率特性測試單個頂部安裝風(fēng)速計10.2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。10。4m11。風(fēng)速計需安裝在一個豎直圓管上，圓管尺寸與校準(zhǔn)（和分級）時使用的圓管外徑尺寸一致（±1.5mm），0.75m。此外，風(fēng)速計應(yīng)保m3/m21.5m4m11：14m6m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。32圖10頂部安裝風(fēng)速計以及安裝要求示例并排頂部安裝風(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20252.5m4.0m。測風(fēng)塔的任何部分都不11：11.5m4m11注：33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(biāo)和其它儀器安裝在橫桿上的方案側(cè)邊安裝設(shè)備概述200.50.5%以下。風(fēng)速計須安裝在與校準(zhǔn)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(biāo)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一204m～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。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)34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%10.4.210.4.3。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%。10.4.4B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)。管狀測風(fēng)塔12Navier-Stokes45°，受到的影響最小。一般情況下，測風(fēng)塔氣流上風(fēng)向12注圖中風(fēng)速已經(jīng)過自由流風(fēng)速(來自左側(cè))Navier-Stokers12管狀測風(fēng)塔周圍的等值風(fēng)速點1245°扇區(qū)內(nèi)，當(dāng)風(fēng)速計置于測風(fēng)塔35注：4513。13Rdd其中，99.58.2，996.1。桁架式測風(fēng)塔Navier-Stokes14注：圖中顯示了中心風(fēng)速偏差，制動盤代表邊寬為Lm的測風(fēng)塔，Rd是觀測位置到測風(fēng)塔中心的距離。圖14三角桁架測風(fēng)塔氣流畸變是推力系數(shù)CT的函數(shù)，推力系數(shù)依賴于測風(fēng)塔實度以及組成部件的阻力。CT可視為測風(fēng)Lm。測風(fēng)塔腿距代表測風(fēng)塔邊寬。如果測風(fēng)塔腿直徑很大(塔腿直徑大于測風(fēng)塔邊寬的5%)，那么計算塔腿間距時，應(yīng)在兩塔腿中心之間的距離加上塔腿的直徑。36圖15示了T于0.5的架風(fēng)周計出氣流風(fēng)計測塔心距離大于215區(qū)域所示。注:圖中風(fēng)速已經(jīng)過自由流風(fēng)速(來自左側(cè))規(guī)格化處理，通過二維Navier-Stokers計算以及制動盤理論進(jìn)行分析，其中認(rèn)為左側(cè)綠色陰影區(qū)域是準(zhǔn)確的，而右側(cè)紅色陰影區(qū)域由于模型原因而不準(zhǔn)確。圖15CT0.590°時，氣流畸變最小。否則，認(rèn)為氣流16T1001637圖16針對不同推力系數(shù)CT，中心相對風(fēng)速與測風(fēng)塔的距離Rd和到邊寬為Lm的比值的關(guān)系(28UCT與比值mU10.062C20.076C0.082d T T R d (28)CT6S表6針對各種桁架測風(fēng)塔推力系數(shù)CT的評估方法測風(fēng)塔類型平面截面CT表達(dá)式有效區(qū)間方形截面，尖邊支撐0.1<S<0.5方形截面，圓支撐0.1<S<0.3三角形截面，圓支撐0.1<S<0.3d(2)求得：38Rd

