guideline for the certification of wind turbines edition 2010 (chinese)

7/21/2019 Guideline for the Certification of Wind Turbines Edition 2010 (Chinese)

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2010版

规则和指南 V 工业用途

1 风力发电机组认证指南

1 许可的一般条件

2 安全系统防护和检测设备

3 针对制造商质量管理材料和生产方面的要求

4 载荷假定

5 强度分析

6 结构

7 机械部件

8 电气安装

9 手册

10 风力发电机测试

11 定期检测



本指南由 Germanischer Lloyd

协同风能委员会共同编写完成。风能委员会由来自政府当局、风力发电机（以下简称风机）和部件制造商、

工程顾问公司、科研机构、大学、技术协会和保险公司的代表组成。

请访问我们的网站，了解风能委员会的现有成员：

www.gl-group.com/GLRenewables

本指南自 2010年 7月 1日起正式生效

本指南的解释权归 Germanischer Lloyd独家所有。

所有涉及本指南的应用均必须事先获得 Germanischer Lloyd的许可。

“这是翻译成中文的指南。如果有不妥之处，以英文原版为准。

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都必须事先获得 Germanischer Lloyd的许可。

发行方：Germanischer Lloyd ，Hamburg

排版方：Germanischer Lloyd ，Hamburg



IV – 第 1 部分目录

GL 2 1 第 3 页

目录

缩略语表

符号和单位

第 1 章认证的一般条件

1.1 范围 .............................................................. ................................................................ ........................... 1-1

1.1.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 1-1

1.1.2 过渡期........................................................... ................................................................ ........................... 1-1

1.1.3 偏差............................................................... ................................................................ ........................... 1-1

1.1.4 国家和国际要求...................................................... ............................................................... ................. 1-1

1.1.5 GL的其他指南........................................................ ................................................................ ................ 1-2

1.1.6 GL的技术说明........................................................ ................................................................ ................ 1-2

1.1.7 评估文档....................................................... ................................................................ ........................... 1-2

1.2 认证的范围.............................................................. ................................................................ ................ 1-3

1.2.1 认证的细节.............................................................. ................................................................ ................ 1-3

1.2.2 风机型式的 A型和 B型证书.................................................. ........................................................... .... 1-3

1.2.3 A型和 B型项目证书 ........................................................ ............................................................... .... 1-10

1.3 设计和建造的基本原理............................................................... ......................................................... 1-15

1.3.1 总则................................................................ ............................................................... ......................... 1-15

1.3.2 定义................................................................ ............................................................... ......................... 1-15

1.3.3 分析程序........................................................ ............................................................... ......................... 1-16

1.3.4 数学模型........................................................ ............................................................... ......................... 1-16

附录 1.A

1.A 德国国家要求.......................................................... ................................................................ .............. 1-17

1.A.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 1-17

1.A.2 分析概念....................................................... ................................................................ ......................... 1-18

附录 1.B

1.B 丹麦国家要求.......................................................... ................................................................ .............. 1-19

1.B.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 1-19

1.B.2 规章和标准.............................................................. ............................................................... ............... 1-19

附录 1.C

1.C 荷兰国家要求.......................................................... ............................................................... ............... 1-21

1.C.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 1-21

1.C.2 范围............................................................... ................................................................ ......................... 1-21

附录 1.D

1.D 加拿大国家要求...................................................... ............................................................... ............... 1-23

1.D.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 1-23

1.D.2 A部分 –简介和概述 ........................................................ ................................................................ .... 1-231.D.3 B部分 –具体规章和认证对象范围 ....................................................... .............................................. 1-23



目录 IV – 第 1 部分

第 4 页 GL 2010

附录 1.E

1.E 印度国家要求................................................................ ................................................................ ........ 1-25

1.E.1 总则........................................................................................................................................................1-25

1.E.2 认证类别................................................................................................................................................1-25

1.E.3 印度外部条件（符合 TAPS-2000，附录 2）......................................................................................1-25

附录 1.F

1.F 中国国家要求................................................................ ................................................................ ........ 1-27

1.F.1 总则........................................................................................................................................................1-27

1.F.2 标准化工作的状态................................................................................................................................1-27

1.F.3 规章和标准............................................................................................................................................1-27

附录 1.G

1.G 日本国家要求................................................................ ................................................................ ........ 1-29

1.G..1 总则........................................................................................................................................................1-29

1.G..2 规章和标准............................................................................................................................................1-29

附录 1.H

1.H 小型风机认证................................................................ ................................................................ ........ 1-31

1.H.1 总则........................................................................................................................................................1-31

1.H.2 国家和国际要求....................................................................................................................................1-31

1.H.3 载荷假定的要求....................................................................................................................................1-31

1.H.4 转子叶片的要求....................................................................................................................................1-31

1.H.5 电气安装的要求....................................................................................................................................1-32

1.H.6 试验要求................................................................................................................................................1-32

附录 1.I

1.I IEC and CENELEC 标准 ....................................................... ............................................................. 1-33

1.I.1 总则........................................................................................................................................................1-33

1.I.2 风能领域的标准化文档列表 ................................................................................................................1-33

1.I.3 电源........................................................................................................................................................1-34

第 2 章安全系统，防护和监测设备

2.1 总则........................................................... ............................................................... ................................ 2-1

2.1.1 总则..........................................................................................................................................................2-1

2.1.2 评估文档..................................................................................................................................................2-12.1.3 故障研究..................................................................................................................................................2-1

2.1.4 要求通过保护功能降低风险 ..................................................................................................................2-2

2.2 控制与安全系统......................................................................................................................................2-3

2.2.1 总则..........................................................................................................................................................2-3

2.2.2 定义..........................................................................................................................................................2-3

2.2.3 要求和设计观念......................................................................................................................................2-6

2.3 保护和监控设备......................................................................................................................................2-9

2.3.1 总则..........................................................................................................................................................2-9

2.3.2 限值，控制系统......................................................................................................................................2-9

2.3.3 维护用安全设备（闭锁装置） ............................................................................................................2-17




GL 2 1 第 5 页

附录 2.A

2.A 控制与安全系统的相互作用............................................................ .................................................... 2-19

附录 2.B

2.B 载荷评估相关数据............................................................ ................................................................ .... 2-21

附录 2.C

2.C 保护功能清单（例子）............................................................... ......................................................... 2-25

第 3 章针对制造商、质量管理、材料和生产方面的要求

3.1 制造商要求.............................................................. ............................................................... ................. 3-1

3.1.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 3-1

3.1.2 工厂设备....................................................... ................................................................ ........................... 3-1

3.1.3 人员............................................................... ................................................................ ........................... 3-1

3.1.4 车间认证....................................................... ................................................................ ........................... 3-1

3.2 质量管理....................................................... ................................................................ ........................... 3-3

3.2.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 3-3

3.2.2 定义............................................................... ................................................................ ........................... 3-3

3.2.3 质量管理体系要求............................................................ ................................................................ ...... 3-3

3.2.4 QM体系认证 .......................................................... ............................................................... ................. 3-3

3.3 材料 .............................................................. ................................................................ ........................... 3-5

3.3.1 常规要求....................................................... ................................................................ ........................... 3-5

3.3.2 金属材料....................................................... ................................................................ ........................... 3-8

3.3.3 纤维增强塑料 (FRP)....................................................................... ...................................................... 3-143.3.4 木材............................................................... ................................................................ ......................... 3-17

3.3.5 钢筋混凝土和预应力混凝土....................................................... ......................................................... 3-17

3.4 生产和试验.............................................................. ............................................................... ............... 3-21

3.4.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 3-21

3.4.2 焊接............................................................... ................................................................ ......................... 3-21

3.4.3 复合纤维增强塑料............................................................. ............................................................... .... 3-23

3.4.4 胶接............................................................... ................................................................ ......................... 3-26

3.4.5 FRP制造监督.......................................................... ................................................................ .............. 3-27

3.4.6 木材加工....................................................... ................................................................ ......................... 3-28

3.4.7 混凝土的制作和施工......................................................... ............................................................... .... 3-29

第 4 章载荷假定

4.1 基础 .............................................................. ................................................................ ........................... 4-1

4.1.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 4-1

4.1.2 评估文档....................................................... ................................................................ ........................... 4-1

4.1.3 设计方法....................................................... ................................................................ ........................... 4-2

4.1.4 安全等级....................................................... ................................................................ ........................... 4-2

4.2 外部条件....................................................... ................................................................ ........................... 4-3

4.2.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 4-3

4.2.2 风机等级....................................................... ................................................................ ........................... 4-34.2.3 风力条件....................................................... ................................................................ ........................... 4-4

4.2.4 其他环境条件........................................................................................................................................ 4-11

4.2.5 电网条件....................................................... ................................................................ ......................... 4-12




第 6 页 GL 2010

4.3 载荷计算............................................................. ................................................................ ................... 4-13

4.3.1 总则........................................................................................................................................................4-13

4.3.2 载荷........................................................................................................................................................4-13

4.3.3 设计状况和载荷工况 ............................................................................................................................4-13

4.3.4 载荷计算................................................................................................................................................4-20

4.3.5 载荷分项系数........................................................................................................................................4-21

4.4 风电场设计条件............................................................ ................................................................ ........ 4-23

4.4.1 总则........................................................................................................................................................4-23

4.4.2 确定风力条件........................................................................................................................................4-23

4.4.3 确定电网条件........................................................................................................................................4-24

4.4.4 确定地基/土壤性质...............................................................................................................................4-24

4.4.5 确定其他环境条件................................................................................................................................4-24

4.4.6 风电场影响............................................................................................................................................4-25

4.4.7 复杂地形................................................................................................................................................4-25

4.4.8 风力数据的比较....................................................................................................................................4-26

4.5 载荷相关的控制和安全系统功能 ...................................................... .................................................. 4-27

4.5.1 总则........................................................................................................................................................4-274.5.2 范围........................................................................................................................................................4-27

4.5.3 通过控制器模型说明执行 LRF验证（替代方法 1） ........................................................................4-27

4.5.4 通过功能试验执行 LRF验证（替代方法 2） ....................................................................................4-28

4.5.5 控制器从模拟阶段到现场风机的迁移 ................................................................................................4-30

4.5.6 系统版本控制........................................................................................................................................4-30

附录 4.A

4.A 坐标系....................................................... ................................................................ ............................. 4-31

4.A.1 叶片坐标系............................................................................................................................................4-31

4.A.2 弦坐标系................................................................................................................................................4-31

4.A.3 轮毂坐标系............................................................................................................................................4-324.A.4 转子坐标系............................................................................................................................................4-32

4.A.5 偏航轴承坐标系....................................................................................................................................4-33

4.A.6 塔架坐标系............................................................................................................................................4-33

附录 4.B

4.B 载荷评估.............................................................. ............................................................... ................... 4-35

4.B.1 载荷工况定义说明................................................................................................................................4-35

4.B.2 结果说明................................................................................................................................................4-35

4.B.3 其他评估................................................................................................................................................4-36

附录 4.C

4.C 发电机短路.......................................................... ............................................................... ................... 4-39

附录 4.D

4.D 用于介绍 S 级风机的设计参数.............................................................. .............................................. 4-41

4.D.1 机组参数................................................................................................................................................4-41

4.D.2 风力条件................................................................................................................................................4-41

4.D.3 电网条件................................................................................................................................................4-41

4.D.4 其他环境条件（若必需） ....................................................................................................................4-41




GL 2 1 第 7 页

第 5 章强度分析

5.1 总则 .............................................................. ................................................................ ........................... 5-1

5.2 应力测定....................................................... ................................................................ ........................... 5-3

5.2.1 结构载荷的一般说明........................................................ ................................................................ ...... 5-3

5.2.2 分析方法....................................................... ................................................................ ........................... 5-3

5.2.3 动态计算....................................................... ................................................................ ........................... 5-4

5.2.4 准静态计算.............................................................. ............................................................... ................. 5-4

5.3 金属材料....................................................... ................................................................ ........................... 5-5

5.3.1 材料属性....................................................... ................................................................ ........................... 5-5

5.3.2 静态强度分析.......................................................... ................................................................ ................ 5-5

5.3.3 疲劳分析....................................................... ................................................................ ........................... 5-6

5.3.4 适用性分析.............................................................. ................................................................ .............. 5-14

5.4 混凝土........................................................... ................................................................ ......................... 5-15

5.4.1 材料属性....................................................... ................................................................ ......................... 5-155.4.2 最终极限状态.......................................................... ................................................................ .............. 5-15

5.4.3 正常使用极限状态............................................................. ............................................................... .... 5-17

5.5 纤维增强塑料 (FRP) 及粘接接头 ......................................................... .............................................. 5-19

5.5.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 5-19

5.5.2 材料............................................................... ................................................................ ......................... 5-19

5.5.3 分析............................................................... ................................................................ ......................... 5-20

5.5.4 玻璃纤维增强塑料 (GRP) .......................................................... .......................................................... 5-23

5.5.5 碳纤维增强塑料 (CRP)............................................................................ ............................................. 5-25

5.5.6 粘接接头....................................................... ................................................................ ......................... 5-26

附录 5.A

5.A 使用有限元方法进行强度分析................................................................... ......................................... 5-29

5.A.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 5-29

5.A.2 结构建模....................................................... ................................................................ ......................... 5-31

5.A.3 结构载荷....................................................... ................................................................ ......................... 5-34

5.A.4 结果计算和评估...................................................... ................................................................ .............. 5-34

5.A.5 风机认证 FE分析文档 ...................................................... ............................................................... .... 5-36

附录 5.B

5.B 合成材料 S/N 曲线计算 .............................................................. ......................................................... 5-39

5.B.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 5-395.B.2 文档............................................................... ................................................................ ......................... 5-39

5.B.3 S/N曲线的计算 ...................................................... ................................................................ .............. 5-40

第 6 章结构

6.1 总则 .............................................................. ................................................................ ........................... 6-1

6.2 转子叶片....................................................... ................................................................ ........................... 6-3

6.2.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 6-3

6.2.2 评估文档....................................................... ................................................................ ........................... 6-3

6.2.3 交付检查....................................................... ................................................................ ........................... 6-36.2.4 分析............................................................... ................................................................ ........................... 6-4

6.2.5 叶片试验....................................................... ................................................................ ........................... 6-4




第 8 页 GL 2010

6.3 机械结构............................................................. ................................................................ ..................... 6-7

6.3.1 总则..........................................................................................................................................................6-7

6.3.2 评估文档..................................................................................................................................................6-7

6.3.3 分析..........................................................................................................................................................6-7

6.4 机舱盖和整流罩......................................................................................................................................6-9

6.4.1 总则..........................................................................................................................................................6-9

6.4.2 评估文档..................................................................................................................................................6-9

6.4.3 分析..........................................................................................................................................................6-9

6.5 螺栓连接............................................................. ................................................................ ................... 6-13

6.5.1 评估文档................................................................................................................................................6-13

6.5.2 螺栓连接的强度分析 ............................................................................................................................6-13

6.5.3 螺栓连接核查........................................................................................................................................6-14

6.6 塔架........................................................... ............................................................... .............................. 6-15

6.6.1 总则........................................................................................................................................................6-15

6.6.2 评估文档................................................................................................................................................6-15

6.6.3 分析概念................................................................................................................................................6-156.6.4 待应用载荷............................................................................................................................................6-15

6.6.5 内力和力矩的测定................................................................................................................................6-15

6.6.6 塔架验证................................................................................................................................................6-17

6.6.7 设计细则................................................................................................................................................6-19

6.6.8 耐久性....................................................................................................................................................6-22

6.7 基座........................................................... ............................................................... .............................. 6-23

6.7.1 总则........................................................................................................................................................6-23

6.7.2 评估文档................................................................................................................................................6-23

6.7.3 分析概念................................................................................................................................................6-23

6.7.4 待应用载荷............................................................................................................................................6-23

6.7.5 基座........................................................................................................................................................6-236.7.6 土壤........................................................................................................................................................6-24

第 7 章机械部件

7.1 总则........................................................... ............................................................... ................................ 7-1

7.1.1 评估文档..................................................................................................................................................7-1

7.1.2 材料..........................................................................................................................................................7-1

7.2 叶片变桨系统..........................................................................................................................................7-3

7.2.1 总则..........................................................................................................................................................7-3

7.2.2 评估文档..................................................................................................................................................7-37.2.3 待应用载荷..............................................................................................................................................7-3

7.2.4 叶片变桨系统的验证 ..............................................................................................................................7-4

7.3 轴承........................................................... ............................................................... ................................ 7-7

7.3.1 总则..........................................................................................................................................................7-7

7.3.2 评估文档..................................................................................................................................................7-7

7.3.3 材料..........................................................................................................................................................7-7

7.3.4 待应用载荷..............................................................................................................................................7-7

7.3.5 计算..........................................................................................................................................................7-8

7.3.6 其他..........................................................................................................................................................7-9

7.4 齿轮箱....................................................... ............................................................... .............................. 7-11

7.4.1 总则........................................................... ............................................................... .............................. 7-11

7.4.2 评估文档............................................................. ................................................................ ................... 7-11

7.4.3 材料........................................................... ............................................................... .............................. 7-11




GL 2 1 第 9 页

7.4.4 待应用载荷............................................................................................................................................ 7-11

7.4.5 齿轮载荷能力的计算......................................................... ............................................................... .... 7-12

7.4.6 轴和连接元件的强度分析........................................................... ......................................................... 7-15

7.4.7 其他验证....................................................... ................................................................ ......................... 7-16

7.4.8 设备............................................................... ................................................................ ......................... 7-16

7.4.9 齿轮箱核查.............................................................. ................................................................ .............. 7-16

7.4.10 磨合............................................................... ................................................................ ......................... 7-16

7.4.11 操作手册....................................................... ................................................................ ......................... 7-17

7.5 机械制动装置和闭锁装置........................................................... ......................................................... 7-19

7.5.1 制动装置....................................................... ................................................................ ......................... 7-19

7.5.2 闭锁装置....................................................... ................................................................ ......................... 7-20

7.6 联轴器........................................................... ................................................................ ......................... 7-21

7.6.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 7-21

7.6.2 评估文档....................................................... ................................................................ ......................... 7-21

7.6.3 材料............................................................... ................................................................ ......................... 7-21

7.6.4 验证............................................................... ................................................................ ......................... 7-21

7.7 弹性轴承....................................................... ................................................................ ......................... 7-23

7.7.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 7-23

7.7.2 评估文档....................................................... ................................................................ ......................... 7-23

7.7.3 待应用载荷.............................................................. ................................................................ .............. 7-23

7.7.4 验证............................................................... ................................................................ ......................... 7-23

7.7.5 其他............................................................... ................................................................ ......................... 7-23

7.8 偏航系统....................................................... ................................................................ ......................... 7-25

7.8.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 7-25

7.8.2 评估文档....................................................... ................................................................ ......................... 7-25

7.8.3 待应用载荷.............................................................. ............................................................... ............... 7-25

7.8.4 验证偏航系统.......................................................... ................................................................ .............. 7-26

7.9 液压系统....................................................... ................................................................ ......................... 7-29

7.9.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 7-29

7.9.2 材料............................................................... ................................................................ ......................... 7-29

7.9.3 设计和结构.............................................................. ................................................................ .............. 7-29

7.10 传动链动力.............................................................. ................................................................ .............. 7-31

7.10.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 7-31

7.10.2 分析方法....................................................... ................................................................ ......................... 7-31

7.10.3 文档............................................................... ................................................................ ......................... 7-32

附录 7.A

7.A 传动链动力.............................................................. ................................................................ .............. 7-33

7.A.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 7-33

7.A.2 系统模型化.............................................................. ................................................................ .............. 7-33

7.A.3 结果计算和评估...................................................... ................................................................ .............. 7-46

7.A.4 扩展评估....................................................... ................................................................ ......................... 7-46

7.A.5 文档............................................................... ................................................................ ......................... 7-46




第 10 页 GL 2010

第 8 章电气安装

8.1 应用范围............................................................. ................................................................ ..................... 8-1

8.1.1 应用..........................................................................................................................................................8-1

8.1.2 范围..........................................................................................................................................................8-1

8.1.3 标准..........................................................................................................................................................8-1

8.1.4 操作和环境条件......................................................................................................................................8-1

8.1.5 与电网并联运行......................................................................................................................................8-1

8.1.6 独立运行..................................................................................................................................................8-1

8.1.7 评估文档..................................................................................................................................................8-2

8.2 旋转电机............................................................. ................................................................ ..................... 8-5

8.2.1 总则..........................................................................................................................................................8-5

8.2.2 发电机额定值..........................................................................................................................................8-5

8.2.3 辅助电动机额定值..................................................................................................................................8-5

8.2.4 材料..........................................................................................................................................................8-5

8.2.5 通风和冷却..............................................................................................................................................8-6

8.2.6 绕组..........................................................................................................................................................8-68.2.7 轴承和联轴器..........................................................................................................................................8-6

8.2.8 发电机试验..............................................................................................................................................8-6

8.3 电源变压器..............................................................................................................................................8-9

8.3.1 总则..........................................................................................................................................................8-9

8.3.2 安装..........................................................................................................................................................8-9

8.3.3 防护..........................................................................................................................................................8-9

8.3.4 干式电源变压器......................................................................................................................................8-9

8.3.5 液浸式电源变压器................................................................................................................................8-10

8.4 变频器....................................................... ................................................................ ............................. 8-11

8.4.1 总则........................................................... ................................................................ ............................. 8-118.4.2 需提供的一般设计和数据 ...................................................... .............................................................. 8-11

8.4.3 保护设备................................................................................................................................................8-13

8.4.4 例行试验................................................................................................................................................8-14

8.4.5 测量和型式试验....................................................................................................................................8-14

8.4.6 安装、试运行和维护 ............................................................................................................................8-15

8.4.7 与发电机以外的其他系统连接的变频器 ............................................................................................8-15

8.5 中压开关设备................................................................ ................................................................ ........ 8-17

8.5.1 总则........................................................................................................................................................8-17

8.5.2 保护措施和试验....................................................................................................................................8-17

8.5.3 卸压........................................................................................................................................................8-17

8.5.4 SF6开关设备

........................................................................................................................................8-17

8.6 备用电源系统................................................................ ................................................................ ........ 8-19

8.6.1 总则........................................................................................................................................................8-19

8.6.2 充电设备................................................................................................................................................8-19

8.6.3 储能系统................................................................................................................................................8-19

8.6.4 备用电源系统的安装和运行 ................................................................................................................8-19

8.7 低压开关设备、控制装置和配电盘 ............................................................ ........................................ 8-21

8.7.1 总则........................................................................................................................................................8-21

8.7.2 防护........................................................................................................................................................8-21

8.7.3 开关装置................................................................................................................................................8-22

8.7.4 配电盘....................................................................................................................................................8-22

8.7.5 电气装置................................................................................................................................................8-23

8.7.6 控制、测量和指示电路 ........................................................................................................................8-23

8.7.7 2.1.4规定的安全相关零件 ...................................................................................................................8-23




GL 2 1 第 11 页

8.8 电缆、电线和附件............................................................ ................................................................ .... 8-25

8.8.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 8-25

8.8.2 电缆、电线和附件的选择........................................................... ......................................................... 8-25

8.8.3 提交用于 A设计评估的文档 ...................................................... ......................................................... 8-25

8.8.4 电缆和电线载荷和保护............................................................... ......................................................... 8-25

8.9 防雷装置....................................................... ................................................................ ......................... 8-27

8.9.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 8-27

8.9.2 基本设计标准.......................................................... ............................................................... ............... 8-27

8.9.3 子部件防雷.............................................................. ................................................................ .............. 8-28

附录 8.A

8.A 用于电气计算和模拟的发电机参数........................................................... ......................................... 8-33

