IEC载荷工况与Bladed设置（1）IEC61400概况_ACT_System_疲劳_湍流_Bladed

IEC载荷工况与Bladed设置（1）IEC61400概况

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关于风机载荷除了IEC标准DNV和ABS都有介绍，但这些几乎都源于IEC规范，所以文章将以IEC为准介绍一下风机载荷，并顺便介绍一下在bladed中怎么设置。

IEC61400包括一系列的规范，如下图，接下来这期以及各期文章重点介绍一下IEC61400-1 Wind energy generation systems -Part 1: Design requirements、IEC61400-3-1 Wind energy generation systems -Part 3-1: Design requirements for fixed offshore wind turbines和IEC61400-3-2 Wind energy generation systems -Part 3-2: Design requirements for floating offshore wind turbines中的载荷工况部分内容。

首先，介绍一下IEC61400-1里的工况表。

表中介绍了风机的工况，这些工况包含了所有风机，也就是说不管是海上还是陆地都适用。

从工况表中可以看出，风机包含Power production发电、Power pro-duction plus occurrence of fault发电兼有故障、Start up启动、Normal shut down正常关机、Emergency stop紧急关机、)Parked(standing still or idling)停机（静止或空转）、Parked and fault conditions停机兼有故障和Transport, assembly, maintenance and repair运输、安装、维护和维修八个工况。

接下来介绍一下IEC61400-3-1里的工况表。表中介绍了固定式海上风机的工况，这些工况也适用于漂浮式风机。

与IEC61400-1比较，多出了波浪、风浪方向、流和水位项。

最后介绍一下IEC61400-3-2里的工况表。表中除IEC 61400-3-1规定的设计载荷工况外，还考虑了适用于漂浮式海上风力发电机组的特定载荷工况。

发电兼有故障和正常停机各增加了一个工况，并增加了发电和停机两大类工况。

以下为工况表中所用的缩略语和符号。

COD	co-directional
COD	同向
DLC	design load case
DLC	设计载荷工况
ECD	extreme coherent gust with direction change
ECD	方向变化的极端相干阵风
ECM	extreme current model
ECM	极端流模型
EDC	extreme direction change
EDC	极端风向变化
EOG	extreme operating gust
EOG	极端运行阵风
ESS	extreme sea state
ESS	极端海况
EWLR	extreme water level range
EWLR	极端水位范围
EWM	extreme wind speed model
EWM	极端风速模型
EWS	extreme wind shear
EWS	极端风切变
MIS	misaligned
MIS	偏向
MSL	mean sea level
MSL	平均海平面
MUL	multi-directional
MUL	多向
NCM	normal current model
NCM	正常流模型
NTM	normal turbulence model
NTM	正常湍流模型
NWLR	normal water level range
NWLR	正常水位范围
NWP	normal wind profile model
NWP	正常风廓线模型
NSS	normal sea state
NSS	正常海况
SSS	severe sea state
SSS	恶劣海况
UNI	uni-directional
UNI	单向
Vr±2 m/s	sensitivity to all wind speeds in the range shall be analysed
Vr±2 m/s	应分析此范围内的所有风速的敏感度
F	fatigue
F	疲劳
U	ultimate strength
U	极限强度
N	normal
N	正常
A	abnormal
A	非正常
*	partial safety factor for fatigue
*	疲劳局部安全系数

来源：智慧强学斋

IEC载荷工况与Bladed设置（8）DLC1.2

这篇文章介绍一下DLC1.2工况以及在bladed中怎么设置。DLC1.2工况是疲劳工况，从工况表中可以看出1.2工况的轮毂处正常湍流风的平均风速是在切入和切出风速之间，波浪是正常海况的有义波高、谱峰周期和平均风速的联合概率分布，风和波浪的方向是不完全相同的且是多向的，水位是正常水位范围或大于等于平均海平面，校核疲劳强度，安全系数是疲劳局部安全系数（安全系数的详细介绍请参考以前的文章）。For DLC1.2, normal sea state conditions (NSS) shall be assumed. A single value of significant wave height may be considered for each relevant mean wind speed. The designer shall, however, ensure that the number and resolution of the normal sea states considered are sufficient to account for the fatigue damage associated with the full long-term distribution of metocean parameters. The significant wave height, peak spectral period, wave direction and water level for each normal sea state shall be considered, together with the associated mean wind speed, based on the long-term joint probability distribution of metocean parameters. See 7.6.3 regarding turbine availability. DLC1.2应采用正常海况（NSS)，每种相关平均风速可对应一个有义波高。应确保所考虑的正常海况数目和概率能充分说明与海洋气象参数长期全分布有关的疲劳损伤。在海洋气象参数的长期联合概率分布基础上，为每种正常海况选择有义波高、谱峰周期、方向以及相应的平均风速。接下来就讲讲DLC1.2工况怎么在bladed中计算。首先是风的设置，切入和切出风速以3米每秒和25米每秒举例，步长去2米每秒。偏航误差取-8、0、和8三个方向，每个方向取两个不同的风种子，每个风速取六个。以5米每秒的平均风速为例，三个方向的湍流强度可以自动生成，Wind direction 填写偏航误差。波浪对应不同的风速取不同的有义波高和谱峰周期，波浪的方向从0到360度，步长可以取成15度。如果不用BEM的方法可以直接设置波浪。但漂浮式风机，都是用水动力软件算出文件带入到bladed里，所以必须用sea file 的方法。由于一般都认为流的变化比较小，所以流对疲劳的影响也很小，将流速设置为0。下图举了1.2工况平均风速为5米每秒，有义波高为的例子。这个工况是一个十分钟工况，仿真时间用600秒，初始时间30秒由于工况比较多，所以必须用batch批处理的方法，具体怎么算可以参考之前的文章。来源：智慧强学斋