Lm1U

…………(29) d 0.082T 0.062C20.076T CT0.599.RdLm的5.799Rd3.717CFD90°的方向上。39風(fēng)向見每幅圖左下角的紅色箭頭圖17兩種不同風(fēng)向下，三角桁架測風(fēng)塔（CT=0.27）周圍氣流畸變的3DCFD仿真?zhèn)冗叞惭b風(fēng)速計的氣流畸變校正B40橫桿設(shè)計，在傳感器處宜具有相似的氣流畸變效應(yīng)，在不同高度之間風(fēng)速畸變中的最大允許差異為1%。在每個高度上，測風(fēng)塔橫截面尺寸宜相同，因此，在自立測風(fēng)塔的案例中，在更低的高度處測風(fēng)塔橫截10.4.210.4.31%。雷電防護(hù)30測試扇區(qū)內(nèi)，風(fēng)速計不應(yīng)受到避雷針的尾流影響。注：最重要的方向扇區(qū)取決于測風(fēng)的用例。如果這些條件不能滿足，則應(yīng)評估風(fēng)速計上的氣流畸變，并計算附加的不確定度。其他氣象儀器的安裝10.210.42（9風(fēng)向傳感器需安裝在主風(fēng)速計下方4m～10m的位置處，其安裝應(yīng)使對測量扇區(qū)的氣流畸變影響最小。風(fēng)向傳感器距離測風(fēng)塔塔體的水平距離至少應(yīng)為安裝風(fēng)速傳感器要求的距離的一半。（如功率特性1.5m10.210.3（如輪轂高度ISO2533:1975ISO2533:1975其他氣象儀器和安裝在頂部的風(fēng)速計的正確布置圖如圖10和圖11。10.7數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1Hz（的校準(zhǔn)和準(zhǔn)確性應(yīng)通過從傳感器末端的校準(zhǔn)源注入可追風(fēng)速測量的不確定度B類不確定度：風(fēng)速—介紹風(fēng)速不確定度由兩個分量組成，每個分量又由多個子分量組成。這兩個分量是：與使用傳感硬件（杯式，超聲波設(shè)備）相關(guān)的不確定度；與所用方法相關(guān)的不確定度。41?；谔囟ㄓ美L(fēng)速不確定性還可能存在更多的分量。更多詳細(xì)信息，請參閱相應(yīng)的用例標(biāo)準(zhǔn)。11.211.4B類不確定度：風(fēng)速—硬件與硬件相關(guān)的風(fēng)速不確定度由下列分量組成，每個分量又由多個子分量組成：a)安裝在測風(fēng)塔上的傳感器（杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計）的使用不確定度。。B類不確定度：風(fēng)速—測風(fēng)塔安裝傳感器概述（頂部安裝或側(cè)面安裝上使用杯式風(fēng)速計和超聲波風(fēng)速計的不確定度。這個VS）。這個不確定度分量有6個子分量：與測量活動開始前傳感器校準(zhǔn)相關(guān)的不確定度；與測量活動期間或之后傳感器校準(zhǔn)相關(guān)的不確定度；由傳感器的分級確定的與運行特性相關(guān)的不確定度；與傳感器安裝相關(guān)的不確定度；與安裝避雷針相關(guān)的不確定度；與傳感器信號數(shù)據(jù)采集相關(guān)的不確定度。前校準(zhǔn)。8對于特定的測量活動，所用傳感器校準(zhǔn)給出的值應(yīng)用于不確定度計算。后校準(zhǔn)該不確定度分量包括現(xiàn)場校準(zhǔn)相關(guān)的不確定度和/或在特定測量活動（如功率特性測試）測試期間和/或之后傳感器后校準(zhǔn)相關(guān)的不確定度。。94m/s～12m/s0.2m/s。請注意，由于校準(zhǔn)固有的不確定度，預(yù)計測試前校準(zhǔn)和后校準(zhǔn)會出現(xiàn)微小差異。特定傳感42器校準(zhǔn)值的最佳估計值將是所做校準(zhǔn)的平均值，在大量校準(zhǔn)的極限情況下，平均值將向分布的中心收斂。由于只有測試前校準(zhǔn)用于確定來自傳感器的風(fēng)速，因此最大差值可以用作額外的不確定度貢獻(xiàn)。94m/s～12m/sδ最大0.2m/s。分級該不確定度分量包括與傳感器的分級所確定的傳感器運行特性相關(guān)的不確定度。u。這種不確定度也在第6章中討論。這種不確定度的量值應(yīng)取自分級報告。