第 9 章操作手册

9.1 架设手册....................................................... ................................................................ ........................... 9-1

9.1.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 9-1

9.1.2 架设手册的格式...................................................... ............................................................... ................. 9-1

9.1.3 架设手册的范围...................................................... ................................................................ ................ 9-1

9.2 调试手册....................................................... ................................................................ ........................... 9-3

9.2.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 9-3

9.2.2 调试手册的格式...................................................... ................................................................ ................ 9-3

9.2.3 调试手册的范围...................................................... ................................................................ ................ 9-3

9.3 操作手册........................................................ ............................................................... ........................... 9-7

9.3.1 总则................................................................ ............................................................... ........................... 9-7

9.3.2 操作手册的格式...................................................... ................................................................ ................ 9-79.3.3 操作手册的范围...................................................... ................................................................ ................ 9-7

9.4 维护手册........................................................ ............................................................... ........................... 9-9

9.4.1 总则................................................................ ................................................................ .......................... 9-9

9.4.2 维护手册的格式...................................................... ................................................................ ................ 9-9

9.4.3 维护手册的范围...................................................... ................................................................ ................ 9-9

第 10 章风力发电机试验

10.1 总则 .............................................................. ................................................................ ......................... 10-1

10.1.1 样机试验....................................................... ................................................................ ......................... 10-110.1.2 设计评估范围内的试验............................................................... ......................................................... 10-1

10.2 功率曲线....................................................... ................................................................ ......................... 10-3

10.3 噪音排放....................................................... ................................................................ ......................... 10-5

10.4 电气特性....................................................... ................................................................ ......................... 10-7

10.5 风机性能试验.......................................................... ............................................................... ............... 10-9

10.5.1 总则............................................................... ................................................................ ......................... 10-9

10.5.2 试验计划....................................................... ................................................................ ......................... 10-9

10.5.3 安全系统试验.......................................................... ............................................................... ............... 10-910.5.4 制动系统试验.......................................................... ................................................................ ............ 10-10

10.5.5 自动运行试验...................................................................................................................................... 10-11

10.5.6 倒闸操作试验.......................................................... ................................................................ ............ 10-12




第 12 页 GL 2010

10.5.7 固有频率测量......................................................................................................................................10-13

10.5.8 机械制动装置的液压 ..........................................................................................................................10-13

10.6 载荷测量............................................................. ................................................................ ................. 10-15

10.7 齿轮箱的样机试验........................................................ ................................................................ ...... 10-17

10.7.1 总则......................................................................................................................................................10-17

10.7.2 在试验台上执行的样机试验的范围 ..................................................................................................10-17

10.7.3 在风机中执行的样机试验的范围 ......................................................................................................10-17

10.7.4 样机试验的证明文件 ..........................................................................................................................10-18

10.8 试运行证明......................................................... ................................................................ ................. 10-19

10.8.1 总则......................................................................................................................................................10-19

10.8.2 证明程序..............................................................................................................................................10-19

10.8.3 电气工程的检查范围 ..........................................................................................................................10-19

第 11 章定期监控

11.1 范围和执行......................................................... ................................................................ ................... 11-1

11.1.1 总则........................................................... ............................................................... .............................. 11-1

11.1.2 范围和执行......................................................... ................................................................ ................... 11-1

11.2 工程师、文档和作用 ............................................................... ............................................................. 11-3

11.2.1 工程师....................................................... ............................................................... .............................. 11-3

11.2.2 文档........................................................... ............................................................... .............................. 11-3

11.2.3 作用........................................................... ............................................................... .............................. 11-3

指南参考资料



IV – 第部分缩略语表

GL 2010 第 13 页

缩略语表

缩略语含义

A 反常工况（分项系数） (Abnormal)

C 适用条件 (Condition of the serviceability)

CRP 碳纤维增强塑料 (Carbon Fibre Reinforced Plastic)

Coh 功能一致性 (Coherence function)

DA 设计评估 (Design Assessment)

DAA 开发附带评估 (Development Accompanying Assessment)

DOF 自由度 (Degree Of Freedom)

DLC 设计载荷工况 (Design Load Case)

ECD方向改变的极限持续阵风 (Extreme Coherent gust with Direction

change)ECG 极限持续阵风 (Extreme Coherent Gust)

EDC 极端方向改变 (Extreme Direction Change)

EOG 极限运行阵风 (Extreme Operating Gust)

EWM 极端风速模型 (Extreme Wind speed Model)

EWS 极端风切变 (Extreme Wind Shear)

F 疲劳 (Fatigue)

FEM 有限元方法 (Finite Element Method)

FRP 纤维增强塑料 (Fibre Reinforced Plastic)

GRP 玻璃纤维增强塑料 (Glass Fibre Reinforced Plastic)

GL 德国劳埃德船级社 (Germanischer Lloyd)

GL Wind德国劳埃德船级社风能股份有限公司 (Germanischer Lloyd

WindEnergie GmbH)

GL RC

德国劳埃德船级社工业服务有限公司，

可再生能源认证 (Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH,

Renewables Certification)

IPE生产和架设过程中设计相关要求的实施 (Implementation of design-

related requirements in Production and Erection)

LDD 载荷持续分布 (Load Duration Distribution)

N 正常和极端工况（分项系数） (Normal and extreme)

NTM 正常湍流模型 (Normal Turbulence Model)

NWP 正常风速轮廓 (Normal Wind Profile)

PC 项目证书 (Project Certificate)

QM(S) 质量管理（系统） (Quality Management)

S 风机等级 S（S为特殊级） (Wind turbine class S)

SWT 小型风机 (Small Wind Turbines)

T运输、架设和维护（分项系数和风速） (Transport, erection and

maintenance)

TC 型式证书 (Type Certificate)

U 最终极限状态 (Ultimate limit state)



IV – 第 1 部分符号和单位 GL 2 1 第 15 页

符号和单位

本指南中所采用的符号和单位

符号含义单位

A 横截面积（强度）参考面（空气动力学）

m²-

A 高湍流强度的种类 -

AS 压力面 m²

a 斜率参数 -

aISO 有效修正系数 -

B 低湍流强度的种类 -

b 宽度（幅度） m

b1 开口宽度（弧形测量方法） m

C 韦伯函数的尺度参数 m/s

CA 气动升力系数 -

CW 气动阻力系数 -

CM 气动力矩系数 -

Cia 材料安全系数的折减系数，短期强度 -

Cib 材料安全系数的折减系数，疲劳强度 -

Cic 材料安全系数的折减系数，稳定性 -

Cid 材料安全系数的折减系数，粘结 -

CIFF 内部纤维故障折减系数 -

cmax 最大叶片深度 m

cmin 叶片上结冰形态的计算参数 m

D 损坏 -

D、d 直径 m

DQ 横向涡激震动的损坏影响 -

DF 运行工况下损坏影响 -

d 标称螺栓直径 m

E 弹性模量 MPa、 N/mm²

F 力 N

Fi 作用在方向上的力，i = x、y 或 z N



符号和单位 IV – 第 1 部分

第 16 页 GL 2010

符号含义单位

FSmax 极限载荷下的最大螺栓力 N

F0,2min 0.2 % 的弹性拉力极限下的螺栓力 N

f 线密度力 N/m

f 频率 1/s

f 0,n n 次固有频率 1/s

f R 正常运行范围内转子的最大旋转频率 1/s

f R,m m 个转子叶片的跃迁频率 1/s

G 阵风作用因子 -

G 静重 N

G 剪切模量 MPa、 N/mm²

g静重下的面积载荷

N/m²

g 重力加速度 (=9.81m/s²) m/s²

h 高度 m

h1 开口高度 m

I 惯性力矩 m4

I15 平均风速 15 m/s 时的湍流强度特征值 -

j 铸件质量等级 -

j0 常数 -

K 修正的 Bessel 函数 -

K A 工况系数 -

K Bα 横向载荷系数，磨损 -

K Bβ 面载荷系数，磨损 -

K Fβ 面载荷系数，叶根应力 -

K Fβ 面载荷系数，叶根应力 -

K Hα 横向载荷系数，接触应力 -K Hβ 面载荷系数，接触应力 -

K v 动力系数 -

K γ 载荷分布系数 -

k 法兰间隙 m

k Weibull 函数的形状参数 -

k s 大螺栓的设计 S/N 曲线的折减系数 -

L 等方性，总体湍流尺度参数 m

L10mr 组合改良额定寿命 -

Le 相干函数的尺度参数 m




符号含义单位

Lk 速度组分的积分长度参数 m

l 部件长度 m

l 静态计算跨度 m

M 力矩 Nm

MBmin 最小要求的制动力矩 kNm

MBminAusl 最小设计制动力矩 kNm

MBmax 最大实际制动力矩 kNm

Mi 作用在方向上的力矩，i = x、y 或 z Nm

Mk 感应发电机的倾斜力矩 Nm

Mn 额定力矩 Nm

m 质量 kg

m S/N 曲线的斜率参数 -

N 允许载荷循环数 -

N 垂直力（轴向力） N

N 极端情况的重现期 a

Ni 可接受的应力循环次数 -

ND 极限应力循环次数 – 疲劳极限 -

n 数量（比如，几个） -

n 转速 1/min

n1 最小运行转速 1/min

n2 速度控制器设定值 1/min

n3 最大运行转速 1/min

n4 切出速度 1/min

nA 触发速度 1/min

n i 现有应力循环次数 -

nmax 最大过速 1/min

nr 额定速度 1/min

nref 参考载荷循环数 -

N 总数或转数 -

p 轴承指数 -

pmax 最大接触应力 N/mm2

P 置信度 -

P 活载荷 N

P 功率 W




第 18 页 GL 2010

符号含义单位

P 动载荷 N

PÜ 生存概率 -

PA 触发功率 kW

Pr 额定功率 kW

PR (Vhub) Rayleigh 概率分布，比如 V < Vo 的概率 -

PT 过载功率 kW

PW

(Vhub) 威布尔概率分布 -

p 单位面积活载荷 N/m²

Q 总载荷 N

q 单位面积载荷 N/m²

qi i 次载荷水平的分时 -

R 阻力 N、 Nm、MPa

R 应力或应变率 -

R 、r 半径 m

Ra 算术表面粗糙度 µm

S 作用力 N、 Nm、MPa

Sd 铸件质量折减系数 -

Sints 磨损安全系数（积分温度方法） -SB 磨损安全系数（闪点温度方法） -

SF 断齿安全系数 -

SH 点蚀安全系数 -

S Pü 生存概率折减系数 -

S 安全性

S1 (f) 功率谱密度 m²/s²

Sλ 微点蚀安全系数 -

sK 感应发电机的倾斜片 -

T 温度 °C、K

T 时间间隔 s

T 典型阵风形状持续时间 s

t 部件厚度 m

t 时间（作为变量） s

T1 定子时间常数 s

Ui 正态分布分数 i% -u x 方向上的位移 m




符号含义单位

V 推力 N

V 风速 m/s

V (y, z, t) 风速的纵向构成，描述水平风切变 m/s

V (z) 高度 z 上的风速量级 m/s

V (z, t) 与高度和时间相关的风速纵向构成 m/s

VA 短期切出风速 m/s

Vave 轮毂高度处的年平均风速 m/s

VB 阵风值 m/s

Vcg 风轮扫略面连续阵风风速幅值的极端值，运用极限持续阵风 m/s

VeN 预期的极端风速（平均超过 3 s）， N 年出现一次。Ve1 和 Ve50 分别表示 1 年或 50 年，运用连续极端风速模型

m/s

VgustN

极限运行阵风时最大风速值，预期 N 年出现一次 m/s

Vhub 轮毂高度处 10 分钟平均风速 m/s

Vin 切入速度 m/s

V N 预期的极端风速（平均超过 10 分钟）， N 年出现一次。V1 和

V50 分别表示 1 年或 50 年，运用湍流极端风速模型 m/s

Vout 切出风速 m/s

Vr 额定风速

m/s

V

ref 参考风速：极端风速的基本参数，用于定义风的类型等级 m/s

VT 用于维护、竖立和运输时轮毂高度处 10 分钟的平均风速，由制

造商规定。V T 可以由一些量构成。 m/s

v 变化系数 -

v y 方向上的位移 m

W 平面的剖面模数 m³

w z 方向上的位移 m

X“d 起始瞬态电抗 -

x；x’ 坐标 m

y 极端风切变模型参数：到轮毂中心线的水平距离 -

y；y’ 坐标 m

Y NT 寿命系数（断齿） -

z 地表以上高度 m

z 齿数 -

zhub 地面以上风机轮毂高度 m

z；z’ 坐标 m




第 2 页 GL 2010

符号含义单位

Z NT 寿命系数（点蚀） -

α 正常风廓幂律指数 -

αS 外法兰表面倾斜 °

β 极端运行阵风、极端方向改变和极端风切变模型参数 -

Γ 伽玛函数 -

−−γ 滑动 -

γF 载荷分项系数 -

γGr 防止承载力故障的安全分析的分项系数 -

γM 材料分项系数 -

γM0 材料分项系数 -

γMa 短期强度的材料分项系数 -

γMb 疲劳强度的材料分项系数 -

γMc 稳定性的材料分项系数 -

γMd 粘结的材料分项系数，短期强度 -

γMe 粘结的材料分项系数，长期强度 -

γM,3 剪切载荷连接分析的材料分项系数 -

γP 桩基分析的分项系数 -

γiT 转子叶片试验的载荷分项系数 -

δ 开口角度 °

δB 对数衰减率 -

ε 应变率 -

e 非线性缺口应力 -

Θcg 在阵风发展过程中，从平均风速风向上的最大角偏差，运用方向

变化的极限持续阵风模型

°

Θ ( t ) 风向变化的时间曲线 °

ΘeN 极端方向变化， N 年出现一次，运用极端方向变化模型 °

Θ N( t ) N 年出现一次的极端方向变化的时间曲线，运用极端方向变化

模型

°

Θ 温度 °C

Θmean, year 年平均温度 °C

Θ 1year

min/max

1 年重复出现的极端温度 °C

Θmin/max,

operation 运行极端温度 °C

Λ 1 湍流尺度参数 m




符号含义单位

μ 摩擦系数/滑动系数 -

μE 转子叶片上结冰形态的计算参数 kg/m

ρ 密度 kg/m³

ρE 冰的密度 kg/m3

σ 法向应力 MPa、 N/mm²

σ 非线性缺口应力 MPa、 N/mm²

σa 应力幅 MPa、 N/mm²

ΔσA S/N 曲线的参考值 MPa、 N/mm²

Δσ∗A S/N 曲线的参考值 MPa、 N/mm²

ΔσD 疲劳极限 MPa、 N/mm²

σk 线性弹力缺口应力 MPa、 N/mm²

σlim 极限应力 MPa、 N/mm²

σm 平均应力 MPa、 N/mm²

σS 结构或热点应力 MPa、 N/mm²

σ1 轮毂高度纵向风速的标准偏差 m/s

Δσ i 应力范围 MPa、 N/mm²

τ 剪切应力 MPa、 N/mm²

Φ 平面倾斜 °φ 偏航错误 °

Φ 两相短路角 °

φA 切出偏航错误 °

ω 角速度 1/s

Ωg 电网角频率 1/s

1P、2P、3P...

通过风轮转速乘以因数 1、2、3... 得出风力发电机组的励磁 1/s




第 22 页 GL 2010

下标

符号含义备注

A 振幅

c压力用逗号隔开 (σSd,c)

d 设计值

F 载荷，作用

F 齿根

i 列举

k 特征量

M 材料，平均值例如，γM、εM

max 最大值

min 最小值

p 预应力用逗号隔开 (σRd,p)

R 阻力上面所说的结合下标 k 和 d，但不用逗

号隔开（例如，σRd 或 εRk ）

res 结果

S 作用上面所说的结合下标 k 和 d，但不用逗

号隔开（例如，FSd 或 MSk ）

t 拉伸用逗号隔开 (σRd,t)

x；x’ 坐标名

y；y’ 坐标名

z；z’ 坐标名

辅助符号

符号含义 ⎯ 上标量平均值

前缀

符号含义

Δ 连续量的差或整除部分

Π 连续量的乘积

Σ 连续量的和



2010版

规则和指南 V 工业用途 1 风力发电机组认证指南

1 许可的般条



IV – 第 1 部分目录第 1 章

GL 2 1 第 3 页

目录

1.1 范围 ............................................................. ............................................................... ............................. 1-1

1.1.1 总则 ............................................................. ............................................................... ............................. 1-1 1.1.2 过渡期.......................................................... ................................................................ ............................ 1-1 1.1.3 偏差 ............................................................. ............................................................... ............................. 1-1 1.1.4 国家和国际要求............................................................... ................................................................ ....... 1-1 1.1.5 GL的其他指南 ................................................................ ................................................................ ....... 1-1 1.1.6 GL的技术说明 ................................................................ ................................................................ ....... 1-2 1.1.7 评估文档...................................................... ................................................................ ............................ 1-2

1.2 认证的范围 ............................................................ ................................................................ ................. 1-3

1.2.1 认证的细节............................................................. ............................................................... .................. 1-3 1.2.2 风机型式的 A型和 B 型证书............................................................... .................................................. 1-3 1.2.2.1 总则 ............................................................. ............................................................... ............................. 1-3 1.2.2.2 范围和有效性......................................................... ............................................................... .................. 1-3 1.2.2.3 C 型设计和 D 型设计评估 ......................................................... ............................................................ 1-4

1.2.2.3.1 总则 ............................................................. ............................................................... ............................. 1-4 1.2.2.3.2 范围和有效性......................................................... ............................................................... .................. 1-4 1.2.2.3.3 应提交的文档......................................................... ............................................................... .................. 1-5 1.2.2.3.4 评估范围...................................................... ................................................................ ............................ 1-5 1.2.2.4 风机型式的 A型和 B 型设计评估....................................................... .................................................. 1-5 1.2.2.4.1 范围和有效性......................................................... ............................................................... .................. 1-5 1.2.2.4.2 设计文档的评估............................................................... ................................................................ ....... 1-5 1.2.2.4.3 试验和证明............................................................. ............................................................... .................. 1-7 1.2.2.5 生产和架设过程中设计相关要求的实施 (IPE) ....................................................... ............................. 1-7 1.2.2.5.1 目的 ............................................................. ............................................................... ............................. 1-7 1.2.2.5.2 质量管理体系......................................................... ............................................................... .................. 1-7 1.2.2.5.3 关键生产过程......................................................... ............................................................... .................. 1-7

1.2.2.5.4 范围和有效性......................................................... ............................................................... .................. 1-7 1.2.2.5.5 IPE 符合性声明的更新............................................................... ............................................................ 1-8 1.2.2.6 质量管理体系......................................................... ............................................................... .................. 1-8 1.2.2.7 样机试验 ...................................................... ............................................................... ............................ 1-8 1.2.2.8 最终评估 ...................................................... ............................................................... ............................ 1-9 1.2.2.9 重新认证 ...................................................... ............................................................... ............................ 1-9 1.2.3 A型和 B 型项目证书 ...................................................... ................................................................ ....... 1-9 1.2.3.1 总则 ............................................................. ............................................................... ............................. 1-9 1.2.3.2 范围和有效性......................................................... ............................................................... .................. 1-9 1.2.3.3 风电场设计条件............................................................... ................................................................ ..... 1-11 1.2.3.4 风电场特定设计评估....................................................... ................................................................ ..... 1-11 1.2.3.5 生产过程中的监督........................................................... ................................................................ ..... 1-11 1.2.3.6 运输和架设过程中的监督.......................................................... .......................................................... 1-11 1.2.3.7 试运行期间的监督........................................................... ................................................................ ..... 1-12 1.2.3.8 最终评估 ...................................................... ............................................................... .......................... 1-12 1.2.3.9 定期监控 ...................................................... ............................................................... .......................... 1-12

1.3 设计和建造的基本原理.............................................................. .......................................................... 1-13

1.3.1 总则 ............................................................. ............................................................... ........................... 1-13 1.3.2 定义 ............................................................. ............................................................... ........................... 1-13 1.3.2.1 载荷 ............................................................. ............................................................... ........................... 1-13 1.3.2.2 极限状态 ...................................................... ............................................................... .......................... 1-13 1.3.2.2.1 最终极限状态......................................................... ............................................................... ................ 1-13 1.3.2.2.2 正常使用性极限状态....................................................... ................................................................ ..... 1-13 1.3.2.3 载荷分项系数......................................................... ............................................................... ................ 1-13

1.3.2.4 材料分项系数......................................................... ............................................................... ................ 1-14 1.3.3 分析程序...................................................... ................................................................ .......................... 1-14 1.3.4 数学模型...................................................... ................................................................ .......................... 1-14




GL 2 1 第 4 页

附录 1.A 德国国家要求 ....................................................... ............................................................... ................. 1-15

1.A.1.1 材料要求 ............................................................... ............................................................... ................. 1-15 1.A.1.2 制造商要求........................................................... ................................................................ ................. 1-15 1.A.1.3 分析 ........................................................... ................................................................ ............................ 1-15 1.A.1.4 测量指南 ............................................................... ............................................................... ................. 1-15

1.A.1.5 电网规范符合性.............................................................. ............................................................... ....... 1-16 1.A.2 分析概念............................................................... ................................................................ ................. 1-16 1.A.2.1 风力条件 ............................................................... ............................................................... ................. 1-16 1.A.2.2 塔架 ........................................................... ................................................................ ............................ 1-16 1.A.2.3 基座 ........................................................... ................................................................ ............................ 1-16

附录 1.B 丹麦国家要求 ....................................................... ............................................................... ................. 1-17

1.B.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-17 1.B.2 规章和标准........................................................... ................................................................ ................. 1-17

附录 1.C 荷兰国家要求 ....................................................... ............................................................... ................. 1-19

1.C.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-19

1.C.2 范围

........................................................... ................................................................ ............................ 1-19

附录 1.D 加拿大国家要求 ............................................................. ................................................................ ...... 1-21

1.D.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-21 1.D.2 A 部分 – 简介和概述 ...................................................... ............................................................... ....... 1-21 1.D.3 B 部分 – 具体规章和认证对象范围 ..................................................................... ................................ 1-21

附录 1.E 印度国家要求 ....................................................... ............................................................... ................. 1-23

1.E.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-23 1.E.2 认证类别............................................................... ................................................................ ................. 1-23 1.E.2.1 类别 I .......................................................... ................................................................ ........................... 1-23 1.E.2.2 类别 II......................... ................................................................ ........................................................... 1-23 1.E.2.3 类别 III ....................................................... ................................................................ ........................... 1-23 1.E.3. 印度外部条件（符合 TAPS-2000，附录 2） .............................................................. ....................... 1-23

附录 1.F 中国国家要求 ....................................................... ............................................................... ................. 1-25

1.F.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-25 1.F.2 标准化工作的状态.......................................................... ............................................................... ....... 1-25 1.F.3 规章和标准........................................................... ................................................................ ................. 1-25

附录 1.G 日本国家要求 ....................................................... ............................................................... ................. 1-27

1.G.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-27 1.G.2 规章和标准........................................................... ................................................................ ................. 1-27 1.G.2.1 电力法 (Denki Jigyou Hou)........................................ ..................................................................... ...... 1-27 1.G.2.2 建筑标准法 (Kenchiku Kijun Hou)................................................................. ...................................... 1-27

1.G.2.3 日本风电指南（ NEDO 指南）................................................................ ............................................ 1-27

附录 1.H 小型风机认证 ....................................................... ............................................................... ................. 1-29

1.H.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-29 1.H.2 国家和国际要求.............................................................. ............................................................... ....... 1-29 1.H.3 载荷假定的要求.............................................................. ............................................................... ....... 1-29 1.H.4 转子叶片的要求.............................................................. ............................................................... ....... 1-29 1.H.5 电气安装的要求.............................................................. ............................................................... ....... 1-30 1.H.6 试验要求............................................................... ................................................................ ................. 1-30

附录 1.I IEC 和 CENELEC 标准 .......................................................... ............................................................ 1-31

1.I.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-31

1.I.2 风能领域的标准化文档列表..................................................................... ........................................... 1-31 1.I.3 电源 ............................................................ ................................................................ ........................... 1-32



IV – 第 1 部分 1.1 范围第 1 章

GL 2 1 第 1-1 页

1.1 范围

1.1.1 总则

(1) 本指南适用于风机（也称为“风能转换系统”

）的设计、审核及认证。

(2) 当前指南代表 Germanischer Lloyd “风机认证

指南”2003 版（带有附刊 2004）的完全修订和扩

展版本。

(3) 执行认证时，会评估风机的整体概念。认证涵

盖安装的所有构成部分，例如，安全性以及设计

、构造、可用性、工艺和质量等均会进行检查、

评估和认证。

(4) 风机的实际工作寿命可能会与设计寿命有所不

同，通常会超过设计寿命。对于磨损部件和不会

达到风机设计寿命的冷却剂、油类和润滑剂，风

机制造商会规定定期更换间隔。

(5) 小型风机的其他信息和要求可参阅附录 1.H。

(6) 基于本指南的风机认证由 Germanischer Lloyd

Industrial Services GmbH 可再生能源认证资格中心

(GL) 就第 1.2 节指定的事项执行。

注意

在风机的设计中，通过符合标准 DIN EN 50308 “ 风机 – 保护措施 – 设计、运行和维护要求”(DIN

EN 50308 “Wind turbines – Protective measures -

Requirements for design, operation and maintenance”)

考虑了职业健康与安全方面。在任何情况下都会遵守国家要求。

1.1.2 过渡期

(1) 对于本指南的应用，在其生效后会有以下过渡

期，在此过渡期内 GL

“风机认证指南”2003

版（

带有附刊 2004）仍适用：

– 对于新风机或风电场，过渡期为 1 年

– 对于 GL 已根据 GL 指南 2003 版（带有附刊

2004）进行了评估或认证的风机设计修改，在与 GL协商后，过渡期可长达 5 年。

– 根据 GL 发布的 GL 指南 2003 版（带有附刊

2004），过渡期最长达 5 年或型式证书有效期满时获得重新认证的两倍时间。

(2) 如果是新风机型式或改造版，则仅在于过渡期

内提交所要求认证范围所需的所有文档的情况下才有过渡期。

(3) 带有附刊 2004 的 2003 版之前的 GL 规定版本

不再适用。

1.1.3 偏差

(1) 毫无例外，只有在获得 GL同意后才允许偏差

本指南。

(2) 在个别情况下，认证可能涉及纳入当地适用法

规与规范。

(3) 即使国家法律或法规的要求较少，至少也应遵

守本指南设定的安全级别。

(4) 如果出现无法将本指南应用于某些设计的情况

，则 GL保留继续应用本指南的权利。

(5) 如果要应用不同标准的分析概念，通常不要进

行混合。

1.1.4 国家和国际要求

(1) 通常，本指南涵盖其中提及的各方面的国家要

求。某些国家/地区的注释和要求可参阅附录 1.A、

1.B、1.C、1.D、1.E、1.F 和 1.G。

(2) 在开发某个风机或项目时，应相对于国家法律

考虑当地适用法规和标准。本指南的范围构成风

机或项目的认证要求。

(3) 有关定期更新的国际电网规范列表，请访问以

下网页：http://www.gl-group.com/pdf/IGCC_list.pdf

(4) 有关风机的 IEC 和 CENELEC 国际标准、技术

指南以及规范的概述，请参阅附录 1.I。

1.1.5 GL的其他指南

(1) 除了本指南外，GL 发布了以下指南，用于风

机认证：

– Germanischer Lloyd 规则与指南，IV – 工业服务，第 1 部分 – 风能源，12 – 风机持续工作指南，2009 版

– Germanischer Lloyd 规则与指南，IV – 工业服务，第 4 部分 – 风机状态监控系统认证指南，2007 版

(2) 可选择性作为本指南的补充来应用这些指南，以作为风机认证或风机状态监控系统认证的依据

。



第 1 章 1.1 范围 IV – 第 1 部分

第 1-2 页 GL 2010

1.1.6 GL的技术说明

(1) 另外，GL 发布了以下技术说明，用于风机认

证：

– GL 风力技术说明 065 (TN 65)：电网规范符合性 (GCC)，认证程序

– GL 风力技术说明 066 (TN 66)：电网规范符合性 (GCC)，低电压穿越 (LVRT)，试验程序

– GL 风力技术说明 067 (TN 67)：极端温度风机认证（这里是指：寒冷气候），评估范围

– GL 风力技术说明：风机防火系统认证，认证程序

– GL 风力技术说明：在风能源行业中执行服务活动的机构认证，评估范围

(2) 可选择性作为本指南的补充来应用技术说明，

以作为风机认证或此处所涵盖对象认证的依据。

(3) 技术说明的修订将以简短通知的形式，独立于

本指南各版本进行。以技术说明的最新版本为准

。

1.1.7 评估文档

(1) 评估文档中的内容应采用德语或英语表述。并

不广为人知的引用文档的相关摘录应附到评估文

档中。

(2) 每个评估文档的封面页上都必须至少提供以下

信息：

– 标题

– 作者

– 作者所在的公司名

– 日期

– 版本索引

– 页数

– 签名

(3) 在评估文档的每一页，至少应提供页码文档的

版本索引。

(4) 有关所需文档的其他信息在各自章节中提供，

且一经请求 GL即可提供。



IV – 第 1 部分 1.2 认证的范围第 1 章

GL 2 1 第 1-3 页

1.2 认证的范围

1.2.1 认证的细节

(1) 以下部分定义了风机型式认证（请参阅第 1.2.2

节）和风机或风电场项目认证（请参阅第 1.2.3 节

）的范围，以及认证所需的步骤。

(2) 在执行型式认证范围内的完整设计评估前，可

以选择签发样机或新风机设计的 C 型设计或 D 型

设计评估（请参阅第 1.2.2.3 节）。

(3) 对第 1.2.2.5.3 节第 4 段中所列部件的认证（设

计评估和型式认证），可通过应用本指南所列元件

和模型以类似方式执行。且应涵盖本指南的各个章节。

1.2.2 风机型式的 A型和 B 型证书

1.2.2.1 总则

(1) 型式认证将确认，风机型式是根据某个风机等

级设计，符合基于本指南和其他技术要求的设计假

定。此外，还会确认本指南所涵盖部件的制造工艺

、部件规范、核查和试验程序以及相应文档是否与

设计文档一致。

(2) 要获得 A 型或 B 型型式证书，必须执行以下步

骤；请参阅图 1.2.1。A型或 B 型型式证书仅适用于

某种风机型式，而不适用于实际安装或项目。

– A 型设计或 B 型设计评估（请参阅第 1.2.2.4 节）

– 生产和架设过程中设计相关要求的实施（IPE；请参阅第 1.2.2.5 节）

– 制造商的质量管理体系（请参阅第 1.2.2.6 节）

– 样机试验（请参阅第 1.2.2.7 节）

– 最终评估（请参阅第 1.2.2.8 节）

(3) 完成这些步骤后，GL 将签发 A 型设计或 B 型

设计评估、质量管理体系、生产和架设过程中设计

相关要求的实施和样机试验的符合性声明，以及型

式证书。

(4) 与 A 型设计和 B 型设计评估类似，也可为其他

对象签发 A 型和 B 型符合性声明，其中 B 型声明

代表临时性声明。具有一份或多份 B 型声明可获得

一份 B 型型式证书（它是一种临时性型式证书）。

1.2.2.2 范围和有效性

(1) 假如有些未解决事项不直接与安全相关，则 B

型型式证书可能包含一份或多份 B 型声明，以及这

些未解决事项。B 型型式证书的有效期为一年。在

有效期内，每季度需将所有此型式的已安装风机报

告给 GL。

(2) 仅在没有未解决事项的情况下，才签发最终或

A 型型式证书。此类证书有效期为五年，且每年进

行更新。

(3) 要每年进行更新，请提交以下文档给 GL 进行评估：

a) 对部件设计的所有修改（设计评估或 IPE 的一部分）以及（若适用）修改评估文档的清单（有关示例，请参阅表 1.2.1 和表 1.2.2）

b) 所有此型式的已安装风机的清单（至少包含型式声明，具有变量、序列号、轮毂高度、位置的准确名称）

c) 已安装风机部件的所有损坏清单，构成设计评估或 IPE 的一部分（有关示例，请参阅表 1.2.1

和表 1.2.2）

d) 可能进行的车间和/或仓库更改或增加（请参阅第 1.2.2.5.4 节第 8 段）

(4) 如果 A 型设计评估、质量体系证书或型式证书

的其他部分不再有效，则即使在五年有效期内，该

型式证书也将失效。

(5) 一旦有效期到期，将会应制造商的请求重新进

行认证（请参阅第 1.2.2.9 节）。

表 1.2.1需报告的修改或损坏示

转子叶片层板和粘合剂出现裂缝

-损坏清单

-根本原因分析

主齿轮箱的行星架

更换材料 -修改清单

-已更改的文档

轮毂 / 转子轴的螺栓连接（多螺栓连

接）

螺栓数量变化

-修改清单

-已更改的文档



第 1 章 1.2 认证的范围 IV – 第 1 部分

第 1-4 页 GL 2010

表 1.2.2无需报告的修改或损坏示

主轴护套更换材料 -

控制柜固定损坏一次 -

塔架平台的螺栓连接

螺栓尺寸变化

-取决于认证范围（请参阅第 1.1.1

节中的“注意”）

图 1.2.1 型式证书的要素

1.2.2.3 C 型设计和 D 型设计评估

1.2.2.3.1 总则

(1) 要进行样机或新风机设计的 C 型或 D 型设计评

估，必须依据设计文档对样机执行真实性检查。完

成后，GL 将签发 C 型或 D 型设计评估的符合性声

明。

(2) C 型设计评估（样机评估，德语为 “

Prototypengutachten”）用于架设风机的样机。一般

来说，应在样机上执行功率和载荷测量，随后与计

算所得值进行比较。如果对控制系统进行修改后，

产生的载荷没有什么变化，则允许进行修改。C 型

设计评估通常基于对载荷、转子叶片、控制和安全

概念、安全系统、机械部件以及电气安装和塔架与

基座执行全面的合理性检查。国家或当地法规可能

要求对塔架和基座执行完整的分析。

(3) D 型设计评估用于为风机设计预审核提供文档

证明。其并非用于风机制造。D 型设计评估通常基

于对载荷、转子叶片、控制和安全概念、安全系统

、机械部件、电气安装以及塔架执行全面的合理性

检查。

1.2.2.3.2 范围和有效性

(1) 对于各种型式的风机，只有一个 C 型或 D 型设

计评估。如果某个风机型式采用了其他的转子叶片

、其他运行模式或其他对载荷有重大影响的方法，

那么，这就是新机型，必须采取新的 C 型或 D 型

设计评估。

(2) C 型设计评估的符合性声明对样机的试运行（

最长试运行时间为 2 年或等同于满载运行 4000 小

时的最大产量）有效。以先达到的条件为准。在最

短的时间内，风机应获得 A型或 B 型设计评估的符合性声明。

D e s i g n A s s e s s m e n t

I m p l e m e n t ationo f t h e d e s i g n -related

r e q u i r e m e nts inp r o d u c t i o n and

e r e c t i o n

Qualitymanagement

system

P r o t o t y p e t e s t , i n c l u d i n g

pr o t o t y p e t e s t o f the g e a r b o x a t t h e

w i n d t u r b i n e

Final Assessment

TypeCertificate

设计评估

生产和架设过程中

设计相关要求的实

施

质量管理体系样机试验，包括在

风机中执行的齿轮

箱样机试验

最终评估

型式证书




GL 2 1 第 1-5 页

(3) D 型设计评估的符合性声明有效期为 2 年。在

该期限到期前，应获得 A型或 B 型设计评估的符合

性声明。

1.2.2.3.3 应提交的文档

(1) 对于 D 型设计评估，应提交以下文档；例如，

在出现新概念的情况下，可能还需要其他文档：

a) 风机概述，包括能源转化概念（发电机 – 变频器 – 系统）

b) 要使用的主要部件的清单（例如，主轴承、齿轮箱、制动装置、发电机、变频器等）

c) 控制和安全概念说明

d) 安全系统和制动系统说明

e) 电气安装说明，至少在轮毂、机舱和塔架内部（部件、额定范围和单线图）

f) 防雷系统的概念

g) 完整载荷假定的结果：极端载荷表和等效载荷表（另请参阅第 4 章，附录 4.B，表 4.B.1 和表

4.B.2）。此外，应提交对最大转子速度、最大叶片偏转和 Campbell 图的分析。

h) 转子叶片的主要图纸，包括结构设计和叶片连接

i) 机舱的总体布置图

j) 轮毂、主轴和主框架图纸

k) 齿轮箱的主要图纸

l) 主要电气部件的数据表

m) 塔架的主要图纸

(2) 对于 C 型设计评估，除了 D 型设计评估所需的

文档（请参阅第 1 段）外，还应提交以下文档：

a) 基座的主要图纸

b) 土壤调查报告

c) 所有人姓名和地址

d) 样机的计划架设地点

e) 轮毂高度处 10 分钟的平均极端风速（50 年出现一次），和样机计划架设地点的平均空气密度

f) 中压开关设备的耐电弧性试验的试验报告

(3) 在某些情况下，C 型或 D 型设计评估可能还需

要其他文档：

a) 载荷假定的计算文档

b) 塔架的计算文档

c) 基座的计算文档（仅适用于 C 型设计评估）

1.2.2.3.4 评估范围

(1) 就风机的安全系统而言，应检查是否检测到安

全相关的运行值，且其对安全系统可用。此外，检

查是否存在两个独立的制动系统。

(2) 如果极端载荷和疲劳载荷，可与其他类似大小

的风机进行比较，则可以对要提交的叶根、轮毂和

塔顶载荷进行合理性检查。如果要提交评估更大的

风机，则必须考虑自然条件，推出合理的值。

注意

可以放弃对载荷的全面检查，因为对于样机来说，允许对影响载荷的控制系统进行修改。

(3) 此外，也对转子叶片、传动链中的机械部件和

塔架的设计以及电气安装进行合理性检查，可以借

鉴类似大小风机的设计经验。

(4) 如第 1.2.2.3.1 节已经提到的，对塔架和基座的

合理性检查是否充分，或者有无必要进行全面的 C

型设计评估，取决于当地法规或要求。

1.2.2.4 风机型式的 A型和 B 型设计评估

1.2.2.4.1 范围和有效性

(1) 要进行 A 型或 B 型设计评估，要求对所有所需

材料和部件试验进行全面的设计分析检查，以及对第一批风机中的一个进行试运行证明；请参阅图

1.2.2。

(2) 完成后，GL 将签发 A 型或 B 型设计评估的符

合性声明。


型设计评估可能包含这些事项。B 型设计评估的符

合性声明有效期为一年。在有效期内，每季度需将

所有此型式的已安装风机报告给 GL。

(4) 仅在没有未解决事项的情况下，才签发最终或 A 型设计评估。A 型设计评估的符合性声明长期有

效。当未经 GL 的许可就对部件设计（设计评估的

一部分）进行修改时，其就会失效。

(5) 在 A 型或 B 型设计评估的范围内可随意对基座

进行检查。

1.2.2.4.2 设计文档的评估

(1) 对于设计文档的评估，制造商应以说明书、计

算、图纸、描述和部件清单等形式提交全套文档。

建议提交型式认证范围内要提交的生产和架设过程中设计相关要求的实施文档（请参阅第 1.2.2.5 节）

，以便在设计评估内进行检查。




第 1-6 页 GL 2010

(2) 最初，对设计基础文档进行了评估；这些文档

是：

– 控制和安全系统概念（第 2 章）

– 载荷工况定义/载荷假定（第 4 章）

(3) 在评估了这些文件后，接下来对下面所列部件

和装配件的设计进行评估：

– 安全系统（第 2 章）

– 转子叶片（第 6.2 节）

– 机械结构（第 6.3 节、第 6.5 节），包括机舱罩和整流罩（第 6.4 节）

– 机械部件（第 7 章）

– - 电气安装，包括防雷装置（第 8 章）

– 塔架（第 6.6 节）以及（可选）基座（第 6.7 节

）

– 手册（第 9 章）：架设手册、试运行手册、运行手册和维护手册

(4) 有关所需文档的其他信息在各自章节中提供，

且一经请求 GL即可提供。

Assessment of the design

documentation and the manuals

- Rotor blade tests

- Prototype test of the gearbox atthe test bench

- Prototype test of the generator at

the test bench

- Protopype tests electrical

components (see 1.2.2.4.3)

- Witnessing of the commissioning

Assessment of loads

and

safety concept

Certification Report:

Load assumptions

Certification Reports:

- Safety system and manuals

- Rotor blades

- Machinery components

- Tower (and foundation)

- Electrical installations and lightning protection

- Nacelle cover and spinner

- Commissioning witnessing

For items still outstanding:

B - Design Assessment

No items outstanding:

A - Design Assessment

图 1.2.2 A 型和 B 型设计评估程序

设计文件和手册评估

认证报告：

载荷假定

- 转子叶片试验

- 在试验台上执行的齿轮箱样机试验

- 在试验台上执行的发电机样机试验

- 样机试验电气部件（请参阅第

1.2.2.4.3 节）

- 试运行证明

对于仍未解决事项：

B 型设计评估

无未解决事项：

A 型设计评估

认证报告：

- 安全系统和手册

- 转子叶片

- 机械部件

- 塔架（和基座）

- 电气安装和防雷装置

- 机舱罩和整流罩

-试运行证明

载荷和安全概念评估




GL 2 1 第 1-7 页

1.2.2.4.3 试验和证明

设计评估范围内的试验和证明范围在第 10.1.2 节中

定义，通常包括以下内容：

– 叶片试验

– 在试验台上对主齿轮箱执行的样机试验

– 在试验台上对发电机以及变频器执行的样机试验

– 变压器的型式试验

– 变频器的样机试验

– 中压开关设备的样机试验

– 防雷系统试验

– 试运行证明

1.2.2.5 生产和架设过程中设计相关要求的实施

(IPE)