應(yīng)注意傳感器使用的地形類型與傳感器分級(A、BS用例測量報告中應(yīng)引用分級報告。應(yīng)對應(yīng)用作測量活動報告中所使用的相同數(shù)據(jù)組，報告在第6章中用于分級的影響參數(shù)的測量范圍。根據(jù)IEC61400-1:2019[5]11.2.1，如果未測量入流角，則應(yīng)根據(jù)流經(jīng)風(fēng)向的局部地形坡度，通過擬合一個相對WME位置的5倍測量高度距離內(nèi)的平面來論證是否符合準(zhǔn)確度等級。將來自多個源頭或測風(fēng)塔的風(fēng)測量結(jié)果組合來獲得結(jié)果（IEC61400-12-3，使用參考（如場地標(biāo)定安裝該不確定度分量包括與傳感器的安裝相關(guān)的不確定度。。1010對于單個頂部安裝的風(fēng)速計，該不確定度分量的默認(rèn)值是測量風(fēng)速的0.5%。對于并排頂部安裝的風(fēng)速計，該不確定度分量的默認(rèn)值為1.0%。對于側(cè)面安裝的風(fēng)速計，該不確定度分量的默認(rèn)值如下：1.5%；10.4.40.5%的統(tǒng)計平方公差。應(yīng)用該校正時，應(yīng)排除尾流效應(yīng)。同樣的校正原理也可以應(yīng)用于頂部并排安裝的兩個風(fēng)速計，對于氣流校正信號具有相同的默認(rèn)的量級。避雷針4310.5。在10.5的要求不能被滿足的場合，該不確定度分量的默認(rèn)值為風(fēng)速信號的0.1%～0.2%。數(shù)據(jù)采集該不確定度分量包括與風(fēng)速信號的數(shù)據(jù)采集相關(guān)的不確定度。。該不確定度分量的默認(rèn)值為測量風(fēng)速信號整個范圍的0.1%至0.2%。0.03m/s。B類不確定度：方法-寒冷氣候這個不確定度分量包含了與寒冷氣候下測量對風(fēng)速計分級的影響相關(guān)的不確定度。。C、DSi注意，對于“正常”BB-10℃，大多數(shù)冰0這個不確定度分量的默認(rèn)大小是風(fēng)速的0.5%～1%。合成不確定度概述11.5）B：u2VHW,iu2VHW,i VM.iu2

……30)式中ii或ii44杯式或超聲波風(fēng)速計測量的u）uu2VS,precal,i VS,postcal,i VS,class,i VS,mnt,i VS,lgt,i dVS,iu2u2u2u2u2uVS,i式中

……………(31)報告格式測試報告應(yīng)包含以下信息：測風(fēng)設(shè)備所在位置場地的描述：從測風(fēng)設(shè)備位置處拍攝的所有測量扇區(qū)的照片；20WME（其中特定用例限制這個扇區(qū)小于360?）的；WME測試設(shè)備的描述：WME10WME測試程序的描述：程序步驟、測試條件、采樣率、平均時間、及測量周期的記錄，包括：關(guān)于數(shù)據(jù)采集器和/或后處理應(yīng)用的校準(zhǔn)、校正或傳遞函數(shù)的記錄；記錄測量活動期間所有重要事件的測試日志，包括：測試期間進(jìn)行所有維護(hù)活動的清單；二級列項縮進(jìn)用于生成報告結(jié)果的所有篩選條件的完整列表，包括：用于篩選的參數(shù)、測量或時間周期,或參數(shù)的組合；數(shù)據(jù)篩選的范圍或邏輯條件；數(shù)據(jù)篩選驗證；記錄數(shù)據(jù)篩選的順序,同時記錄每次迭代移除的點數(shù),或者數(shù)據(jù)篩選本身將從數(shù)據(jù)庫中刪除的數(shù)據(jù)點總數(shù)；數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)組的初始數(shù)量和進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選后最終數(shù)據(jù)組的數(shù)量。測量數(shù)據(jù)都可以用表格和圖形的形式來表示,給出重要氣象參數(shù)的統(tǒng)計值：平均風(fēng)速和湍流強度與風(fēng)向關(guān)系的散點圖；45湍流強度與風(fēng)速關(guān)系的散點圖,并給出每個風(fēng)速區(qū)間的平均湍流強度。測量的不確定度（11）：應(yīng)提供關(guān)于所有不確定度分量的不確定度假設(shè)。與程序的偏離：任何與本部分要求的偏離都應(yīng)在測試報告中單列章節(jié)予以清楚闡明,每一偏離都應(yīng)包括技術(shù)層面分析及對測試結(jié)果影響估計兩方面。46一般要求