1.2.2.5.1 目的

必须确保在生产和架设过程中，遵守并实施技术文

档中对各部件规定的要求。此项检查基于设计，前

面的设计评估（第 1.2.2.4 节）期间已对设计进行了

评估。部件和风机制造商仅需向 GL展示一次。

注意

如果是根据供应商制定的核查规范在认证范围外执行供应商核查，则制造商和 GL之间应协商单独的

范围。

1.2.2.5.2 质量管理体系

(1) 生产评估要求制造商和供应商根据第 3.1 节的

制造商要求运作一个质量体系。

(2) 在开始进行 IPE 核查之前，制造商必须符合某

些质量管理 (QM) 要求。通常，QM 体系应符合

ISO 9001 标准，否则将由 GL 评估 QM 措施。这涉

及符合第 3.2.3 节的最低要求。

1.2.2.5.3 关键生产过程

(1) 除了 QM 要求外，IPE 评估取决于生产和架设

过程中的质量保证措施。在每种情况下，均需商定

此类 IPE 评估的必要范围，并相应地进行认证。根

据这些措施以及部件设计，应获得 IPE 的核心或重

要/关键生产过程 (CMP)。

(2) 生产和架设过程中 CMP 的描述，应放在相应

部件和组装的总结性文档中。对 CMP 的评估可通

过各个过程、结构和部件的图纸、说明书和记录流

程图的方式进行。

(3) 建议已提交的 CMP 的描述，在设计评估的范

围（请参阅第 1.2.2.4 节）内。

(4) 对于以下部件（若适用）

– 转子叶片

– 叶片轴承

– 变桨驱动

– 转子轮毂

– 转子轴和轴颈

– 主轴承

– 主轴承座

– 齿轮箱（包括行星架和扭矩臂）

–制动装置

– 联轴器

– 发电机

– 变压器

– 变频器

– 主机架和发电机机架

– 叶片变桨、转子和偏航锁定

– 偏航轴承

– 偏航驱动

– 机舱罩和整流罩

– 塔架和（可选）基座

– 螺栓连接

这些部件对风机的整合具有重要性，而且对人体健

康和生命具有隐患，因此要求进行 IPE 评估（在部

件或风机制造商的车间执行；请参阅第 1.2.2.5.4 节

，第 2 段）。由于螺栓连接在能量传输方面起着非

常重要的作用，因此，质量措施的标准应通过 CMP

的描述表述出来。

1.2.2.5.4 范围和有效性

(1) GL 将在生产期间评估一次实施情况，通过在

以下范围内进行抽样核查：

验证是否按照车间图纸、车间说明、采购规范

和安装说明正确实施了设计规范

随机抽查制造商的车间

随机审核材料证书

随机抽查所采购部件验收程序的有效性




第 1-8 页 GL 2010

随机抽查制造过程

随机抽查的重点是 CMP。评估要求生产至少一个

代表获得认证的类型特征的样本。

(2) 对于每一种情况下，必须决定是否可以核查部件制造商车间的符合性，或作为风机制造商的进货

核查的一部分。对于许多风机中使用的部件（例如

，转子叶片或齿轮箱），在部件认证期间进行 IPE

评估可能比较有利。通常，对于在 IPE 评估内需要

考虑的每个车间和/或仓库和/或架设位置，将发布

单独的核查报告，描述 IPE 的执行情况。或者，在

风机制造商的质量措施涵盖供应商的质量措施的情

况下，仅在风机制造商处评估 IPE 并结合供应商随

机抽查可能足矣。但事先必须与 GL协商一致。

(3) 生产过程中影响生产质量或部件性能的变化应

向 GL 报告。如果发生重大变化，必须提交说明性

文档，重新进行 IPE 评估，且必要时重复进行抽样

核查。

(4) GL 有权针对特殊材料、生产过程或部件相应

扩大 IPE 认证范围。

(5) 如果在 IPE 评估期间出现严重偏差，GL有权在

再次实施后调查适应性生产过程或监督生产。

(6) 如果得知风机运行中由于产品本身缺陷而出现

偏差或故障，GL 有权在型式证书签发后继续监督生产。

(7) 排除故障的可能性如下：

– 修改说明文档后，发生的故障得到解决。必须进行重复的 IPE 评估。

– 如果未检测到故障，GL 可以对这些部件或组装件的制造商进行外部监督。

(8) IPE 的符合性声明长期有效。当未经 GL的许可

就对部件设计、生产过程或材料（IPE 以及设计评

估的一部分）进行修改时，其就会失效。此外，风机制造商应声明对车间和/或仓库进行的任何更改或

增加。

1.2.2.5.5 IPE 符合性声明的更新

(1) 如果进行的更改影响 IPE 的符合性说明，则会

应制造商的要求进行更新。更新完成后，GL 会签

发符合性声明，并对更新进行说明。

(2) 要进行更新，应提交以下文档给 GL 进行评估

：

a) 当前生产设施清单

b) 有效图纸、说明书和其他文档清单

c) 对部件的设计、生产和/或架设过程的所有修改（IPE 的一部分）以及（若适用）修改评估文档的清单

d) 自上次对生产和/或架设装置进行审核或有效的 QM认证以来，对 QM体系进行的修改清单

e) 已安装/生产部件（IPE 的一部分）的所有损坏清单

(3) 如果进行了修改，则需要 GL进行检查。

(4) GL 将评审为原始认证草拟的所有核查报告，

并决定需要是否采取其他行动。这些行动包括：

– 重复监督，由于关键过程可能需要再次检查。

–再保证，必要的人员资格仍有效（例如，焊工认证）

– 再保证，必要的其他认证仍有效（例如，车间认证）

1.2.2.6 质量管理体系

在质量管理 (QM) 体系范围内，制造商必须证明在设计和制造方面符合 ISO 9001 要求。通常，认证受到权威认证机构中 QM 体系认证的影响（请参阅第

3.2 节）。

1.2.2.7 样机试验

(1) 在样机试验运行范围内需要对新风机型式执行

的测量在第 10.1.1 节中定义，且通常包括以下几项

：

– 功率曲线测量

– 噪音排放测量（可选）

– 电气特性测量

– 风机性能试验

–载荷测量

– 在风机中执行的齿轮箱试验操作

(2) 只有在取得 GL 同意后才允许此测量范围有所

偏差。

(3) 第 10 章提供了具体的测量方法。要完成测量，

必须执行第 10.1.1.1 节第 5 段中所列的工作。如果

要将测量结果用作强度分析的依据，在开始测量前

，必须与 GL协商附加要求。

(4) 样机试验的符合性声明长期有效。当未经 GL

的许可就对影响样机试验中所含测量参数的部件设计进行修改时，其就会失效。




GL 2 1 第 1-9 页

1.2.2.8 最终评估

在签发型式证书前，应就本指南中所述的元件和模

块，检查认证的所有部分（认证报告、核查报告和

符合性声明）的一致性和完整性。

1.2.2.9 重新认证

(1) 型式证书有效期期满后，将会应制造商的请求

重新进行认证。认证完成后，GL 会签发有效期为

五年的型式证书（请参阅第 1.2.2.2 节），并对重新

认证进行说明。

(2) 重新认证时，应提交以下文档给 GL 进行评估

：

a) 有效图纸和说明书清单

b) 当前生产设施清单

c) 对部件设计的所有修改（设计评估或 IPE 的一

部分）以及（若适用）修改评估文档的清单（

有关示例，请参阅表 1.2.1 和表 1.2.2）

d) 自上次审核以来对 QM体系的修改清单

e) 所有此型式的已安装风机的清单（至少包含型

式声明，具有变量、序列号、轮毂高度、位置

的准确名称）

f) 设计评估中所含的所有已安装风机部件的所有

损坏清单（有关示例，请参阅表 1.2.1 和表

1.2.2）

(3) 要进行重新认证，应执行 IPE 更新（第

1.2.2.5.5 节）。

(4) 如果对结构有所修改，都要进行检查，并对相

应符合性声明进行修订。

1.2.3 A型和 B 型项目证书

1.2.3.1 总则

(1) 对于特定风电场，项目认证应确认获得型式认

证的风机符合受风电场特定外部条件制约的要求，

并符合本指南、适用当地规范以及风电场相关的其

他要求。在项目认证过程中，将评估风电场的气象

条件、土壤性质以及其他环境和电网情况是否符合

该风机型式的设计文档中的规定。

(2) 项目认证还应确认制造、运输、安装和试运行

是否符合 GL 规则和指南或者其他公认标准和其他

技术要求，并确认是否遵照相关手册对风机进行运

行和维护。

(3) 要获得 A 型或 B 型项目证书（例如，对于某个

风电场或某个风机），必须执行以下步骤；请参阅

图 1.2.3。A型或 B 型项目证书适用于实际安装或项目。

– 所用风机型式的型式证书（请参阅第 1.2.2 节）

– 风电场设计条件评估（请参阅第 1.2.3.3 节）

– 风电场特定设计评估（请参阅第 1.2.3.4 节）

– 基座检查（请参阅第 6.7 节）

– 生产过程中的监督（请参阅第 1.2.3.5 节）

– 运输和架设过程中的监督（请参阅第 1.2.3.6 节

）

– 试运行期间的监督（请参阅第 1.2.3.7 节）

– 最终评估（请参阅第 1.2.3.8 节）

– 定期核查（定期监控），以保持项目证书的有效性（请参阅第 1.2.3.9 节）

(4) 完成以上步骤后，GL 将就上述模块以及项目

证书签发符合性声明。

(5) 与 A 型和 B 型设计评估类似，也可为其他对象

签发 A 型和 B 型符合性声明。具有一份或多份 B

型声明或一个 B 型型式证书可获得一份 B 型项目证书（此证书是一种临时性项目证书）。

1.2.3.2 范围和有效性


型项目证书可能包含 B 型型式证书、一份或多份 B

型声明，以及这些未解决事项。B 型项目证书的有

效期为一年。

(2) 仅在没有未解决事项的情况下，才签发最终或

A 型项目证书。A 型项目证书的有效期至风电场寿命结束，前提是

– 根据核查计划执行定期监控

– 根据维护计划执行维护和维修

– 重大修改、改装或维修的执行应获得 GL批准

– 无意外故障发生，基于设计或有关外部条件的不利假设

如果不满足上述条件，GL 有权要求进行重新认证

或终止项目证书的有效性。




第 1-1 页 GL 2010

Assessmentof sitedesign

conditions

Final

Assessment

Project

Certificate

Site-specificDesign

Assessment

Examinationof

foundation

Surveillanceduring

production

Suveillanceduring

transportand erection

Surveillanceduring com-missioning

Periodic

Monitoring

Type

Certificate

图 1.2.3 项目证书的要素

最终评估

项目证书

定期监控

试运行期间的监督

运输和架设过程中的监

督

型式证书

风场设计条件评估

风电场特定设计评估

基座检查生产过程中的监督




GL 2 1 第 1-11 页

1.2.3.3 风电场设计条件

(1) 风电场设计条件包括检查环境对风机造成的相

关影响以及风电场场配置的交互影响。

(2) 必须记录以下风电场设计条件：

– 风力条件（第 4 章）

– 土壤条件（第 6.7 节）

– 风电场配置的影响（第 4 章）

– 其他环境条件，例如：空气的含盐量、温度、冰雪、湿度、雷击、太阳辐射等（第 4 章）

– 电网条件（第 4 章、第 8 章）

将对这些风电场设计条件（包括有关测量结果和进一步分析的报告）进行合理性、质量和完整性评估。权威测量机构应提供报告。

1.2.3.4 风电场特定设计评估

(1) 根据风电场的外部条件，风场特定设计评估

将分为以下评估步骤：

– 风电场特定载荷假定（第 4 章）

– 将风电场特定载荷与设计评估所用载荷进行比较

– 风电场特定支撑结构（塔架和基座）（第 3 章

、第 5 章、第 6 章）

– 相对于设计评估对机械部件和转子叶片进行修改（若适用）（第 6 章、第 7 章）

– 对机械部件和转子叶片进行应力保留计算，前提是载荷比较表明实际载荷高于风机设计评估中考虑的载荷（第 6 章、第 7 章）

(2) 在评估期间，应表明风机适合于计划风电场

，且在适当考虑外部条件的情况下，符合风机的结

构完整性要求。

(3) 对于某些位置，可能必须考虑环境对结构特性的影响。

(4) 要在风电场内架设风机，必须确定对载荷的

影响。

(5) 通过比较计算得出的风电场载荷与设计评估

所用载荷，可以验证结构完整性。必须证实风机上

所有相关部件的载荷与挠度均小于设计评估内假定

的值。同时，还必须观察相应的部分载荷与材料安

全系数。比较范围应与 GL协商确定。

(6) 如果载荷高于设计评估期间假定的值，则可

以与 GL 协商以剩余安全分析的形式对某些部件进

行验证。

(7) 在风电场特定设计评估期间可以明确，由于

载荷增加，需要对部件进行修改或替代。在这种情况下，必须对此部件执行认证。

1.2.3.5 生产过程中的监督

(1) 在生产过程中的监督开始之前，制造商必须符

合某些质量管理 (QM) 要求。通常，QM 体系应符

合 ISO 9001 标准，否则将由 GL 评估 QM 措施。这

涉及符合第 3.2.3 节的最低要求。

(2) 生产过程中的监督范围取决于质量管理措施的

标准，且应得到 GL的同意。通常，GL会完成以下事项和认证：

– 对材料和部件进行检测（有关受影响部件的清单，请参阅第 1.2.2.5.3 节第 4 段）。

– 详细审查 QM 记录，例如试验证书、绘图工具、报告

– 监督生产，包括储存条件和随机抽样处理

– 防腐核查

– 电源系统核查

– 最终试验监督

(3) 生产过程中进行监督的目的是验证所生产的部

件、零件和产品是否符合

– 特定项目中约定的技术规范

– GL认证的文档（计算、图纸和程序等）

(4) GL 必须至少监督全部部件的 25 %，同时 GL

有义务对监督期间发现的故障/缺陷进行追踪。如果

不符合要求，则将相应加大监督力度。

1.2.3.6 运输和架设过程中的监督

(1) 开始监督前，必须提交架设手册（请参阅第 9.1

节），该手册在必要时考虑了风电场的特殊环境条

件。将检查手册是否与所评估设计和主要运输及架

设条件（气候、作业调度等）一致。此外，还必须

提交显示风机位置的风电场计划，以及机组如何联

接公用电网的电气安装计划。

(2) GL 的监督范围取决于参与运输和架设的公司

的质量管理措施。通常，GL将完成以下活动：




第 1-12 页 GL 2010

– 识别有问题的风机，并进行部件布置

– 检查运输过程中部件是否损坏

– 核查作业进度（例如，焊接、安装和上螺钉）

– 目前制造商尚未完成的，为生产优质产品而对预制装配件和即将安装的部件进行核查

– 随机抽样，监督架设过程中的重要步骤

– 核查螺栓连接，监督非破坏性试验（例如，焊接接头）

– 防腐核查

– 核查电气安装（布线、设备接地和接地系统）

(3) GL 必须至少监督风机运输和架设过程的 25 %

，同时 GL 有义务对损坏情况进行追踪。如果不符

合要求，则将相应加大监督力度。

1.2.3.7 试运行期间的监督

(1) 需对风电场的所有风机执行试运行监督，且监

督最终应确认风机准备好运行，并符合要应用的所

有标准和要求。

(2) 试运行前，应提交试运行手册（请参阅第 9.2

节）以及所有计划的试验进行评估。在试运行前，

制造商必须提供风机正确架设的证据，以及（必要

时）确保安全运行的试验证明。若无此证明，运行

时必须执行适当的试验。试运行在 GL 的监督下进

行。

(3) 此监督包括核查员在实际试运行期间对至少

10 % 的风机提供证明，同时 GL 有义务对故障/缺

陷进行追踪。如果不符合要求，则将相应加大监督

力度。试运行后将核查其他风机，并对相关记录进

行详细审查。

(4) 试运行过程中，需试验风机工作状态的所有功

能。包括以下试验和活动：

– 紧急停止按钮的功能

– 运行中，所有可能运行条件下制动的触发

– 偏航系统的功能

– 载荷损耗时的性能（网损）

– 超速运行时的性能

– 自动运行功能

– 目测核查整个安装

– 检查控制系统指示器的逻辑

(5) 除了上述试验外，在试运行监督期间还需通过

目测核查整个风机来检查以下事项（请参阅第 9.2

节）：

– 总体外观

– 防腐

– 损坏

– 主要部件对认证设计的符合性以及部件的溯源性/计数

1.2.3.8 最终评估

在签发项目证书前，应就本指南中所述的元件和模

块，检查认证的所有部分（认证报告、核查报告、

符合性声明和型式证书）的一致性和完整性。

1.2.3.9 定期监控

(1) 要保持证书有效，则必须根据审核的维护手册

对风机进行维护，并由 GL 根据第 11 章“定期监控

”来定期监控安装情况。维护操作应由 GL 认可的

授权人员执行并予以记录。定期监控间隔通常为四

年。监控间隔可能因安装情况而异。

(2) 任何损坏或重大维修均应向 GL 报告。要保持

证书有效，任何改动都需经过 GL 的批准。具体监

控范围应取得 GL的同意。

(3) GL 将仔细阅读维护记录。GL 进行的定期监控

包括以下部件：

– 基座

– 塔架

– 机舱

– 传动链的所有部件

– 液压/气动系统

– 安全和控制系统

– 电气安装

– 转子叶片

(4) 有关定期监控的详细信息，请参阅第 11章。



IV – 第 1 部分 1.3 设计和建造的基本原理第 1 章

GL 2010 第 1-13 页

1.3 设计和建造的基本原理

1.3.1 总则

(1) 本指南以结构可靠性和耐久性的一般原则（例

如， ISO 2394“结构可靠性的一般原则”

(ISO 2394 “General principles on reliability for

structures”) 或 DIN EN 1990“欧洲规范：结构

设计基础”(DIN EN 1990 “Eurocode: Basis of

structural design”)）为基础。

(2) 打算认证的风机，必须按照如下要求进行设计

、生产和维护，以保证在其设计使用寿命内安全

、经济地运行。因而特别需要证明

– 机组能够承受假定在生产和设计使用寿命（最终极限状态）期内出现的所有载荷（请参阅第

1.3.2.1 节），以及

– 在此连接（正常使用极限状态）中每个假定载荷影响下，机组仍保持可运行。

(3) 通常，风机的设计应该能够经受一些小故障而

不至于引起严重损坏。例如，可以通过以下方式

达到这种效果：

– 加强重要部件的设计，即使某个部件出现小故

障也不至于整体受损，或

– 确保所有重要部件都能承受所有预期影响。

(4) 应设定核查和维护间隔，确保间隔期间机组不

会出现重大损坏。设计应考虑到执行相关部件核

查的实际操作可能性。

(5) 当不能进行核查时，部件的设计和生产必须确

保机组在整个使用寿命期限内能正常使用。

1.3.2 定义

1.3.2.1 载荷

在该定义中，载荷是指导致结构载荷的所有作用及环境的互动作用。

1.3.2.2 极限状态

应通过调查极限状态来证明结构或其部件的完整性。极限状态可分为两类，最终极限状态和正常使用极限状态，可以依次细分下去。

1.3.2.2.1 最终极限状态

(1) 最终极限状态，一般与最大承重力对应，包括

以下情形，例如：

(2) 由部件、横截面和连接组成的结构关键部件的

破裂，原因包括：

– 极限强度造成破裂或超出极限强度

– 失稳（结构失稳）

– 疲劳

(3) 结构或其零部件静平衡失衡（例如，刚性翻转

）。

1.3.2.2.2 正常使用性极限状态

根据设计和功能，正常使用极限状态由各种限值决定，这些限值是在风机正常使用情况下确定的。应满足的限值包括：

– 变形

– 振幅和加速度

– 裂缝宽度

– 应力和应变

1.3.2.3 载荷分项系数

(1) 在考虑到可能出现载荷的情况下，载荷分项系

数 γF 应使某些限值不超出给定值。这些分项系数

反映了载荷的不确定性以及不确定性出现的可能

性（例如，正常载荷和极限载荷），反映了载荷

可能偏差典型/特征值，以及载荷模型的准确性（

例如，重力或气动力）。

(2) 载荷分项系数与所用材料无关，在第 4.3.5 节

对所有载荷部件进行说明。

(3) 为确保设计值可靠，载荷的不确定性以及变化

由载荷分项系数表示（如等式 1.3.1 所定义）。

F d = γF F k (1.3.1)

其中：

F d 载荷的设计值

γF 载荷分项系数

F k 载荷特征值。在本指南中，当特征值不能轻易通过统计学方法得到时，则运用术语“典型值”代替。



第 1 章 1.3 设计和建造的基本原理 IV – 第 1 部分

第 1-14 页 GL 2010

(4) 根据本指南使用载荷分项系数应考虑：

– 载荷不利的偏差特征值的可能性

– 载荷模型的不确定性

(5) 在某些情况下，通过独立的分项系数考虑各种

不确定性。与大多数其他规范一样，在本指南中

，载荷相关系数统一归类为分项系数 γF。

1.3.2.4 材料分项系数

(1) 材料分项系数 γM 考虑了对材料类型、加工、

部件形状以及（若适用）制造工艺对强度的影响

的依赖。

(2) 用于强度分析的设计阻力 R d 是根据等式 1.3.2

用特征强度 R k

除以材料分项系数所得。

R d = R k /γM (1.3.2)

(3) 第 5.3 节、第 5.4 节和第 5.5 节根据材料的不同

介绍了材料分项系数。

1.3.3 分析程序

(1) 在本例中，使用适用于各种极限状态的设计载

荷来确定部件中的应力 S。

S = S (Fd) (1.3.3)

(2) 然后，需要全面的证据证明设计载荷所产生的

应力低于设计确定。

S ≤ R d (1.3.4)

(3) ISO 2394“结构可靠性的一般原则”(ISO 2394

“General principles on reliability for structures”) 或

DIN EN 1990“欧洲规范：结构设计基础”(DIN

EN 1990 “Eurocode: Basis of structural design”) 中的

分项系数程序不会始终适用于风机，因为与环境

相互作用的风机的运行状态是由各载荷部件的平衡产生的。在这种情况下，应使用特征载荷确定

截面载荷和应力。受不确定性因素（例如，转速

、气动力）影响的个别影响应系统地改变，以达

到分项系数隐式定义的安全水平。简单地说，以

特征载荷为基础，乘以极不利于特殊载荷组合的

载荷分项系数，计算截面压力和应力。

1.3.4 数学模型

(1) 通常，应力通过数学模型来确定，在模型中，

风机及其部件的性能、起作用的载荷类型都是理

想化和近似的。

(2) 所选近似值的型号和型式应适合于要调查的极

限状态。

(3) 尺寸计算可能基于试验结果，不过，这些都必

须在统计上有根据。

注意

作为载荷系统整体分析的补充，可能有必要研究局部应力（例如，在载荷集中的区域）。



IV – 第 1 部分附录 1.A 德国国家要求第 1 章

GL 2 1 第 1-15 页

附录 1.A 德国国家要求

1.A.1 总则

(1) 在德国，风机的结构完整性根据 “

Bauordnungsrecht”（建筑法）（下面第 1.A.1.1 节至

第 1.A.1.4 节有详细说明）进行认证。因此，应遵守

所有相关建筑规范，特别是对材料/车间认证和分析

的要求。除了“allgemeine bauaufsichtliche Zulassung

”（德国柏林 DIBt Deutsches Institut für Bautechnik

发布的一般建筑许可）外，还应遵守以下标准和法

规：

(2) 在德国，风机的电网规范符合性根据第

1.A.1.5 节中所列或引用的法律和其他文档进行认证。为了根据德国能源馈电法 (EEG) 接收任何能源付

款，要求 2010 年 6 月 30 日后在德国建造的每个风

电场都必须符合法律要求（请参阅第 1.A.1.5 节），

例如，具有有效的电网规范符合性项目证书 (GCC)

（“Anlagenzertifikat”）。此类项目证书 (GCC) 基

于风机级别的型式证书 (GCC)（“Einheitenzertifikat

”），法律要求要有型式证书。

1.A.1.1 材料要求

DIN EN 10204 金属产品 – 核查文档的类型

(Metallic products – Types of

inspection documents)

DIN 1045-2 混凝土、加筋和预应力混凝土结构 – 第 2 部分：混凝土；规范、特性、生产和一致性 (Concrete,

reinforced and prestressed concrete

structures – Part 2: Concrete;

Specification, properties,

production and conformity)

DIN EN 206-1 混凝土 – 第 1 部分：规范、特

性、生产和一致性 (Concrete –

Part 1: Specification, performance,


DIN EN 12843 预制混凝土产品 – 电线杆 (Precast

concrete products – Masts and poles)

DIN 18 800-1 钢结构 – 第 1 部分：设计和建造

(Structural steelwork – Part 1:

Design and construction)

DIN 18 800-7钢结构

–第

7部分：施工和建筑

商资质 (Steel structures – Part 7:

Execution and constructor’s

qualification)

1.A.1.2 制造商要求

DIN 1045-3 混凝土、加筋和预应力混凝土结

构 – 第 3 部分：结构的建造

(Concrete, reinforced and

prestressed concrete structures –Part 3: Execution of structures)

DIN 18 800-7 钢结构 – 第 7 部分：施工和建筑

商资质 (Steel structures – Part 7:

Execution and constructor’squalification)

1.A.1.3 分析

(1) “ Richtlinie für Windenergieanlagen;

Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise für Turm

und Gründung”[风能转化系统规章；塔架和基座结

构完整性的作用和验证]，DIBt Deutsches Institut für

Bautechnik [德国土木工程学院]（2004，[4.2]）及其

中所述标准。

(2) DIBt 规章适用于对风机塔架和基座的结构完

整性分析，包括根据 DIN EN 61400-1，对整个风机

有影响的规定（载荷假定）。

(3) 编制本指南时考虑 DIBt 规章。对塔架和基座分析的相关要求与 DIBt 规章一致。

(4) 本指南中所述的载荷假定涵盖 DIBt 规章中对

载荷和安全水平的要求。DIBt 规章是指 DIN EN

61400-1:2004，而不是 DIN EN 61400-1:2006 [4.7]。

这表示根据 DIBt 规章，根据 [4.3]，DIN EN 61400-

1:2006 不得用于进行型式认证。此外，DIBt 规章中

不同的风力条件（请参阅第 1.A.3 节），以及 DIBt

规章中的载荷工况 DLC 6.1（塔架和基座上风力载

荷的分项系数为 γF = 1.5，无斜向进流）必须加以考

虑。

1.A.1.4 测量指南

“ Technische Richtlinien ” [ 技术指南 ] ，由

Fördergesellschaft Windenergie und andere Erneuerbare

Energien e.V. (FGW) 出版，包括以下部分：

– 第 1 部分测定噪音排放值

– 第 2 部分测定功率特性和标准能量产出

– 第 3 部分测定与中压、高压和超高压电网相连的发电装置的电力特性

– 第 4 部分对发电装置和系统电力特性的仿真模型的建模和验证要求



第 1 章附录 1.A 德国国家要求 IV – 第 1 部分

第 1-16 页 GL 2010

– 第 5 部分测定并应用参考产出

– 第 6 部分测定风电潜能和能量产出

– 第 8 部分中压、高压和最高压电网中发电装置和系统的电力特性的认证

1.A.1.5 电网规范符合性

(1) 自 2010 年 6 月 30 日后在德国架设的风机需要

根据第 1.A.1.4 节第 3 部分进行试验。

(2) 自 2010 年 6 月 30 日后在德国架设的风机需要

根据第 1.A.1.4 节第 8 部分进行认证。

(3) 自 2010 年 6 月 30 日后在德国并网的风电场需

要符合第 1.A.1.5 节第 4 段。这项验证内容反应在相

应的项目证书 (GCC) 里。

(4) 德国法律要求电网规范符合性，基于风能机

组系统服务条例 – 系统服务条件（“Verordnung zu

Systemdienstleistungen durch Windenergieanlagen –

Systemdienstleistungsverordnung – SDLWindV），于

2009 年 7 月 3 日在联邦法律公报“Bundesgesetzblatt

Jahrgang 2009 Teil I Nr. 39, ausgegeben zu Bonn am 10.

Juli 2009”，第 1734 页上发表。

(5) 德国电网规范在第 1.A.1.5 节第 4 段提出；为

了获得一些信息，对其要求进行了更加详细的描述

。

注意

其他要求可参考其他当地德国电网规范。有关定期

更新的国际电网规范列表，请访问以下网页：http://www.gl-group.com/pdf/IGCC_list.pdf

1.A.2 概念分析

1.A.2.1 风力条件

(1) 德意志联邦共和国对于风机使用的风力条件

，DIBt 规章和相关附录 B – “风力载荷”中有说明

。DIBt 规章附录 B 的第一句应忽略；附录 B 仍有效

，依据 [4.3]。已发布的 DIN 1055-4:2005 不再适用。

(2) 不过，为了涵盖将来可能对附录 B 的有效性

进行更改，Germanischer Lloyd 已经建议在计算风机

尺寸时包含 DIN 1055-4:2005 的要求，以便在德国进

行型式认证。

1.A.2.2 塔架

(1) 铁制塔架的分析应依据 ENV 1993（欧洲规范

3）或 DIN 18800、DIN 4131 和 DIN 4133 来执行。

(2) 对于混凝土塔架，应参照 DIN 1045-1 或

DIN 4228 的相关部分。

1.A.2.3 基座

在德国，DIN 1054（整体安全系数）对于塔架和可允许的土壤层压力均有效。



IV – 第 1 部分附录 1.B 丹麦国家要求第 1 章

GL 2 1 第 1-17 页

附录 1.B 丹麦国家要求

1.B.1 总则

(1) 在丹麦，风机的型式认证（ “

Typegodkendelse af Vindmøller ”）由公认且得到丹

麦能源局（“Energistyrelsen”）认可的机构来执

行。丹麦能源局（“Energistyrelsen”）2008 年 6

月 26 日颁布的第 651 号行政命令“Bekendtgørelse

om teknisk godkendelsesordning for konstruktion,

fremstilling, opstilling, vedligeholdelse og service af

vindmøller ”（“关于风机设计、生产、安装、维

护和维修的行政命令”）（简称“DEO”）和相

关 “ Energistyrelsens vejledning om teknisk

godkendelsesordning for konstruktion, fremstilling og

opstilling af vindmøller i Danmark ”（“丹麦能源局

的在丹麦进行风机设计、生产和安装的技术认证

方案指南”）（简称“DEA 指南”）中规定了认

证程序。

(2) IEC WT01“规程和方法 - 风机一致性试验和

认证 IEC 系统”(“IEC System for Conformity Testing

and Certification of Wind Turbines Rules and

Procedures”) 中给出了要求的技术原则。DEO 说明

了如何使用 IEC WT01，而 DEA 指南说明了一些细节。风机制造商以及（原则上）维护供应商必

须运作一套由权威认证机构根据 ISO 9001 认证的

质量体系。

(3) 丹麦能源机构承认经 GL授权的风机认证以

及质量体系认证。

1.B.2 规章和标准

(1) 第 651 号行政命令 (DEO) 涵盖以下方面：

– 型式认证

– 项目认证

– 试验和示范认证

– 试验和证明证书过期后，修改、改变位置和使用认证

– 风机型式认证，具有 5 平方米或更小的转子面

积

– 电网连接

– 维护、维修和重大损坏

– 认证机构

– 管理规定、核查、监控等

(2) 对于设计和尺寸计算，DEO 参照其他标准

（主要是 IEC）。

(3) 技术认证方案的 DEA 指南提供有关 DEO 每一部分的附加信息。

(4) 这些规范和标准适用于在岸上和海上（在领

海和专属经济区）安装的以及用于发电的风机。

(5) 目前有效的适用规则和建议的列表可在“

http://www.wt-certification.dk/UK/Rules.htm” 上找

到。注册机构列表可在 “ http://www.wt-

certification.dk/UK/Bodies.htm”上找到。



IV – 第 1 部分附录 1.C 荷兰国家要求第 1 章

GL 2 1 第 1-19 页

附录 1.C 荷兰国家要求

1.C.1 总则

(1) 要在荷兰获得建造许可证，必须持有型式证

书（“type certificaat”）。允许由 Raad voor de

Accreditatie (RvA) 认可的认证机构执行型式认证。

(2) RvA 承认经 GL 授权的风机认证以及质量体

系认证。

(3) 2006 年 3 月 27 日，荷兰电工委员会 (NEC)

88 正式声明， IEC 61400-1（第 3 版）和 IEC

WT 01 的组合成为荷兰前标准 NVN 11400-0, 1999的继承标准。

1.C.2 范围

(1) NEC 88 定义的标准适用于连接到电网的发

电风机。

(2) 这些标准适用于风机，包括塔架和塔架与基

座之间的连接，但不包括基座本身。不过，如果要对基座施加的要求来自于风机设计，这些标准

也涵盖这些要求。

(3) 在荷兰，欧洲标准、IEC 标准、ISO 标准和

荷兰 NEN 标准均适用。

1.C.3 认证要求

(1) 根据 NEC 88 规定的标准，必须通过型式认

证来证明符合 IEC 61400-1（第 3 版）的要求。

(2) 在荷兰，型式认证应遵守 IEC WT 01 中指定

的程序。该认证可仅限于所有强制性模块，也可

扩大至包括一个或多个可选模块。



IV – 第 1 部分附录 1.D 加拿大国家要求第 1 章

GL 2 1 第 1-21 页

附录 1.D 加拿大国家要求

1.D.1 总则

以下信息摘自加拿大指南“关于加拿大风机规范和标准的 CSA 指南 – 草案版本 1.2 – 2008 年 1 月”(CSA Guide to Canadian wind turbine codes and

standards – Draft version 1.2 – January 2008)

(www.csa.ca)。下面给出了详细信息。

1.D.2 A 部分 – 简介和概述

(1) A 部分提供了大体的简介，说明了文档的范

围，提供了有关加拿大的情况的背景信息，以及

可用和适用标准。

(2) CSA 指南提供了有关在加拿大使用的风机的

认证、设计、安装、运行和维护的规范和标准的

概述。

1.D.3 B 部分– 具体规章和认证对象范围

B 部分包括有关区划、听证会、电力购买协议、建筑许可证、电力计划审批/许可、场地适合性、对水、空气和野生物的影响评估、噪声、电气连接（脱离电网和电网连接）的具体信息，以及有关基座、塔架、标记、电气安全、环境设计考虑因素 /外部条件、载荷工况、防雷装置、转子叶片、机械系统、性能测量、电能质量以及工作人员安全的技术信息。



IV – 第 1 部分附录 1.E 印度国家要求第 1 章

GL 2 1 第 1-23 页

附录 1.E 印度国家要求

1.E.1 总则

(1) 在印度，风机的认证由风能技术中心（以下

简称“C-WET”），基于印度新德里的非常规能

源部颁发的“TAPS-2000，型式认证 – 临时方案，

印度风机发电机组临时型式认证方案（2003 年 4

月修订）”(TAPS-2000, Type Approval – Provisional

Scheme, Provisional Type Certification Scheme for

Wind Turbine Generator Systems in India, amended in

April 2003) 执行。

(2) TAPS-2000 包含印度风机认证的基本规则、

程序、要求和技术标准。仅当水平轴线上机组的转子扫掠面积超过 40 平方米且并网运行时，才可

应用 TAPS-2000。

(3) 通常，风机的技术评估基于 IEC 61400-22、

IEC 61400-1 和 TAPS-2000 附录 2 中的印度设计要

求。

1.E.2 认证类别

风机认证可以分为以下三种类别：

1.E.2.1 类别 I

(1) 具有有效的型式证书或者获得认可认证机构

认证的风机型式属于此类别。如果设计中引入了

微小的改动/修改，则可以根据此类别执行认证。

以下认证被认可：

– 根据 Germanischer Lloyd 指南执行的型式证书

– 根据 IEC WT01 和 IEC 61400-22 执行的型式证书

– 根据丹麦能源局，认证类别 A 和 B 执行的丹麦型式证书

– 荷兰型式认证方案

(2) 以下模块必须要考虑：

– 有效形式证书的部分设计评估/评审

– 制造系统评估

– 基座设计要求评审

1.E.2.2 类别 II

具有有效型式证书可在印度条件下运行的风机属于此类别。类别 I 中所述，但设计验证范围扩大的模块也是必须考虑的。此外，应对风机执行试验和测量。

1.E.2.3 类别 III

(1) 新的或有重大修改且没有有效的型式证书的

风机属于此类别。

(2) 以下模块必须要考虑：

– 设计评估

– 制造系统评估

– 临时型式试验

1.E.3. 印度外部条件（符合 TAPS-2000，附录

2）

附录 2 中介绍了印度的外部条件，下文概括列出了这些条件：

– 对于风力条件，应符合以下要求：

– 正常工作风力条件（Weibull 参数和湍流强

度），根据 IEC 61400-1

– 极端风速条件，参照印度标准 IS 875（第 3 部分） – 1987

– 不考虑结冰形态。

– 极端设计温度范围将位于 -5 °C 至 +60 °C 区间内，正常工作温度范围是 +0 °C 至 +50 °C。

– 应考虑最高 99 % 的湿度。

– 设计空气密度应视为至少 1.20 kg/m3。

– 电网停电频率应假定为每年发生 350 次。风机

的设计最大停电持续时间至少为一周。



IV – 第 1 部分附录 1.F 中国国家要求第 1 章

GL 2 1 第 1-25 页

附录 1.F 中国国家要求

1.F.1 总则

(1) 在中国，尚未强制由第三方或认可认证机构

进行风机认证。不过，由于风能行业在中国的不

断发展，相关责任部门正在进行听证，拟以法令

形式颁布相关规则。

(2) 目前，中国相关部门（中华人民共和国国家

标准化委员会 (SAC)）对应 IEC TC88，就协调风

能行业相关技术标准确定了标准 SAC TC50。

(3) 中国承认经 GL 授权的风机认证以及质量体

系认证。

1.F.2 标准化工作的状态

(1) 在某些方面没有标准，而有些现有国家标准

基于 IEC 标准的早期版本，这需要更新。此外，在风能资源和风力条件（风力模型）方面，缺乏

充足的观测数据、分析和调查研究。

(2) 因此，在过去几年草拟并修订了风能相关的

标准，主要包括 IEC WT01:2001，结合具体情况

制定出“风力发电机组一致性试验和认证规程和

方法”。

(3) 依据 IEC 61400-1:2005，将修订现有国家标准 GB 18451.1:2001。

(4) 相对于更多的 IEC 标准，将修订其他风机相

关的国家标准（包括叶片、塔架、齿轮箱、发电

机等）以及风机试验标准。

(5) 此外，在中国政府的支持下，已开始在具有

良好风资源的地区安装成百上千的气象塔，以便

进行风资源观测。所得数据将用于发展中国的风力条件（风力模型）调研。

1.F.3 规章和标准

(1) GB（国标） – 中国国家标准，包括针对风

能行业的以下规则。在下面的列表中，T（推荐）

是指建议，表示建议采用这些标准：

GB 18451.1-2001

风力发电机组安全要求（与 IEC 61400-1:1999 相同）

GB/T 18451.2-2003

风力发电机组功率特性试验（与 IEC 61400-

12:1998 相同）

GB/T 18709-2002

风电场风能资源测量方法

GB/T 18710-2002

风电场风能资源评估方法

GB/T 19069-2003风力发电机组控制器技术条件

GB/T 19070-2003

风力发电机组控制器试验方法

GB/T 19071.1-2003

风力发电机组异步发电机

第 1 部分：技术条件

GB/T 19071.2-2003

风力发电机组异步发电机第 2 部分：试验方法

GB/T 19072-2003

风力发电机组塔架

GB/T 19073-2008

风力发电机组齿轮箱

GB/T 19568-2004

风力发电机组装配和安装规范

GB/T 19960.1-2005

风力发电机组

第 1 部分：通用技术条件



第 1 章附录 1.F 中国国家要求 IV – 第 1 部分

第 1-26 页 GL 2010

GB/T 19960.2-2005

风力发电机组

第 2 部分：通用试验方法

GB/T 20319-2006

风力发电机组验收规范

GB/T 20320-2006

风力发电机组电能质量测量和评估方法（与

IEC61400-21:2001 相同）

(2) JB（机械标准） – 机械行业标准，属于部级

标准；JB 标准包括针对风能行业的以下标准。在

下面的列表中，T（推荐）是指建议，表示建议采

用这些标准：

JB/T 7323-1994

风力发电机组试验方法

JB/T 10194-2000

风力发电机组转子叶片

JB/T 10300-2001

风力发电机组设计要求

JB/T 10425.1-2004

风力发电机组偏航系统


JB/T 10425.2-2004

风力发电机组偏航系统

第 2 部分：试验方法

JB/T 10426.1-2004

风力发电机组制动系统


B/T 10426.2-2004

风力发电机组制动系统

第 2 部分：试验方法

JB/T 10427-2004

风力发电机组一般液压系统

JB/T 10705-2007

滚动轴承：风力发电机轴承

(3) DL（电力） – 电力行业标准，属于部级标

准；DL 标准包括针对风能行业的以下标准。在下

面的列表中，T（推荐）是指建议，表示建议采用

这些标准：

DL/T 666-1999

风力发电场运行规程

DL 796-2001

风电场安全规程

DL/T 797-2001

风电场检修规程

DL/T 5067-1996

风力发电场项目可行性研究报告

DL/T 5191-2004

风力发电场项目建设工程验收规程

(4) CEPRI（中国电力科学研究院）颁布了电网

规则：

GB/Z 19963-2005

风电场接入电力系统技术规定

(5) 有关更多详情，请访问：http://www.sac.gov.cn/templet/default/displayTechnic

alCommitteeInfo.do?tcId=906



IV – 第 1 部分附录 1.G 日本国家要求第 1 章

GL 2 1 第 1-27 页

附录 1.G 日本国家要求

1.G.1 总则

(1) 在日本，尚未强制由第三方或认可认证机构

进行风机认证。不过，要求风机满足两项主要法

律：《电力法》(Electric Utility Law) 和《建筑标

准法》 (Building Standard Law)。

(2) 日本承认经 GL 授权的风机认证以及质量体

系认证。

1.G.2 规章和标准

有两项关于风机安全要求的主要法律。潜在风机所有者（申请人）必须获得政府部门的审批。

1.G.2.1 电力法 (Denki Jigyou Hou)

(1) 申请人必须在开始建设风机前，向原子力安

全保安院 (Nuclear and Industrial Safety Agency)

（属于经济产业省 (Ministry of Economics, Trade

and Industry)）提交施工计划通知。

(2) 申请应附带设计文档，包括结构的安全评

估。即使是拟建风机具有权威认证机构提供的型

式证书，也必须提供。

1.G.2.2 建筑标准法 (Kenchiku Kijun Hou)

(1) 本法律要求，对于任何高于地平面 60m 的

结构，都必须获得国土交通省 (Ministry of Land,

Infrastructure, Transportation and Tourism) 的审批

（建筑许可证）。

(2) 如果是风机，则包括塔架和基座在内的支撑

结构受本法律的约束。尽管转子机舱组件不在本

法律的范围内，但风机的高度被确定为是转子平

面的最高点，而不是轮毂高度。

(3) 要申请政府部门的审批，申请人必须首先申

请私营部门的指定绩效评估单位进行绩效评估。

(4) 申请文档必须根据与《建筑标准法》相关的

法规进行准备。这些法规是日本市场独有的，与

国际标准（例如，ISO 和 IEC）不兼容。

(5) 请注意，本评估过程可能需要几个月时间。

完成绩效评估后，申请人可以向政府部门提交审

批申请。本法律程序与应用于摩天大楼的程序相同，包括风机结构的动态模拟，以应对严重地

震。

(6) 本法律要求，用于建筑物和一般结构（包括

风机）的材料必须符合日本工业标准 (JIS) 或日本

农业标准（JAS，适用于木制结构）。对于未进行

JIS/JAS 认证的材料和部件，必须对其进行试验，

以证明其符合日本标准。

1.G.2.3 日本风电指南（NEDO 指南）

(1) 本指南提供用于估计日本拟建风电场的极端

风速、湍流强度和雷电强度的典型程序。本指南

是在经过 NEDO（日本新能源产业技术综合开发

机构）资助的三年调研项目后于 2008 年发布的，

NEDO 是隶属于经济产业省 (METI) 的政府部门。 NEDO 正在准备本指南的英语版本。

(2) 本指南旨在通过提供更加简便的风电场环境

条件评估，来帮助风机所有人。不强制使用本指

南；所有人可以选择采用其他技术方法来评估环

境条件。



IV – 第 1 部分附录 1.H 小型风机认证第 1 章

GL 2 1 第 1-29 页

附录 1.H 小型风机认证

1.H.1 总则

(1) 小型风机 (SWT) 在 IEC 61400-2 中有定义。

(2) 小型风机 (SWT) 的要求在 IEC 61400-2 中列

出。如果 IEC 61400-2 没有足够详细地定义任何要

求，则应考虑当前指南中所列要求作为补充（若适

用）。

(3) 根据本指南，第 1.2 节“认证的范围”中所

述的不同认证程序是可转换的，且适用于小型风机

的认证。

(4) 基于本指南的小型风机认证由 Germanischer

Lloyd Industrial Services GmbH 可再生能源部门

(GL) 就第 1.2 节指定的事项执行。

(5) 小型风机的认证范围与大型风机的认证范围

（请参见第 1.2 节）类似。

(6) 关于根据 IEC 61400-2 对 SWT 进行验证的更

多有用信息，请参阅当前 GL指南的各个章节。

1.H.2 国家和国际要求

(1) 必须根据 DIBt 规章执行德国型式认证。当前

版本 2004 将 SWT 的适用范围限制为 40m²。此外

，还应考虑其他要求。与 IEC 61400-2 相比，需要

两个独立的制动系统。对结冰的考虑也是相关的。

更多的 SWT 配置特定要求可能也相关。

(2) 要在丹麦实施 SWT，必须根据 2008 年 6 月

26 日颁布的第 651 号丹麦行政命令 (DEO) 法令执

行型式认证。

(3) 要在英国市场实施 SWT，必须根据微型发电

产品认证计划 (MCS, Microgeneration CertificationScheme)（2008 版）和 2008 年 2 月 29 日颁布的

BWEA 标准“小型风机性能和安全标准”(Small

Wind Turbine Performance and Safety Standard) 执行

认证。

1.H.3 载荷假定的要求

(1) 对于特定 SWT 配置（例如，高偏航率，尤其

是自由偏航系统），必须检查当前 IEC 61400-2（

第 2 版）的第 5.2 章和第 7.4 章中所列的简化载荷

计算方法的适用性。

(2) 根据安装的具体区域（例如，市区），可适

当提高湍流强度。

1.H.4 转子叶片的要求

(1) 本要求参考当前 IEC 61400-2（第 2 版）第

7.8.1 节的 d 项。据此，应考虑环境影响（例如，腐

蚀、紫外线退化、湿度、温度等）。

(2) 采用 1.35 的材料降解系数，考虑环境对转子

叶片的纤维增强复合塑料材料（例如，由于紫外线

辐射、湿度和脆化等造成的材料降解/老化）的影响

。如果典型试验表明降解影响较低，则可减小此系

数。

(3) 采用 1.1 的材料降解系数，考虑由于材料温

度高于室温所导致的纤维增强复合塑料的纯强度降

低。如果在安装风机的最高温度条件下执行试件试验，可将此系数设置为 1.0。

(4) 应通过适当的防腐蚀方式，在风机的整个寿

命期限内排除环境影响腐蚀。

(5) 上述系数来自第 5.5.2.4 节，这些系数仅参考

上述 IEC 61400-2 第 7.8.1 节的 d 项。此外，还需考

虑其他分项系数（请参阅 IEC 61400-2 的第 7.8 节

）。

(6) 参考当前 IEC 61400-2（第 2 版）第 7.8.1 节

所列的表 6，建议独立于所选材料（例如，混凝土、FRP、金属）区别不同的分项系数。

(7) 当前 IEC 61400-2（第 2 版）的附录 E.4.2 还

列出了更多安全系数作为指导。



第 1 章附录 1.H 小型风机认证 IV – 第 1 部分

第 1-3 页 GL 2010

1.H.5 电气安装的要求

(1) 通常，应通过电涌保护器 (SPD) 来保护

SWT 不受过电压（例如，大气所致或倒闸）的影

响。如果 SWT 内的空间有限，则可将此类装置安装在 SWT 外部的独立控制盒内。控制盒应适于环

境条件。

(2) 由于 IEC 61400-2 中提出的防雷要求，SWT

应拥有其自己的接地电极系统。可能必须使设计

符合当地电网条件（例如，TN-C-S、TT）。

(3) 除了 IEC 61400-2 第 8.1 章“充电设备和蓄

电池”中所列的要求外，还可评估备用电池系统

。

1.H.6 试验要求

(1) 单个组件或系统的功能试验也可在试验台上

执行。这些试验应由 ISO/IEC 17025 认可的机构执

行或由 GL进行见证。

(2) 在试运行证明期间，将检查整个小型风机

系统。GL应见证第一批风机中的一个的试运行情

况（请参见第 10.8 节）。



IV – 第 1 部分附录 1.I IEC 和 CENELEC 标准第 1 章

GL 2 1 第 1-31 页

附录 1.I IEC 和 CENELEC 标准

1.I.1 总则

(1) 风机的国际标准自 1988 年以来由国际电工

委员会的技术委员会 88 编辑。TC 88 有许多工作

团队、项目团队和维修团队，这些团队制定了或

修改标准、技术报告 (TR) 和技术规范 (TS)。

(2) 由国际电工委员会 (IEC) 制定的各个文档在

欧洲电工标准化委员会 (CENELEC) 内分发，以进

行平行表决。由此获得欧标的文档也作为德国标

准（DIN、VDE）发布。

(3) 除了国际电工委员会

(IEC)接管的标准外，

CENELEC 的 TC 88 也具有自己的欧标，这些欧标

由许多欧洲工作组编译。下面部分所列的文档按

标题列出，没有发布和修订日期。

(4) 仅在目前有两个版本的标准在使用时，才在

括号中添加发布日期。

1.I.2 风能领域的标准化文档列表

IEC 60034 旋转电机 (Rotating Electrical

Machines)

IEC 60050-415 国际电工词汇 - 第 415 部分：风力发电机组 (International

Electrotechnical Vocabulary - Part

415: Wind turbine generator

systems)

IEC 61400-1 安全要求 (Safety Requirements)

(1999)

IEC 61400-1 设计要求 (Design Requirements)

(2005)

IEC 61400-1/A1 对 IEC 61400-1 的修订

(Amendment to IEC 61400-1)

IEC 61400-2 海上风机的设计要求 (Design

Requirements for Small Wind

Turbines)

IEC 61400-3 小型风机的设计要求 (Design

Requirements for Small Wind

Turbines)

IEC 61400-11 噪音测量技术 (Acoustic Noise

Measurement Techniques)

IEC 61400-12-1 发电风机功率性能测量 (Power

Performance Measurements ofElectricity Producing Wind

Turbines)

IEC TS 61400-13 机械载荷测量 (Measurement of

Mechanical Loads)

IEC TS 61400-14 表面声功率级和音调值声明

(Declaration of Apparent Sound

Power Level and Tonality Values)

IEC 61400-21 并网型风机电能质量测量和评估 (Measurement and Assessment

of Power Quality Characteristics

of Grid Connected Wind Turbines)

(2001)

IEC 61400-21 并网型风机电能质量测量和评估 (Measurement and Assessment

of Power Quality Characteristics

of Grid Connected Wind Turbines)

(2008)

IEC TS 61400-23 转子叶片的全尺寸比例结构试验 (Full-Scale Structural Testing

of Rotor Blades)

IEC 61400-24 防雷装置 (Lightning Protection)

IEC 61400-25 风力发电场的控制和监测用通信标准 (Communication Standard

for Control and Monitoring of

Wind Power Plants)（第 1-5 部分）

DIN EN 61400-1 设计要求 (Design requirements)

DIN EN 61400-2 小型风机的设计要求 (Design

requirements for small windturbines)

DIN EN 61400-11 噪音测量技术 (Acoustic noise

measurement techniques)