附錄A（資料性）風(fēng)向傳感器的風(fēng)洞校準(zhǔn)程序風(fēng)向傳感器包括風(fēng)向標(biāo)和作為風(fēng)向傳感器使用的超聲波風(fēng)速計，風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)的基本要求總結(jié)如下：風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)應(yīng)在適合風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)的運行的風(fēng)洞中執(zhí)行。（如包括可用的詳細(xì)認(rèn)可信息（當(dāng)某批次的風(fēng)向傳感器在校準(zhǔn)時A.2A.2ISO/IECGuide98-3，通過完整的校準(zhǔn)不確定度評估對風(fēng)向傳感器的校準(zhǔn)進(jìn)行支撐。風(fēng)洞的要求風(fēng)洞應(yīng)滿足第8章的要求。（場（尾翼朝向與氣流一致時的風(fēng)向傳感器的正面面積再加上風(fēng)向傳感器的安裝系統(tǒng)的正面面積與總的測試截面面積的比值）00.05。（見第8（即兩孔圓錐形偏航表0.2°范圍內(nèi)，偏差值在數(shù)據(jù)評估時應(yīng)考慮。試，參考風(fēng)向傳感器只是用于復(fù)核這個或其他風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)設(shè)備的性能。可重復(fù)性測試應(yīng)最少包括108m/s（風(fēng)向標(biāo)該區(qū)間通常存在未定義的條件。該過程應(yīng)在對設(shè)備進(jìn)行任何修改或重新校準(zhǔn)時重復(fù)。設(shè)備的平均參考風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)（由上述可重復(fù)性測試確定）應(yīng)與其他校準(zhǔn)設(shè)備的平均結(jié)果一致，8m/s1°。儀器和校準(zhǔn)設(shè)置要求12（47這種耦合應(yīng)是抗扭轉(zhuǎn)的和彎曲柔性的（彎曲-彈性），以便最大限度地消除裝配影響量（同心度和兩個旋轉(zhuǎn)軸的角度的容許偏差0.22D）來實現(xiàn)。校8（中心線（通常是北向標(biāo)識圖A.1風(fēng)洞中風(fēng)向傳感器的校準(zhǔn)裝置的示例校準(zhǔn)程序48通常，風(fēng)向傳感器應(yīng)通過適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)機構(gòu)（即旋轉(zhuǎn)臺）指向定位，同時氣流的方向和速度保持不變。然后相對于安裝在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)處的參考角度測量系統(tǒng)評估風(fēng)向傳感器的輸出信號。圖A.1闡明了在風(fēng)洞中的校準(zhǔn)體系的示例。風(fēng)向傳感器的校準(zhǔn)過程如下：風(fēng)向傳感器以恒定的偏航角速度或步長旋轉(zhuǎn)。指示的偏航角（風(fēng)向傳感器的測量值）與基準(zhǔn)偏航角（旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的測量值0.5/s3°的足夠精細(xì)（1Hzmin（包括北向跳變10°角度重疊。一個可能的序列可以覆蓋從-10～370370～-10°的逆時針掃描。校準(zhǔn)應(yīng)在(8±0.8)m/s的恒定風(fēng)速下進(jìn)行。在風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)的整個過程中，平均風(fēng)速不應(yīng)變化。數(shù)據(jù)分析ISO16622[6]中描述的矢量平均的方法。10515（即超聲波風(fēng)速計（即過度的非線性不確定度分析與風(fēng)向傳感器協(xié)同確定水平氣流方向測量的不確定度非常重要。