DIN EN 61400-12-1 发电风机功率性能测量

(Power Performance

Measurements of Electricity

Producing Wind Turbines)

DIN EN 61400-21 并网型风机电能质量测量和评

估 (Measurement and assessmentof power quality characteristics of

grid connected wind turbines)



第 1 章附录 1.I IEC 和 CENELEC 标准 IV – 第 1 部分

第 1-32 页 GL 2010

DIN IEC 61400-24 防雷装置 (Lightning Protection)

DIN EN 61400-25 风力发电场的控制和监测用通信标准 (Communication Standard

for Control and Monitoring of

Wind Power Plants)（第 1-5 部分）

DIN EN 50308 风机 – 预防措施 – 设计、运行

和维护要求 (Wind turbines –

Protective measures -

Requirements for design,operation and maintenance)

DIN EN 50308 对 DIN EN 50308 的勘误

(Corrigendum to DIN EN 50308)

pr EN 50373 电磁兼容性 (Electromagnetic

compatibility)

DIN EN 50376 风机的声功率级和音调值声明

(Declaration of sound power leveland tonality values of windturbines)

1.I.3 电源

有关 IEC 标准，请访问网页：www.iec.ch；有关

EN 标准，请访问网页：www.cenelec.org；有关

DIN 标准，请访问网页：www.din.de。



2010版


2 安系统防护和检测设备




GL 2010 第 3 页

目录

2.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 2-1

2.1.1 总则............................................................................................................................................................2-1 2.1.2 评估文档....................................................................................................................................................2-1 2.1.3 故障研究....................................................................................................................................................2-1 2.1.4 要求通过保护功能降低风险 ....................................................................................................................2-2

2.2 控制与安全系统 ............................................................. ................................................................ ........ 2-3

2.2.1 总则............................................................................................................................................................2-3 2.2.2 定义............................................................................................................................................................2-3 2.2.2.1 控制概念与控制系统................................................................................................................................2-3 2.2.2.2 安全观念和安全系统................................................................................................................................2-3 2.2.2.3 保护功能....................................................................................................................................................2-3 2.2.2.4 制动系统....................................................................................................................................................2-3 2.2.2.5 清除............................................................................................................................................................2-3 2.2.2.6 风轮旋转速度............................................................................................................................................2-4

2.2.2.7 功率............................................................................................................................................................2-4 2.2.2.8 风速............................................................................................................................................................2-5 2.2.2.9 变桨角........................................................................................................................................................2-5 2.2.2.10 个别变桨操作........................................................................................................................................2-5 2.2.2.11 风向和偏航误差....................................................................................................................................2-5 2.2.2.12 电网干扰，网损....................................................................................................................................2-5 2.2.2.13 外部电源，电网故障............................................................................................................................2-5 2.2.2.14 闭锁装置................................................................................................................................................2-6 2.2.3 要求和设计观念........................................................................................................................................2-6 2.2.3.1 一般安全观念............................................................................................................................................2-6 2.2.3.2 控制系统....................................................................................................................................................2-6 2.2.3.3 安全系统....................................................................................................................................................2-6

2.2.3.4 制动系统....................................................................................................................................................2-6 2.2.3.5 力矩限制部件............................................................................................................................................2-7

2.3 保护和监控设备 ............................................................. ................................................................ ........ 2-8

2.3.1 总则............................................................................................................................................................2-8 2.3.2 限值，控制系统........................................................................................................................................2-8 2.3.2.1 总则............................................................................................................................................................2-8 2.3.2.2 转速............................................................................................................................................................2-8 2.3.2.3 功率............................................................................................................................................................2-8 2.3.2.4 风速............................................................................................................................................................2-9 2.3.2.5 变桨角......................................................................................................................................................2-10 2.3.2.6 个别变桨操作..........................................................................................................................................2-10 2.3.2.7 震动..........................................................................................................................................................2-10 2.3.2.8 运行振动监控..........................................................................................................................................2-10 2.3.2.9 网损/载荷减少......................................................... ................................................................ ................ 2-11 2.3.2.10 短路........................................................... ................................................................ ........................... 2-11 2.3.2.11 制动系统环境监控......................................................... ............................................................... ...... 2-11 2.3.2.12 电缆扭曲..............................................................................................................................................2-12 2.3.2.13 偏航系统..............................................................................................................................................2-12 2.3.2.14 频率及电压..........................................................................................................................................2-12 2.3.2.15 紧急停止..............................................................................................................................................2-13 2.3.2.16 主要组件故障......................................................................................................................................2-13 2.3.2.17 冷风机运行..........................................................................................................................................2-13 2.3.2.18 控制系统和数据存储的可操作性......................................................................................................2-13 2.3.2.19 结冰自动检测......................................................................................................................................2-13

2.3.3 维护用安全设备（闭锁装置） ..............................................................................................................2-14 2.3.3.1 要求..........................................................................................................................................................2-14 2.3.3.2 闭锁装置的设计......................................................................................................................................2-14



第 2 章目录 IV – 第 1 部分

第 4 页 GL 2010

2.3.3.3 安全要求..................................................................................................................................................2-14 2.3.3.4 闭锁装置的激活............................................................... ............................................................... ........ 2-14

附录 2.A

2.A 控制与安全系统的相互作用 .................................................................. ............................................. 2-15

附录 2.B

2.B 载荷评估相关数据 ........................................................ ............................................................... ........ 2-17

附录 2.C

2.C 保护功能清单例子） ........................................................... ............................................................ 2-20



IV – 第 1 部分 2.1 总则第 2 章

GL 2010 第 2-1 页

2.1 总则

2.1.1 总则

(1) 第 2 章“安全系统，防护和监测设备”的目

的在于确保按照第 4 章内容，在风机操作工况方

面，成功满足载荷假定的前提条件。风机的所有可

能工况（例如，旋转速度，桨距角……），其中包

括防护功能不涵盖的故障工况，都需在载荷分析中

予以考虑。

(2) 满足第 2 章的要求将能够在很大程度上确保

风机的部件能够始终处于其各自的极限状况内。

(3) 确保在风机内或场地人员的职业安全是本章

内容的重中之重。而且，在满足本章节要求的同时，不应对职业安全造成负面影响。

注意

关于职业安全方面的信息，请查阅第 1.1.1 节第 6

段之后注意中的内容。

2.1.2 评估文档

(1) 在认证防护和监控设备的安全系统时，通常

至少应提交以下文档：

a) 风机描述（型式名称，风机的总体规划、功能原理……）

b) 控制概念和控制系统描述（控制系统结构，启动和停止程序序列，正常操作下风机的行为，检测故障时风机的行为……）

c) 操作管理时其他影响风机（切入和切出风速，旋转速度值，功率值，若适用，偏航运动的控制/调整，温度……）载荷参数的说明（设置的数值）

d) 关于安全概念和安全系统（安全系统结构，安全系统起动后的风机行为，触发安全系统的标准说明……）的描述

e) 安全系统所有设置参数的说明（数值）

f) 感应器和，如果有，安全系统测量传感器的描述（类型名称，设置值，时间常数……）

g) 安全系统启动后，风机排除故障程序的描述

h) 制动系统及其行为的描述（制动系统的结构，

操作模式，特征量，时间常数……）

i) 如第 2.3.3节所提到的闭锁装置功能描述

j) 电气和液压（和，在适用时，还包液压）电路

图，其中应至少显示安全系统的功能在电路图中，电气和液压（和，在适用时，还包液压）系统的连接应清晰标明液压系统请参阅第 7.9

节，电气图请参阅第 8.1节

k) 按照第 2.2.3.3节，第 8段要求，提供安全系统使用软件的文档（若适用）

l) 按照第 2.1.3节要求进行故障研究

m) 按照第 2.1.4 节要求，提供通过防护功能进行必要风险降低的文档

(2) 文件应能够满足第 2 章中所列出的要求。需

要注意文件的详细程度，确保在载荷假定方面风机

行为得到充分定义。

(3) 附录 2.B 提供了关于载荷评估主要参数的总

结表，可作为数据提交时的便利参考。可以选择是

否使用该表。

2.1.3 故障研究

(1) 对以下部分可能存在故障及其影响的研究

– 安全系统

– 制动系统

– 在偏航系统中，若切出偏航误差 ϕA（请参阅

第 2.2.2.11节，第 2段）得到确定

– 若对风机使用了单独的变桨距操作来降低载荷，所有该功能使用的系统和

– 若操作振动或载荷监控被用作控制功能的输入来降低风机的载荷，所有这些功能使用的系统

需要予以提交。在此研究中，这些系统的所有可能存在的故障都需要清楚指明。

(2) 对于每个可能的故障，应至少提供以下信

息：



第 2 章 2.1总则 IV – 第 1 部分

第 2-2 页 GL 2010

– 潜在故障的名称和描述

– 受到影响的部件

– 可能的起因

– 检测型式

– 故障影响

– 限制负面影响的方法

(3) 文件作者应正确地选择测试技术（例如，疲劳模式和影响分析 (FMEA)，故障树，…）

注意 1

在 ISO 13849-1:2006 中，用于进行故障研究的技术

为 FMEA(IEC 60812)。

注意 2

控制 / 安全系统需考虑故障可在 ISO 13849-2:2003，

“机械安全 – 控制系统的安全相关部件 .第 2 部

分：验证 (Safety of machinery – Safety-related parts

of control systems – Part 2:Validation)”。

(4) 故障研究应用于确定载荷工况类型 DLC 2.x

（请参考第 4.3.3.2 节）和 DLC 7.x（请参考第

4.3.3.7节）。

(5) 如果表明达到了要求的性能水平（请参考第

2.1.4 节），故障研究也可用于安全系统的冗余评价和对可能发生的潜伏故障的测量评价。

2.1.4 要求通过保护功能降低风险

(1) 应列出保护功能（请参阅 2.2.2.3 节）。保护

功能清单应当包括与安全系统的起动有关的所有功

能（例如超速后的涡轮机性能）以及将风轮机保持

在设计状态范围之内的其他功能（如达到顺桨位置

后停止转子叶片旋转）。

(2) 第 1段所列的各保护功能与要求的性能水平

(PL)有关。请参阅 ISO 13849 – 1 : 2006的第 4.3节

“机器的安全 –控制系统的安全相关部件 –第 1部

分：设计的一般原理”。

注意 1

建议保护功能的所需性能水平 PLr ≥ d 。

注意 2

在附录 2.C 内，提供的保护功能列表显示一个例子和此列表的可能格式。不可将提供的列表视为各种

要求的列表。

(3) 应该列出参与保护系统执行（请参阅第

2.2.2.3 节）的控制与安全系统的所有组件/系统

（电气、电子、水力等）。按照 ISO 13849 – 1 :

2006 的第 3.1.1 节，将它们视为“控制系统的安全

相关部件”(SRP/CS)。

(4) 对于按照第 3 段列出的 SR/CS，应该表明达

到了按照第 2 段得到的符合 PL 性能水平 PL。请

参阅 ISO 13849 – 1 : 2006的第 4.5节。

(5) 将第 1 段到第 4 段的工作步骤的文档提交

GL 进行合理性检查。有关第 3 段到第 4 段的工作

步骤的文档，可参考 ISO 13849 – 1 : 2006

的第 10节。



IV – 第 1 部分 2.2控制与安全系统第 2 章

GL 2010 第 2-3 页

2.2 控制与安全系统

2.2.1 总则

控制与安全系统必须优化操作，发生故障时，可将

风机保持在安全工况下。安全概念应考虑相关的操

作值，例如容许的超速、减速力矩、短路力矩、允

许的振动等。（请参阅第 2.2.3节）。

2.2.2 定义

2.2.2.1 控制概念与控制系统

(1) 控制观念是一种程序，可使风力发电机组有

效的运行，尽可能的保证无故障出现，轻微承载以

及安全。程序的逻辑通常和可编程单元合二为一，

由此形成整个控制系统的一部分。

(2) 在控制系统的帮助下，可以按照控制概念对

风力发电机组控制、调节和监控。控制系统可以使

机组保持在正常的运行限值下。

2.2.2.2 安全观念和安全系统

(1) 安全观念是系统观念的一部分，可确保在故

障状态时，机组仍能处于安全情况。故障出现时，

安全系统的任务就是确保机组行为符合安全观念的

要求。

(2) 安全系统在逻辑上是高于控制系统的一种系

统，在安全相关的限值参数被超过后或者控制系统

不能保证机组在正常限值范围内运行时，而采取保

护行动的一种系统。安全系统的目的也是使机组处

于安全的条件下。

2.2.2.3 保护功能

保护功能是控制系统和/或安全系统的功能，确保

风机仍然处于设计极限内（有关极限状态，请参阅

第 1.3.2.2 节）。事先这一目的的手段是确保在风

机工况方面（例如转速、螺距角等等；请参阅第

2.1.1 节第 1 段）始终满足第 4 章载荷假定的先决条件。

注意

ISO 13849 – 1 : 2006 使用的术语“安全功能”涵盖

保护功能及其他可能的功能，为维护人员提供安

全。关于职业安全方面的信息，请查阅第 1.1.1 节

第 6 段之后注意中的内容。

2.2.2.4 制动系统

(1) 制动系统的本质是降低风轮旋转速度，使其

速度处于最大值以下，或者干脆使其停止。制动系

统涵盖所有对风轮制动起作用的部件。

(2) 制动系统可以采用气动或机械原理制动。用

电气、液压或其他手段驱动。

(3) 除了制动功能外，制动系统还可用于另外一

个目的，例如控制风机的功率输出或转速。

2.2.2.5 清除

(1) 在必须进行的修理或者故障排除作业上，清

除意味着人力作用，随后应该让风机停止运行。风

机必须现场清除，人员必须具备资质。

(2) 或者，执行清除的具有资质的人员不一定在

风机现场，但如果满足下列先决条件（第 3段 - 第

5段），可从遥控中心执行清除：

(3) 在执行清除之前，从一定的距离检查风机的

外侧，确保主要组件在适当位置，没有损坏。例

如，可从相邻风机执行检查。允许使用监控相机。



第 2 章 2.2 控制与安全系统 IV – 第 1 部分

第 2-4 页 GL 2010

Wind speed V

Shut-down by control system

Shut-down by safety system

nmax

n1

nr

n2

n3

n4

n A

Rotational speed n

Operating range n1 - n3

Vin V AVoutVr

图 2.2.1 转速范围示意图，使用变速风机的例子

(4) 清除之后及启动程序期间，检查机舱的内侧，确保主要组件在适当位置，没有损坏。可用监控相机和麦克风或其他合适的方法执行此检查。

(5) 必须限制安全系统的允许遥控清除的数量。

对于各次可能发生的故障，文档应当说明：

– 每 24小时期间允许遥控清除的数量

– 相同故障允许遥控清除的总数

2.2.2.6 风轮旋转速度

(1) 运行范围为风轮转速最低转速 n1 到最高转

速 n3，在此范围内，转速处于正常运行工况下。

运行范围可包括允许的短时的超速（例如，除共

振速度外）。

(2) “额定转速”nr指的是额定风速 Vr下对应

的转速（请参阅第 2.2.2.8节第 2段）。

(3) 对于变速风机，当在高于额定风速 Vr运行

时，使用速度控制器设定值 n2 （请参阅第 2.2.2.8

节第 2 段）。在这种状态下，转速可以以允许的

容差在 n2上下波动。

(4) 切出速度 n4，指的是当转速达到这个速度

时，通过控制系统，风机立即停机。

(5) 触发速度 nA，指的是转速达到这个速度

时，安全系统立即触发。

(6) 任何时刻都不得超过最大过速 nmax，即使

是短时间的过速也不允许。有关发电机的速度额

定要求，请参阅第 8.2.2节。

(7) 当定义转速时，各部件之间的相互影响，特

别是叶片振动（例如基频），传动链和塔架等必

须考虑进去。

2.2.2.7 功率

(1) 从正常运行条件下的功率曲线上，可知额定

功率 Pr指的是风机输出端最大连续电功率（有效

功率）（下面可能有变流系统或者在这之前有变

压器）。发电机的额定功率可能不同于第 8.2.2 节

给出的值。

(2) 过载功率 PT是风机输出端的有效电功率，此时，控制系统必须立即减小功率输出。

(3) “触发功率”PA 指的是风机输出端即时有

效电功率，此时，安全系统必须马上触发。

通过安全系统关机

转速 n

通过控制系统关机

运行范围 n1-n3

风速 V



IV – 第 1 部分 2.2 控制与安全系统第 2 章

GL 2010 第 2-5 页

Power P

Vin V AVoutVr

Pr

PT

P A

Intervention by control system

Shut-down by safety system

图 2.2.2 功率曲线示意图

2.2.2.8 风速

(1) “切入风速” Vin是轮毂高度的最低平均风

速（对于正常风廓模型 NWP ，请参阅第 4.2.3.1.2

节），此时风机开始输出电能。

(2) “额定风速” Vr指的是轮毂高度的最小平

均风速（对于正常风廓模型 NWP，请参阅第

4.2.3.1.2 节），此时，风机开始输出第 2.2.2.7 节

第 1段的额定功率。

(3) “切出风速” Vout指的是轮毂高度最大风速

（时间由制造商定义），此时风机必须停机。

(4) “短期切出风速” VA指的是轮毂高度即时

风速（一般平均时间 1 – 3 秒，由制造商定义），

超过此风速时，风机必须立即停机。

注意

正常情况下，本指导方针内说明的风速为 10 分钟平均风速。

2.2.2.9 变桨角

变桨角是转子平面和翼弦之间的角度。配备变桨系统的风机能够使转子转子叶片围绕变桨轴转动。

2.2.2.10 单独变桨操作

(1) 变桨操作动态调整变桨角，优化转子叶片、

驱动机构和塔架上的动力生产与载荷。

(2) 单独变桨操作单独调节各转子叶片的变桨

角。

2.2.2.11 风向和偏航误差

(1) 偏航误差角 ϕ 指的是风向和风机转轴之间

的夹角（轮毂高度风攻角的即时方向），在水平

面测得。

(2) “切出偏航误差角” ϕA 最大的许可偏航误

差（时间由制造商定义），超过这个角度，风机必须立即停机。

2.2.2.12 电网干扰，网损

(1) 第 4.2.5 节（电网故障）内提到的与电网电

压和/或频率的正常状态偏差被定义为电网干扰或

网损。根据电气参数，控制系统决定是否发生了

电网干扰或网损。针对现场定义参数。

(2) 电网干扰的持续时间在 0 秒到大约 1 - 2 分

钟之间。再次达到正常状态后，风机继续正常运

转。

2.2.2.13 外部电源，电网故障

(1) 外部电源，指的是利用任何初级或者辅助电

源来进行自动控制、控制的电源或指风机外部的

机械系统的电源。从电网、外部蓄电池或者柴油

发电机等获得的电源，也是外部电源。同样，辅

助形式的外部电源也属于同一类型（例如压缩空

气、液压系统等）。

功率 P

通过安全系统关机

通过控制系统干预



第 2 章 2.2 控制与安全系统 IV – 第 1 部分

第 2-6 页 GL 2010

(2) 如果能量是通过风能内部转换获得或者使用

风机自身设备获得的转子动能，则不能算作外部

电源。

(3) 外部电源故障（网损），持续时间 6 小时

内，可视为正常外部条件。此外，网损持续时间在 6 小时以上 7 天以内，则必须加以考虑，并视

为极端状况。

2.2.2.14 闭锁装置

闭锁装置，顾名思义，用来锁定可转动部件的装置（例如，转子、偏航系统、叶片变桨系统）

2.2.3 要求和设计观念

2.2.3.1 一般安全观念

与安全系统功能相关的任何部件的单一故障，例如传感器或者制动系统，应不会导致安全功能的损失。两个独立部件同时故障，一般认为不大可能，因此不必考虑。当部件之间相互作用，它们同时故障则被认为是单个部件的故障。

注意 1

独立性指在系统工程设计阶段必须严格避免“常

见原因导致的故障”。相应地，单部件故障不得

导致一个以上制动系统的故障从而导致整个安全

功能的损失。

注意 2

第 2.1.4 节内的程序说明如何可达到防止常见原因

故障影响的适当独立水平和测量。

2.2.3.2 控制系统

控制系统的设计，必须使风机能够在所有 4.2节规定的外部条件下保持正常的运行限值，或者使风机回到这些限值范围内。故障（例如过载功率、过速和过热）必须能被控制系统检测到，并随之

采取适当的措施。控制系统必须从风机上所有的传感器中获得信息，且必须能够激活至少两套制动系统。一旦通过安全系统激活制动系统，控制系统必须实现自控制。

2.2.3.3 安全系统

(1) 在风机的所有模式下，例如动力生产、停

车、网损或维护，安全系统必须能够操作或处于

计划模式（触发）。

(2) 安全系统的任何功能的优先等级必须高于控

制系统的功能。

(3) 安全系统能够至少接近两套相互独立的刹车

系统，不管控制系统的任何功能。

(4) 此外，安全系统要接近发电机电网断开设

备，不考虑控制系统的功能。

注意

从电网断开的动作，不必在安全系统触发的瞬间

执行。风机加速和发电机作为电动机运行在任何

情况下都必须避免。

(5) 必须事先定义限值，来触发安全系统，使得

设计的限值不被超过，风机不处于危险之中，而

且控制系统也不会有来自安全系统不必要的干

扰。

(6) 一旦被限值触发，安全系统必须立即执行其

任务，使风机处于安全条件下，并且在至少两套

制动系统的帮助下，使风轮开始减速。

(7) 一旦被限值触发，任何时侯都要进行第

2.2.2.5 节要求的安全系统清除。如果安全系统在

网损之前触发，则在恢复电网之后，清除可以不

必自动触发。

(8) 如果在安全系统内使用带有可编程控制器的

装置，则必须提交软件的文档。在按照第 10.8 节

见证调试期间，通过软件文档评审和额外功能试验评估这些装置的逻辑。

注意

安全相关软件的要求，请参阅 ISO 13849 – 1 :

2006 - 11 的第 4.6 节。

2.2.3.4 制动系统

2.2.3.4.1 制动系统要求

(1) 必须具备至少两套相互独立的制动系统，通

过制动系统，可以使风轮在任何时候减速或停机。

(2) 在载荷减少（例如网损）以及一个制动系统

同时故障的情形下，另一个制动系统必须能够使

风轮转速在最大过速 nmax 以下（请参阅 2.2.2.6

节，第 6段）（另请参阅第 4.3.3.2节）。

(3) 可以使风轮停止转动（请参阅第 2.3.2.15

节、第 4.3.3.5节和第 4.3.3.8节）。

2.2.3.4.2 机械制动和非独立叶片变桨系统的风轮



IV – 第 1 部分 2.2 控制与安全系统第 2 章

GL 2010 第 2-7 页

(1) 本节内容适用于采用对机械转子制动的风

机，该类型风机的其它制动系统是叶片变桨系

统，在某种程度上来讲，叶片变桨系统是这样构

造的，当单个部件发生故障后，可以防止所有叶

片变桨（非独立变桨系统）。

注意

建议本节不适用于新风机设计。它主要用于现有

设计的重新认证。

(2) 必须确保：

– 叶片变桨系统始终为适当的控制设备监控，该控制设备可以在变桨无法正常工作而停止时关闭风机。

– – 叶轮和变桨系统必须设计如下：在机械故障或者变桨液体渗漏而崩溃时，叶片不得产生使风轮超过最大过速 nmax的力矩（第 2.2.2.6

节第 6段）（请参阅第 4.3.3.2节），

这里，可以假设制动系统的故障（DLC 2.2, 第

4.3.3.2 节）只在风速达到额定风速 Vr时出现（请

参阅第 2.2.2.8节第 2 段）。此时，必须考虑到风

速（阵风）的波动。风机运行时， VB = 2 * σ1时

阵风的量级必须考虑，此处：

VB =阵风量级

依据第 4.2.3.1.3节，σ1 =标准偏差

(3) 阵风的形态可以按照第 4.2.3.2.4节来假设。

此处 Vcg必须被 VB 替代，上升时间 T = 2.5 s。

注意

应该要注意的是，转子叶片可能会处在这样一个

变桨位置：由于不利的攻角，在这个位置上，转

子叶片可以产生一个超过机械制动最大制动力矩

的力矩。

这种情况下，制动不得产生危害风机的火灾危险。

2.2.3.4.3 制动原理的选择

至少有一个制动系统依据气动学原理来运行，直接作用在转子上。如果此条件没有满足，则至少有一个制动系统作用在风机部件上（轮毂、轴），使风轮在转速范围内旋转。

2.2.3.4.4 制动系统的电源

制动系统的设计，必须保证在外部电源故障的情况下（请参阅第 2.2.2.13 节），制动系统仍能运

行。如果在所选择的系统理念中，所有制动系统

都无法满足这个要求，则必须采取其它等效措施

来保证本指南规定的安全等级。

2.2.3.4.5 制动系统的能量储存

(1) 从保证制动的功能来说，如果有必要配备蓄电池等辅助电源，则必须自动监控蓄电池是否有

足够的电源，以保证至少一次的紧急制动。

注意

如果制动系统在电网干扰时也具有控制功能，则

储存的能量大小应当考虑电网干扰时可进行紧急

制动。

(2) 此外，也要考虑第 2.3.2.11 节、第 7.9 节和

第 8.6节“备用电源系统”。

(3) 如果蓄电池的电量取决于温度，则温度也必

须被自动监控。

(4) 如果不能连续自动监控能量储存，则必须每

周进行一次自动试验，以表明有足够的能量。如

果监控或者试验得出一个负电结果，则风机必须

立即关停。

2.2.3.5 力矩限制部件

如果有限制力矩的部件，则任何安装的机械制动

部件必须处在力矩限制部件和轮毂之间。



第 2 章 2.3 保护和监控设备 IV – 第 1 部分

第 2-8 页 GL 2010

2.3 保护和监控设备

2.3.1 总则

(1) 安全系统在限值被超过时启动。此时，制动

过程开始。在故障直接激活安全系统时的要求，和 /

或者故障如何被控制系统处理时的要求在下面的内

容中叙述。

(2) 本章附录 2A，控制系统和安全系统如何相互

作用，用典型例子的图示表述。

2.3.2 限值，控制系统

2.3.2.1 总则

在第 2.3.2 节描述的某些情况下，在风机关机后，允许自动重启而无需复位。这样的自动重启，每 24

小时仅允许几次，这是因为限值超标的原因。不同限值的超标数可以各自出现，但必须符合本节内容的要求。

2.3.2.2 转速

2.3.2.2.1 转速测量

转速必须至少被不同的系统检测两次，至少送给控

制系统两次，至少送给安全系统一次。至少有一个速度传感器安装在随风轮旋转的部件上。

注意

任何叶尖制动器的触发必须报告给安全系统和控制

系统。如果不可能这么做，则必须保证叶尖不会再

运行，转子转速不得再次超过 nA（请参阅第 2.2.2.5

节第 5 段）。

2.3.2.2.2 检测系统的运行可靠性

(1) 和制动设备的要求一样，速度检测系统必须满足与制动系统相同的可靠性和功能性的要求。特

别是，传感器的布置也必须满足此要求。

(2) 在风机所有运行模式下（不包括带有停止或

转子空转的模式），控制系统必须连续监控至少两

组采到的速度数据之间的合理性。

2.3.2.2.3 过速和控制系统的反应

(1) 如果转速超过运行范围（请参阅第 2.2.2.6 节

第 1段）(n > n3)，则控制系统开始使风轮减速。

(2) 当转速 n4（请参阅第 2.2.2.6 节第 4 段)超

标，则控制系统将关闭风机。

(3) 如果监控的速度之间出现错误，风机将关

机。

(4) 关机后，如果在系统设计时考虑了自动重

启，则可以自动重启而无需复位。自动重启的次

数，24小时内不得超过 3次。

2.3.2.2.4 转速超过触发速度

如果超过触发速度 nA（第 2.2.2.6 节第 5 段），则安全系统立即被触发。

注意

有关发电机的速度额定要求，请参阅第 8.2.2 节。

2.3.2.2.5 安全系统动作后的表现

(1) 如果安全系统在（第 2.3.2.2.4 节）过速之后

有反应，则任何时侯都不得超过最大过速 nmax（第

2.2.2.6 节第 6 段）（哪怕是暂时的）。在空气动力

制动装置和制动器交错动作时，这个必须特别加以

考虑。

(2) 安全系统将立即关闭风机并使之处于安全环

境下。

2.3.2.3 功率

2.3.2.3.1 功率量

(1) 功率量被视作一个运行参数，以及随后的待

处理参数。

(2) 测量到的功率值结合转速，一般被认为整个

机组的平均载荷。

(3) 通常，将电功率（有效功率）作为测量参数。如果系统理念中，包含了过载功率 PT（请参阅

第 2.2.2.7节第 2 段）超标的可能性，则功率必须作

为控制参数选出，并送给控制系统。

(4) 功率测量设备必须有能够选出平均值（大约

平均 1 - 10 分钟）和短期功率峰值的能力（取样率

至少每秒钟一次）。

(5) 额定功率 1 MW 以上的风机，请参阅第

2.3.2.3.4节。



IV – 第 1 部分 2.3 保护和监控设备第 2 章

GL 2010 第 2-9 页

2.3.2.3.2 过载功率 PT超标或者额定功率 Pr超标

(1) 如果功率超过过载功率 PT，则控制系统必须

自动触发，立刻采取相应的措施。长期的平均功率

不得超过额定功率 Pr （请参阅第 2.2.2.7 节第 1

段)。

(2) 所采取的措施取决于系统理念。功率应随之

减小，或者风机直接关机。

(3) 过载功率 PT 的值由制造商定义，并且在载荷

计算中予以适当的考虑（疲劳载荷）。在样机试验

时，所定义的值必须满足。

注意

按照常理， P T 应在额定功率 P r 之上，或者等于额定功率 P r 。

(4) 如果风机超过过载功率 PT后关机，且在系统

理念中有自动启动的概念，以及机组不存在故障，

则风机可以自启动而无需复位。自动重启的次数，

24小时内不得超过 3次。

2.3.2.3.3 超过触发功率 PA

(1) 必须连续监控功率是否超过即时触发值 PA。

如果即时功率超过触发功率 PA (第 2.2.2.7 节第 3

段)，则安全系统必须自动立刻采取保护措施，安全

系统被激活。

(2) 实际措施取决于系统理念。任何情况下，风

机必须关机或者处于安全状态下。

(3) 触发功率 PA值由风机制造厂定义，并相应地

在载荷计算中考虑。

2.3.2.3.4 测量中的冗余

(1) 如果风机额定功率为 1MW 或者超过 1MW，

则此任务所需的监控和测量设备必须有冗余，且作

用于控制系统的功率测量。如果超过激活功率 PA，

此监控系统直接激活安全系统。

(2) 如果有其它方式的冗余功率测量，则本规定

例外。

(3) 可通过单独监控主要配电路径内的电流达到

需要的冗余。如果超过定义的限值，风机被关闭。

要求进行第 2.2.2.5 节的清除。在载荷计算时必须考

虑关机限值。

(4) 也可通过单独监控传动系统的机械扭矩达到

需要的冗余。如果依靠摩擦离合器监控机械扭矩，

则探测此离合器的激活状况，关闭风机。要求进行

第 2.2.2.5 节的清除。在载荷计算时必须考虑关机限

值。

2.3.2.4 风速

2.3.2.4.1 要求

如果风机的安全运行取决于风速，或者风速是控制系统的一个输入参数，则必须有一个可靠而适当的风速测量方法。

2.3.2.4.2 转速测量

(1) 如第 2.3.2.4.1 节所述，如果必须测量风速，

则这个要求可以直接通过测量速度来满足，或者通过测量其它与风速有明确关系的参数来实现。作为

一个基本原则，测量必须选择适当的传感点和测量

技巧。轮毂高度的风速应尽可能不受扰动，且被视

为相关的测量参数。

(2) 必须对测量值进行连续合理性检查（例如，

和其它风速相关的测量值对比）。

(3) 在有结冰风险时，选择合适的带加热的传感

设备。

2.3.2.4.3 超出切出风速

如果依据第 2.2.2.8节，第 3段的切出风速 Vout 作为风机设计基础，则当限值超过时，则控制系统应该立即自动关停风机。

2.3.2.4.4 超出短期切出风速

如果以切出风速作为风机设计基础，依据第 2.2.2.8

节，第 4 段的短期切出风速 VA超过限值时，则控制系统应该立即自动关停风机。

2.3.2.4.5 自动启动

如果风速超过切出风速而停机，依据系统理念，在没有探测到安全相关故障的情况下，当风速重新跌回至许可风速时，风机可以重新启动而无需复位。

2.3.2.4.6 错误风速测量时的控制

如果控制系统侦测到风速测量有错误，则风机应该关机。




第 2-10 页 GL 2010

2.3.2.5 变桨角

2.3.2.5.1 变桨角的测量

(1) 对于变桨控制风机，必须连续监控变桨角。

(2) 对于带有独立叶片变桨系统的风机，监控各转子叶片的变桨角。

2.3.2.5.2 运行安全

(1) 变桨角的测量必须有效地防止外界影响的干

扰。

(2) 控制系统必须监控实测变桨角的合理性。如

果监控不能持续进行，则必须每周进行一次自动试

验。如果监控或者试验得出一个负结果，则风机必

须立即关停。此外，必须考虑第 2.3.2.11 节的内容。

2.3.2.5.3 超出限值

(1) 如果任何转子叶片的变桨角超过变桨角所需

值和当前实测变桨角之间的偏差限值，则必须通过

控制系统关停风机。

(2) 如果变桨角之间的偏差超过限值，则必须通

过控制系统关停风机（请参阅第 2.3.2.5.1 节第 2

段）。

(3) 如果风机在超过限值后关机，且在系统理念

中有自动启动的概念，并且没有检测到安全相关的

故障，则风机可以自启动而无需复位。自动重启的

次数，24小时内不得超过 3次。

2.3.2.6 单独变桨操作

2.3.2.6.1 要求

(1) 如果风机使用单独变桨操作（请参阅第

2.2.2.10节）动态调节变桨角，则应选择稳定与适

当的方法，以测量此控制功能要求的所有值。

(2) 信号处理中的平均周期和敏感度以及单独变

桨操作的传感器的支撑点，必须慎重选择，以便可

靠测量所有相关值。

2.3.2.6.2 运行安全

(1) 单独变桨运行的临界值的测量，必须能自行

监控或留有余量。个别变桨运行的这些临界值为叶

片或主轴的弯曲力矩、转子位置以及变桨角。

(2) 如果个别变桨运行出现故障，控制系统必须

能够关停风机或转换到减速运行模式。根据故障类

型，风机可以自动重启或者遥控重启。自动重启的

次数，24小时内不得超过 3次。

2.3.2.7 震动

2.3.2.7.1 总则

震动指的是风机被强制的移动与加速，这是由于损坏、失衡或者其它影响造成的（例如地震）。

2.3.2.7.2 震动测量

震动的监控必须连续进行，并将结果和限值比较。传感器必须处于机舱高度，并偏离塔架轴线。作为整个机舱运动，待测量的震动往往是显而易见的，因此必须采用感知整个震动的测量技术。如果机舱的运动没有传递到塔架，作为替代，则必须测量适

当的相对运动。

2.3.2.7.3 运行安全

传感器的灵敏度必须和主要环境条件匹配。传感器必须有效地防止所有外界影响的干扰，包括未授权人员的干扰。建议在机组运行时对灵敏度进行设置。

2.3.2.7.4 超出限值

如果震动测量值超过限值（事先测量得到），安全

系统必须动作，关闭风机。

2.3.2.8 运行振动监控

2.3.2.8.1 要求

(1) 振动指的是风机被迫循环运动，是由失衡或

机组在部件固有频率附近运行造成的。失衡将会导

致机组损坏，导致故障（例如叶片变桨不对称）或

造成其他外部影响（例如风切变）。

(2) 本节要求的运行振动监控，对于下列各项是

重要的：

- 变桨控制的风机（请参阅第 3段）

- 风机在靠近塔架固有频率范围内运行（请参阅第 4段）

- 风机与叶片气动学相关的振动不能不考虑（请参阅第 5段）

(3) 原则上，不能不考虑循环集中变桨运动可能

引发塔架头的循环振动，因此变桨控制的风机要求

进行运行振动监控。




GL 2010 第 2-11 页

(4) 本节要求的运行振动监控，是风机在靠近塔

架基频共振范围内运行的要求之一（请参阅第

6.6.5.1节第 5段）。

(5) 风机与叶片气动学相关的振动不能不考虑，

对这些振动的连续监控是必须的（如果可以，包含塔架的振动监控）。

2.3.2.8.2 振动的测量

(1) 振动必须经常性测量，其量级与限值的比对

必须预先确定。

(2) 传感器的信号处理周期、灵敏度以及安装位

置的选择，必须使所有与部件载荷相关的运动都能

监控到，并且保证测量可靠。

(3) 测量以及信号处理可以在控制系统中完成。

2.3.2.8.3 限值的确定

(1) 振动监控的限值的确定，必须保证不超过风

机部件设计时定义的载荷和/或运动。风机设计时测

定的振动水平应视为依据。

(2) 短期监控（例如测量周期在秒级）和长期监

控（例如测量周期在分钟级）的限值必须定义好。

注意

明智的做法是定义风机运行情况（例如风速，转

速，或功率）的这些限值。

(3) 这些标准的有效性应该经过核实，例如通过

仿真来核实。

注意

这些仿真，故障（例如机械和 / 或风轮的气动失衡、

基频的替换）的定义取决于系统理念和塔架设计。

在仿真中，通过选定灵敏度、平均周期和限值的振

动监控，故障的侦测应该可以体现出来，而不会超

过设计时规定的载荷。

2.3.2.8.4 超出限值

如果当前测量的振动值超过规定的限值，则控制系统应让风机关机。

2.3.2.8.5 自动启动

在根据第 2.3.2.8.4 节的内容关机后，如果系统理念中有自动重启功能，且没有探测到安全相关的故障，则可以自动重启而无需复位。自动重启的次数，24小时内不得超过 3次。

2.3.2.9 网损/载荷减少

2.3.2.9.1 总则

如果风机载荷脱离（例如网损），风轮转速则会急

剧加速。这将危及单个部件及整个风机的结构完整性。

2.3.2.9.2 网损/载荷减少后运行

如果出现网损，或者风机因其他原因损失载荷，控制系统应该检测到，并将风机置于安全状态。

2.3.2.9.3 电网恢复后的运行

网损是外部事件。由此，在电网重新加载后，在控制系统控制下，风机应该可自动重启。

2.3.2.10 短路

2.3.2.10.1 要求

风机必须装备合适的短路保护设备（请参阅第 8.7.3

节）主要配电路径中的保护设备必须符合第

2.3.2.10.2节。

2.3.2.10.2 短路后的运行

(1) 如果保护装置检查到短路情况，则它们应

该迅速响应，并同时触发安全系统。

(2) 安全系统将关闭风机并使之处于安全状态

下。

注意

不能自动复位保护设备（例如发生熔断）时，如果

风机达到安全状态，则由控制系统关机。

2.3.2.11 制动系统环境监控

2.3.2.11.1 总则

第 2.2.3.4 节内说明的风机的制动系统事关安全。机械制动承受很大程度的磨损。因此，所采用的制动片应该尽可能在低磨损或者无磨损的原则下运行（请参阅第 2.2.3.4.3 节）。假如风机制动系统的设计允许细微增加的磨损或者必须的蓄电池发生故障（请参阅 2.2.3.4.5 节）的可能，从而导致要求的响应故障，则要求具有制动情况监控设备。

2.3.2.11.2 测量参数

机械制动上，取决于设计理念的制动器衬套厚度和 /

或制动缓解等、制动影响时间或者功率消耗是可以用作环境监控中相关的测量参数的全部要素。蓄电池也要依据他们的设计加以监控（请参阅第




第 2-12 页 GL 2010

2.2.3.4.5 节）。有关变桨角测量，请参阅第 2.3.2.5

节。

2.3.2.11.3 安全要求

如果有环境监控，则其必须满足安全要求，如同制动系统本身一样（例如在监控故障时，制动系统也有反应）。环境监控设备的响应，要求能及早发现那些可能的渐进式的缺陷，在所要求的制动功率不能再达到之前以任何速率传递，同时采取反制措施。

2.3.2.11.4 故障侦测后的运行

如果环境监控设备侦测到制动系统没有做好运行准备，在控制系统的控制下，风机应关机。同时出具一个明确的故障侦测报告。不允许风机自动重启。

2.3.2.12 电缆扭曲

2.3.2.12.1 总则

若风机运行会引起柔性电缆扭曲，尤其是旋转部件（机舱）和固定结构部件（塔架或基础）之间的连接电缆，那就要通过技术措施来防止由于过渡扭曲而引起的电缆损坏。

2.3.2.12.2 控制系统的监控

用于确定机舱总转数的方向计数或类似程序应作为

柔性电缆扭曲的测量参数。

2.3.2.12.3 安全系统监控

柔性电缆最大可接受扭曲度应由制造商或供货商定义。此值的测量不依赖于第 2.3.2.12.2 内说明的测量。

2.3.2.12.4 避免过度扭曲后运行

(1) 在风机配备有效偏航系统情况下，解缆操作

可以由控制系统通过偏航驱动的适当操作来自动执

行。在解缆过程中，风机应关闭。若柔性电缆已被自动解开，风机就会无复位地自动重启。

注意

为防止风机结构上可能的危险，建议在风速极高情

况下（例如：V ≥ 0.8*Vref ）抑制解缆操作，且应使

偏航系统自动控制风机，直到风速降到可接受的级

别。

(2) 在没有控制系统任何响应的情况下，在达到

最大可接受扭曲度后，安全系统将关闭风机，使之

处于安全状态下。

(3) 在没有安装有效偏航系统情况下，在达到最

大可接受扭曲度（请参阅第 2.3.2.12.3 节）后，应

防止机舱进行更大程度的转动。风机应置于安全状

态下。

2.3.2.13 偏航系统

2.3.2.13.1 风向测量

对于风机的控制，如有必要进行风向测量时，测量设备（例如：风向标）就应以适当的方式长期监控风向，且测量设备应配备适当的加热器，以备有结冰危险时使用。

2.3.2.13.2 风向测量故障后的操若控制系统检测到风向测量反馈回的错误结果，就

应关闭风机。

2.3.2.13.3 主动偏航系统

(1) 在机舱配备主动偏航系统情况下，应确保即

使是简单的人为不正确维护，也不会产生使风机的

完整性承受未计算强度的危险。配备主动偏航系统

的机舱驱动应有一套制动系统。在启动前，应确认

机舱方向与设计的风向一致。

注意

这一点对与于长期停止后情况是相当重要的，如果

从风机关闭时开始，风向已变换了 180° 左右，且风

向并没有随着风机静止而静止。

(2) 若切出偏航误差 ϕA（请参阅第 2.2.2.11 节第

2 段）以系统概念定义，那么当超出该值时风机就

应立即关闭。一旦偏航误差再次在允许范围内，风

机就会无复位地自动重启。

2.3.2.13.4 被动偏航系统

在配备被动偏航系统情况下，在启动前应确认机舱位置与设计的风向是否一致。

2.3.2.14 频率及电压

(1) 在风机与电网并网运行情况下，应假设电网

频率固定。原则上，电网频率是强施于风机上的。

在某种程度上，相关的电网运营者为保持满意的并

行运行会要求进行特殊的监控和控制。除此以外，

第 4.2.5节中的要求也应采用。

(2) 当风机在离网模式下运行时，从另一方面来

讲，频率通常是由风机自身来决定的。要决定频率变化是否或在什么程度下能够被承受，应将它作为




GL 2010 第 2-13 页

独立操作来考虑。然而通常情况下，是不应该以短

期大于 ± 5 %或 ± 10 %的偏差为设计基础的。

2.3.2.15 紧急停机

2.3.2.15.1 总则

(1) 紧急停止是一种补充保护措施，不是风机内

风险降低的主要手段。

(2) 在塔架的底部至少配置一个紧急停止按钮，

在机舱内配置一个，以便能够进行手动干预。紧急

停止按钮的位置及设计必须符合相关使用的标准

（请参阅 ISO 13850、IEC 60204-1、IEC 60947-5-

5）。

注意

除了此 GL 指导方针之外，如果必须满足 2005 版的

国际标准 IEC 61400-1，应当考虑本标准第 8.3 节

（第 47 页）。

2.3.2.15.2 紧急停止要求

(1) 紧急停止按钮必须始终能发挥作用。触发紧

急停止功能必须优先于风机所有模式下的所有功能

和运行。安全措施或其他安全功能不能被紧急停止

功能取代或影响。

(2) 必须避免错误使用紧急停止按钮（例如关闭电源进行维护）。

(3) 紧急停止功能激活安全系统，并在风速 VT下

的所有风力情况下在最短时间内使风机转子停止

（请参阅第 4.3.3.8 节第 1 段）。主要目的不是软停

止，而是与风机的强度相适应的最快速制动，直至

停止。

(4) 根据 IEC 60204-1的第 9.2.5.4.2节，紧急停止

应归为 0类停止或 1类停止。

注意

触发紧急停止功能后，可能必须允许进一步运行辅

助设备，例如冷却、润滑、航空灯和杂货电梯。

2.3.2.15.3 紧急停止复位

只有在启动命令的位置，通过手动操作才能复位紧急停止功能。紧急停止功能的复位不可重启风机，只是允许可以重启。

2.3.2.16 主要组件故障

(1) 按照最新水平监控机械组件。此监控设备涉

及可用作可靠运行测量手段的物理参数（例如齿轮

油压力、齿轮油温度、轴承温度、发电机线圈温度

等）。此等设备的配备主要取决于总体设计理念。

(2) 超过限值时，控制系统关停风机或改变到低

耗运行的模式。根据故障类型，风机可以从控制室

自动重启或者遥控重启。自动重启的次数，24 小时内不得超过 3次。

(3) 在控制系统概念的设计当中，风机的结构完

整性优先于其可用性。

2.3.2.17 冷风机运行

对于风机某些部件（例如，传动装置、发电机、变压器），若部件温度和最大允许电力输送之间的关系是由制造商定义的，那么相应的“预热阶段”也应该由机组的控制系统提供。转子提供的功率绝对不