ISO/IECGuide98-3AB（的測量不確定度；風(fēng)向傳感器的安裝不確定度（北向標(biāo)識和尾翼與風(fēng)洞中心線的對準(zhǔn)）；A（A（多次校準(zhǔn)時參考風(fēng)向傳感器的校準(zhǔn)結(jié)果隨時間的分散/漂移）；測量風(fēng)向傳感器的電信號時的不確定度（電氣傳感器、數(shù)字轉(zhuǎn)換等）。報告格式49相關(guān)文件應(yīng)提供有關(guān)校準(zhǔn)風(fēng)向傳感器所遵循的程序和所使用的設(shè)備（有關(guān)校準(zhǔn)活動的測試報告），（風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)報告風(fēng)洞的描述（包括測試截面、安置室、氣流矯直裝置、風(fēng)扇布置）；顯示在測試截面中風(fēng)向傳感器和皮托管的精確位置的風(fēng)洞草圖；氣流質(zhì)量測量；湍流測量；儀器證書；測量程序；數(shù)據(jù)評估程序；風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)的可重復(fù)性報告；不確定度分析；與這些要求的偏差。風(fēng)向傳感器的校準(zhǔn)報告應(yīng)至少包含以下信息：待測風(fēng)向傳感器的制造商、型號和序列號，如果尾翼能被分離、尾翼的序列號；安裝系統(tǒng)的管徑；外部轉(zhuǎn)換器（頻率-電壓變換器）的制造商、類型和序列號；客戶的名稱和地址；來自執(zhí)行校準(zhǔn)、檢查結(jié)果和批準(zhǔn)簽發(fā)的人員簽名；風(fēng)洞的名稱；校準(zhǔn)期間的環(huán)境條件（空氣溫度、大氣壓和濕度）；所有校準(zhǔn)點以表格和圖形呈現(xiàn)的回歸參數(shù)（偏移量和斜率）；測得的北部盲區(qū)寬度的信息；包含以下信息的表格：區(qū)間數(shù)目；每個區(qū)間的平均參考（氣流）方向；每個區(qū)間的風(fēng)向傳感器的平均指示方向信號；每個區(qū)間的不確定度；每個區(qū)間的風(fēng)洞氣流速度。圖形化的呈現(xiàn)，包括：每個區(qū)間，以參考偏航角為函數(shù)的指示的風(fēng)向傳感器信號；如果使用掃描，風(fēng)向傳感器信號與參考偏航角的散點圖；傳感器信號殘差與參考偏航角的散點圖；每個區(qū)間的殘差（指示的風(fēng)向傳感器信號與風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)函數(shù)的結(jié)果之間的偏差）；與每個測量點相關(guān)的不確定度。對于相應(yīng)校準(zhǔn)活動報告的參考，以及校準(zhǔn)的日期；風(fēng)向傳感器及其在風(fēng)洞中的安裝的照片；角速度的速率、數(shù)據(jù)區(qū)間寬度和每個區(qū)間的采集數(shù)據(jù)點的數(shù)量。不確定度計算舉例概述測量不確定度的確定基于以下三個主要來源于對總體不確定度有貢獻(xiàn)的假設(shè)：50確定風(fēng)洞中氣流方向（B）；由于待校準(zhǔn)的風(fēng)向傳感器（風(fēng)向標(biāo)，超聲波風(fēng)速計）而引起的不確定度（B）；可重復(fù)性（A）。以下僅考慮B類不確定度。為了確定總的不確定度，還應(yīng)包括A類部分。風(fēng)洞中氣流方向確定產(chǎn)生的測量不確定度為了評估由氣流方向確定引起的測量不確定度，必須考慮以下各個不確定度。由在幾何中心線（風(fēng)洞中心線）的確定中的不確定度引起的不確定度貢獻(xiàn)αCL1.00m2.00m2mm0.10.06°。由在氣流方向的確定中的不確定度引起的貢獻(xiàn)αdir一般信息0.10.06°。由在參考偏航傳感器的校準(zhǔn)中的不確定度引起的貢獻(xiàn)αsensor參考角度通過使用電子偏航傳感器來定義。假定由該傳感器校準(zhǔn)引起的不確定度為0.35°。假設(shè)矩形分布，對總體標(biāo)準(zhǔn)不確定度的貢獻(xiàn)為0.2°。由把中心線對準(zhǔn)風(fēng)向標(biāo)的指北標(biāo)記引起的不確定度貢獻(xiàn)αset（1mm0.10.