允许大于相应部件制造商定义的瞬间温度最大值功率。

2.3.2.18 控制系统和数据存储的可操作性

(1) 控制概念指在指定条件下风机运行的程序

（请参阅第 2.2.2.1 节）。若控制是通过可编程控制

系统来实现的，那么这就接管了对风机的控制和调

节。

(2) 如果对安全风机操作很重要的控制系统不同

部件（例如轮毂和机舱内的不同可编程逻辑控制元

件）失去相互通信，则这两个部件关闭风机。

(3) 若控制系统检测到它已无法对风机进行控制

（例如，要求的变桨未执行），控制系统就应触发

安全系统。

(4) 控制系统应采用适当的设备进行监控（例

如，监控器）。若该设备被触发，机组应立即被关

闭。若该监控设备在 24 小时内响应次数超过一

次，那就应触发安全系统。

(5) 在机组额定功率为 1MW 或更大情况下，安

全系统触发时，控制系统应储存最终运行状态的数

据。

2.3.2.19 结冰自动检测

2.3.2.19.1 总则

(1) 一个可以自动探测是否在风机组件上结冰的

系统，可进行认证。

(2) 第 2.3.2.19节描述没有叶片加热系统的风机。




第 2-14 页 GL 2010

2.3.2.19.2 冰传感器

(1) 此传感器必须能够检测至少轮毂水平上的结

冰或结冰环境。通过试验或传感器制造商的数据表

对此进行验证。

(2) 传感器和评估处理器设备必须配置一个合适

的监控装置，在可能发生故障时发出信号。

2.3.2.19.3 结冰或故障时的运行

必须始终为风机控制系统提供信号“存在结冰环

境”和/或“结冰”以及“传感器故障”。发生下列

情况时，应当关闭风机：

- 环境温度低于 + 5 °C，同时

- 出现信号“存在结冰环境”、“结冰”或“传感器故障”中的其中一个，或没有与冰

传感器的通信。

为此，必须始终监控从冰传感器到风机控制器的成

套通信信道（视情况而定，如果用于信号的传输，

则包括休眠通信）。

2.3.2.19.4 结冰的合理性试验

(1) 由于传感器不能监控成套转子叶片的结冰状

况，还需要在控制系统中进行合理性试验。例如，

此试验包括风机在生产操作时所有风速的风力 /动力

（包括变桨角和速度）的合理性检查。详细说明参

数和限值。

(2) 监控风速计和风向传感器的功能。

(3) 如果合理性试验得出一个负结果，则风机必

须关停。

2.3.2.19.5 风机的重启

按照第 2.3.2.19.3 节或第 2.3.2.19.4 节停机后，只在

检查表明转子叶片上没有结冰之后才可启动风机。

如果确保转子叶片上无冰，可执行自动重启。在考

虑风险可能性的前提下，在各种情况下商定确保的

方法。

2.3.2.19.6 冰传感器的功能试验和维护

(1) 在风机调试及维护期间，必须按照传感器制

造商的规范执行必要的程序。

(2) 此外，应测试传感器和风机性能（请参阅第

9.2节和第 9.4节）。

2.3.3 维护用安全设备闭锁装置）

2.3.3.1 要求

风机应为每个转子、偏航系统和叶片变桨系统至少

配备一个锁定或等效的设备（请参阅第 2.2.2.14节），起到锁定这些设备防止移动的功能。通常是不需要自动激活的（在达到静止时自动啮合）。

注意

原则上，制动设备不会同时被认作是闭锁装置的组

成。在特殊情况下，假设系统设计能确保制动系统

每个部件的工作可以安全运行，那么就有可能背离

该原则。如果系统要制动的所有旋转部件，都能被

可靠制动，那么在制动系统上的工作就可以安全进

行。

2.3.3.2 闭锁装置的设计

(1) 闭锁装置应设计如下：即使在移除制动设备

后，仍能可靠保证的机舱或风轮不旋转。闭锁装置

的设计应基于第 7.5节。必须能够安全解锁。

(2) 转子锁在布置上应靠近轮毂，以便作用于传

动系统，且应该有好的安装外形。

注意

如果可以确保在风机的寿命期间（安装、运行、维

护）只有当受过技术培训的合格人员在风机旁边时应用转子闭锁装置，则只可按 DLC 8.1 形成所需的

转子锁尺寸（请参阅第 4.3.3.8 节）。

2.3.3.3 安全要求

闭锁装置的设计应基于下述假设：人员在对该设备功能完全放心条件下，可随意进入、逗留及工作在危险区域。考虑到设备的运行安全性、质量和设备的可靠近程度，以及其和风机锁定部件的接口（例如，转子、轮毂、轴），必须有特别高的要求。

2.3.3.4 闭锁装置的激活

若在运行中转动的风机部件上工作，闭锁装置应一

直保持激活。甚至在风机上施加了制动使转子减速

直到静止时，或者有任意方位制动的情况，都能被

激活。在操作说明中应插入相应的注释（请参阅第

9章）。



IV – 第 1 部分附录 2.A 控制与安全系统的相互作用第 2 章

GL 2010 第 2-15 页

附录 2.A 控制与安全系统的相互作用

此示意图表示控制与安全系统的相互作用，旨在帮助理解第 2章的措词。然而，第 2章的措词具有约束力。

图 2.A.1 控制与安全系统的相互作用

Ele c t r i c a l p o w e r

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Gr i d f a i l u r e

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Fre q u e n c i e s a n d voltages

Fa u l t s i n m a c h i n ery components

Ac t i v a t i o n s p e e d n A

Ac t i v a t i o n p o w e r P A

Sh o r t c i r c u i t i n t h e electrical power system

Sh o c k

Em e r g e n c y s t o p button

Fu n c t i o n i n g o f c ontrol system

Ro t a t i o n a l s p e e d

其他

运行数据

激活功率 PA

电功率系统中的短路

震动

电缆扭曲

紧急停止按钮

转速

控制系统的功能

电功率

风速

电网故障

电机温度监控

制动设备状况

风向

频率和电压

机械组件内的故障

安全系统

制动系统

1

发电机

的电网分离

制动系统

2

控制系统

安全相

关的运行数据

激活速度 nA



IV – 第 1 部分附录 2.B载荷评估相关数据第 2 章

GL 2010 第 2-17 页

附录 2.B 载荷评估相关数据

下表摘要说明第 2章定义的主要评估相关数据。它们是提交数据进行载荷评估的临时手段。可以选择是否使

用该表。

表 2.B.1 与载荷评估有关的风机数据

项目

编号

GL 指导方针

参考项目单位数值

参考对于外部文

档）

1.1 - 变速箱比 -

1.2 2.2.2.6 (1) 运行范围 n1 – n3 1/min

1.32.2.2.6 (2) /

(3)

额定转子速度

速度控制器的设定值 nr/n21/min

1.4 2.2.2.6 (4) 切出转子转速 n4 1/min

1.5 2.2.2.6 (5) 激活速度 nA 1/min

转子速度

低速阶段，

高速阶段

搞

LSS

HSS 1.6 2.2.2.6 (6) 最大超速，nmax 1/min

2.1 2.2.2.7 (1) 额定电功率输出, Pr kW

2.2 2.2.2.7 (2) 过载功率 PT kW

2.3 2.2.2.7 (3) 激活功率，PA kW

2.4 - 滑动联轴器的打滑扭矩，包括间隙 kNm

电功率输出

和扭矩

2.58.7.2

大约 4.C短路期间的最大发电机扭矩 kNm

3.1 2.2.2.8 (2) 额定风速，Vr m/s

3.2 2.2.2.8 (3) 切出风速，Vout m/s

3.3 2.2.2.8 (4) 短期切出风速， VA m/s

风速

3.4 4.3.3.8 (1) 最大 10分钟平均维护风速 VT m/s

4.1 7.5.1 (6) 最小要求/最大自动扭矩，MBmin / MBmax. kNm

4.2 机械制动激活的延时 s

机械制动

4.3 制动扭矩的斜坡时间（时间恒量） s

5.1 最小/最大变桨或叶稍角度 (硬件停止) °

5.2 正常停止/栅极损耗后的变桨角 °

5.3 关闭之前叶片变桨角之间的最大差值 °

5.4 紧急停止时的最大变桨/叶稍速度 °/s

5.5 运行期间的最大变桨速度 °/s

空气动力制

动，变桨系

统

5.6 变桨运动激活延时 s

6.1 最小/最大偏航制动力矩 kNm

6.2 最大偏航速度 °/s

6.3 关闭的最大偏航误差ϕA °

6.4 4.3.3.8 (1) VT时的最大允许偏航误差 °

6.5 触发偏航活动的最小偏航误差 °

6.6 触发偏航活动的偏航误差平均时间 s

风力跟踪

6.7 4.3.3.6.(8) 偏航系统的不间断电源 (UPS) 是/否

温度 7.1 4.2.4.1 运行期间的最小/最大环境温度 °C

机舱振动 8.1 2.3.2.8 最大振动加速度 m/s²



第 2 章附录 2.B载荷评估相关数据

第 2-18 页

表 2.B.2 与载荷评估有关的关闭参数

动作数量

参考项

目编号数值或装填触发的平均时间动作延时

变桨状态发动机状态机械制

转子速度 1.4 n4=

1.5 nA=

nx=

功率 2.2 PT=

2.3 PA=

Px=

风 3.2 Vout =（如“ 3秒平均数”或“立

刻”…） (如 " 0.2秒")

(如 "8°/s 到 90°的位置

" ...) (如"发电机立刻关闭"或

(如"按转子速

3.3 VA="保持在线直到 ...") 速度< =

变桨系统变桨失控

5.3叶片之间的变桨角

差

实际变桨角和计划

值之间的差

(其他可能发生的变桨故

障 ...)



IV – 第 1 部分附录 2.B载荷评估相关数据

GL 2010

表 2.B.2 与载荷评估有关的关闭参数续）

偏航 6.3 φA=

(进一步偏航故障, ...)

电气系统栅极损耗

2.5 发电机短路

紧急停止紧急停止按钮

机舱振动 8.1

: :

“数量”应当根据风机的安全与控制系统填写

“触发值或故障”符合 GL指导方针以及制造商的定义

“平均时间”视情况而定，例如“立刻”，“平均 3秒”，“平均 10分钟”等 “动作延时”视情况而定，例如“立刻”或“0.2秒”...

“变桨状态”应当包括合适的变桨速度和最终变桨位置

“发电机状态”应详细说明是否发电机仍然并网或关闭电源，电功率缓降（如何降？）等等

“机械制动状态”应详细说明是否机械制动被立刻激活、延迟、缓升、没有激活...

“偏航状态”应详细说明偏航系统是否仍然活跃、禁用、显示定义的动作...

如果可行，脚注“x”由承包商规定



IV – 第 1 部分附录 2.C保护功能清单（例子）第 2 章

GL 2010 第 2-20 页

附录 2.C 保护功能清单例子）

下面给出保护功能清单，以说明此清单的例子和可能的格式。不得将此清单视为要求的清单。可能要求附加项目和/或其他项目，视风机设计而定。

保护功能例子）要求的性能水平例子）

防止转子过速 d

防止产生过大功率 d

防止短路 d

防止错误变桨角错误 d

防止转子叶片超过 90°变桨角 d

震动过大时的关机 d

防止电缆过分扭曲 d

紧急停止按钮激活时关机直至停止 d

防止控制系统故障的危险影响 d

防止在风速过大时运行 d

网损后停机 d

防止发动机温度过高 c

制动磨损不接受时关机 c

防止风向测量错误 d

防止机械组件故障（例如油温、油压、蜗杆机械组件产

生的振动…）；必要性取决于应用 c



2010版


3 针对制造商质量管理材料和生方面的要求




GL 2 1 第 3 页

目录

3.1 制造商要求 .............................................................. ................................................................ .................. 3-1 3.1.1 总则 ............................................................................................................................................................3-1 3.1.2 工厂设备.....................................................................................................................................................3-1 3.1.3 人员 ............................................................................................................................................................3-1 3.1.4 车间认证.....................................................................................................................................................3-1 3.1.4.1 总则 ............................................................................................................................................................3-1 3.1.4.2 认证申请表 ................................................................................................................................................3-1 3.1.4.3 认证程序、有效期 ....................................................................................................................................3-1 3.1.4.4 认证条件的变更 ........................................................................................................................................3-1

3.2 质量管理 ........................................................ ............................................................... ............................. 3-2 3.2.1 总则 ............................................................................................................................................................3-2 3.2.2 定义 ............................................................................................................................................................3-2 3.2.3 质量管理体系要求.....................................................................................................................................3-2 3.2.4 QM 体系认证 ............................................................................................................................................3-2

3.3 材料 ................................................................ ............................................................... ............................. 3-3 3.3.1 常规要求.....................................................................................................................................................3-3 3.3.1.1 总则 ............................................................................................................................................................3-3 3.3.1.2 材料试验 ....................................................................................................................................................3-3 3.3.1.3 防腐 ............................................................................................................................................................3-4 3.3.2 金属材料.....................................................................................................................................................3-6 3.3.2.1 结构钢 ........................................................................................................................................................3-6 3.3.2.2 铸钢 ............................................................................................................................................................3-7

3.3.2.3 不锈钢 ........................................................................................................................................................3-7 3.3.2.4 锻钢 ............................................................................................................................................................3-8 3.3.2.5 铸铁 ..........................................................................................................................................................3-10 3.3.2.6 铝合金 ........................................................... ................................................................ ........................... 3-11 3.3.3 纤维增强塑料 (FRP).......................... ................................................................ ..................................... 3-11 3.3.3.1 定义 ............................................................... ................................................................ ........................... 3-11 3.3.3.2 总则 ..........................................................................................................................................................3-12 3.3.3.3 反应树脂混合物 ......................................................................................................................................3-12 3.3.3.4 增强材料 ..................................................................................................................................................3-12 3.3.3.5 核心材料 ..................................................................................................................................................3-13 3.3.3.6 预浸料 ......................................................................................................................................................3-13 3.3.3.7 粘合剂 ......................................................................................................................................................3-13

3.3.3.8 材料的审批

..............................................................................................................................................3-13 3.3.4 木材 ..........................................................................................................................................................3-14 3.3.4.1 木材型式 ..................................................................................................................................................3-14 3.3.4.2 材料试验和审批 ......................................................................................................................................3-14 3.3.4.3 胶水和粘合剂 ..........................................................................................................................................3-14 3.3.4.4 表面保护 ..................................................................................................................................................3-14 3.3.4.5 木材防腐剂 ..............................................................................................................................................3-14 3.3.4.6 机械紧固件 ..............................................................................................................................................3-14 3.3.5 钢筋混凝土和预应力混凝土...................................................................................................................3-14 3.3.5.1 总则 ..........................................................................................................................................................3-14 3.3.5.2 标准 ..........................................................................................................................................................3-14 3.3.5.3 混凝土原材料 ..........................................................................................................................................3-15 3.3.5.4 建筑材料 ..................................................................................................................................................3-15

3.3.5.5 混凝土的耐久性 ......................................................................................................................................3-16




第 3-2 页 GL 2 1

3.4 生产和试验 .............................................................. ................................................................ ................ 3-17 3.4.1 总则 ..........................................................................................................................................................3-17 3.4.2 焊接 ..........................................................................................................................................................3-17 3.4.2.1 工作必备条件 ..........................................................................................................................................3-17

3.4.2.2 焊工、焊接监督 ......................................................................................................................................3-17 3.4.2.3 焊接方法、焊接工艺试验.......................................................................................................................3-17 3.4.2.4 焊接填料和辅助材料 ..............................................................................................................................3-17 3.4.2.5 焊缝设计 ..................................................................................................................................................3-17 3.4.2.6 执行和试验 ..............................................................................................................................................3-18 3.4.2.7 焊接后处理 ..............................................................................................................................................3-19 3.4.3 复合纤维增强塑料...................................................................................................................................3-19 3.4.3.1 制造商要求 ..............................................................................................................................................3-19 3.4.3.2 层压车间 ..................................................................................................................................................3-19 3.4.3.3 储藏室 ......................................................................................................................................................3-19 3.4.3.4 加工要求 ..................................................................................................................................................3-20 3.4.3.5 铺层 ..........................................................................................................................................................3-20 3.4.3.6 固化与回火 ..............................................................................................................................................3-20 3.4.3.7 密封 ..........................................................................................................................................................3-21 3.4.4 胶接 ..........................................................................................................................................................3-21 3.4.4.1 胶接 ..........................................................................................................................................................3-21 3.4.4.2 装配过程 ..................................................................................................................................................3-21 3.4.5 FRP 制造监督..........................................................................................................................................3-22 3.4.5.1 总则 ..........................................................................................................................................................3-22 3.4.5.2 进厂核查 ..................................................................................................................................................3-22 3.4.5.3 生产监督 ..................................................................................................................................................3-22 3.4.6 木材加工...................................................................................................................................................3-22 3.4.6.1 木质转子叶片的制造 ..............................................................................................................................3-22 3.4.6.2 木质转子叶片的制造监督.......................................................................................................................3-23 3.4.7 混凝土的制作和施工...............................................................................................................................3-24

3.4.7.1 原材料的配料与混合 ..............................................................................................................................3-24 3.4.7.2 运输、浇注与压实 ..................................................................................................................................3-24 3.4.7.3 固化 ..........................................................................................................................................................3-24 3.4.7.4 冷热天气下的凝固 ..................................................................................................................................3-24 3.4.7.5 模板及其支架 ..........................................................................................................................................3-24 3.4.7.6 质量控制 ..................................................................................................................................................3-25



IV – 第 1 部分 3.1 制造商要求第 1 章

GL 2010 第 3-1 页

3.1 制造商要求

3.1.1 总则

(1) 制造商应证明在工厂设施、制造工艺以及人

员的培训与能力方面都能胜任承担的工作。可以通

过相关文档和已认证的质量管理体系来提供证明

（请参阅第 3.2 节）。如有必要，应制造商的要求

并在认证条件符合要求的前提下，GL 将颁发车间

认证书（请参阅第 3.1.4 节）。

(2) 制造商有责任遵守本指南的要求、相关法律

和条例、技术规范、标准和记录表，例如遵守化工

行业的要求等（请参阅第 3.2.1 节第 2 段）。

(3) 以下针对制造商的要求（尤其是质量控制方面），如无进一步说明，都将按照质量管理要求来定

义（请参阅第 3.2 节）。有关每条要求的具体细节

都应征得 GL 同意。

3.1.2 工厂设备

(1) 制造商应使用合适的设施和设备来圆满完成

工作。可以考虑使用外部设备，只要这些设备符合

生产要求并且运行不受限制。

(2) 要求制造商所必备的规模（包括设备和设

施），列举如下：

– 工厂、有屋顶的工作区域、设备组装场所

– 材料和部件仓库

– 烘干设备（例如，用于木材和焊接填料等）

– 用于组装和运输的起重装置

– 加工机械装置与工具

– 用于焊接和切割的工具和设备

–用于连接、焊接、层压、粘接和胶合的设备

– 空气状况监控设备

– 预热和热处理设备

– 试验设备、材料及其校准方法

3.1.3 人员

(1) 公司所雇用人员应达到：确保部件整备、胜

任制造和试验工作的水平。GL 可能要求提供员工

的技术资格证明。

(2) 应制定各自的责任范围并指定相应的责任负责人。

3.1.4 车间认证

3.1.4.1 总则

对层压和粘接的车间需要认证。与 GL 协商之后，由其他组织认证的车间也可获得 GL 的认可。对于其他制造方法或加工技术，GL 保留对其认证的权利。

3.1.4.2 认证申请表

(1) 认证申请表应是按要求由

GL提供的表格。

任何要求或必需的附加信息、文档和说明（请参阅

第 3.2、3.3 和 3.4 节）都应随申请表附上。

(2) 申请表应介绍公司的组织结构和专业设施，

提供有关人员资质、生产范围、生产过程及质量控

制的信息。

(3) 应知会 GL 负责监控认证条件和成品质量

的个人及相应的代理人。

(4) 制造商所应承担的试验要归档。也可以体现

在质量管理体系认证内容中（请参阅第 3.2 节）。

3.1.4.3 认证程序、有效期

(1) GL 核查申请表是否符合第 3.3 和 3.4 节

的要求以及核查工厂后，将授权有效期 3 年的车

间认证。如果在有效期内工厂连续处于 GL 的监

管下，则可以应制造商的要求延长有效期，无须再

做进一步的核查。

(2) 如果工厂脱离 GL 监管长达一年以上，则应

在 3 年有效期到期前申请延长有效期。应在申请

表中附加更新的文档。在这种情况下，可能会续订

/延长认证。

3.1.4.4 认证条件的变更

如果认证条件存在任何造成重大影响的变动，如生

产设备、生产过程、质量控制、人员组成与资质等

的变更，应及时以书面形式告知 GL。在引入任何

一项新生产程序之前，都应及时通知 GL。GL 保

留要求对这些程序进行确认试验的权利。GL 有权

对严重违反认证条件的工厂中止认证。




第 3-2 页 GL 2 1

3.2 质量管理

3.2.1 总则

(1) 如果制造商按照认可标准管理并应用质量管

理 (QM) 体系，且这些标准已经过 GL 评估，则

本指南中所需要的部分证明材料可以包含在 QM

体系的内容中。由权威认证机构认证的 QM 体系，

在经过 GL 评估后会得到 GL 的认可。

(2) 通过对 QM 体系认可，可责成制造商遵守

本指南中规定的要求。举证这些要求是否得到满足

是被认证公司的责任。GL 根据公司递交的文档

（例如在车间认证内容中）验证体系的有效性和具

体的工作要求，通过随机核查或 QM 体系中的举

证自主核查这些内容。

(3) 制造商有责任保证所有试验与核查都是遵照

本指南中的规定或其他适用的标准、规范、条例来

执行的。

(4) 在引入 QM 体系或生产过程中任何可能对

产品质量带来重大影响的变更（如第 3.1.4.4 节所

列出的）之前，无需 GL 要求即应告知 GL。GL 保

留检查这些问题（临时核查）和重新检查 QM 体

系认证的权利。

(5) 如果 GL 认可认证机构认证的 QM 体系，

制造商有义务及时告知 GL 认证的有效期。

3.2.2 定义

(1) 使用 ISO 9000 中的定义。

(2) 制造商是一个有组织的单位，负责制造产品

或产品的独立部件，或者负责组装并出售分包部件

构成的产品。

(3)

质量是产品或服务具备满足明确或隐含需求的能力的功能与特性的总和。

(4) 质量管理 (QM) 包括所有必需的计划和系

统措施，这些措施是产品或服务可满足指定质量要

求的有力保证。

(5) QM 体系由组织结构、责任、程序、过程和

资源等用于实施质量管理的要素组成。

(6) 质量审核是独立的系统性检查，用于决定质

量活动和相关结果是否与计划措施相符合，以及这

些措施是否有效实行并适于目标的实现。

(7) QM 体系文档包括介绍所有 QM 体系作用

的文档。它包括：

– QM 手册

– QM 程序

– QM 工作说明

3.2.3 质量管理体系要求

(1) QM 体系至少要满足 ISO 9001 所规定的

QM 模式要求。ISO 9000 和 ISO 9004 包含用于实

施 QM 体系的基本原则和建议。

(2) QM 体系应有详细的书面说明（另请参阅第

3.2.2 节第 7 段）。

(3) 如果产品制造商不从事开发活动，则依据

ISO 9001，本指南的第 7.3 子节（“设计与开发”）

不在考察范围内。

3.2.4 QM 体系认证

(1) 按照规定，首先必须由授权认证机构根据

EN 45012 进行 QM 体系认证。认证的常规程序如

下所述。

(2) 认证 QM 体系之前，应完成以下评估：

– 与 ISO 9001 要求相关的 QM 体系文档的检查

– 完成认证机构初审。这包括检查 QM 体系文

档中指定的 QM 活动是否完成。

(3) 认证的有效性要通过定期审核的方式来保

持。这些审核要在一定的时间间隔内进行（一年一

次，如有必要还可以更多）。

(4) 认证有效期通常为 3 年，从认证之日起计

算。在重新认证完成（通常包括完成更新审核）后，

将重新颁发有效期为 3 年的证书。认证的有效性，

使得所有认可的条件仍可得到满足，不会导致 QM

体系有严重的缺陷。



IV – 第 1 部分 3.3 材料第 3 章

GL 2010 第 3-3 页

3.3 材料

3.3.1 常规要求

3.3.1.1 总则

(1) 只有特性有保证（比如强度、低温时的韧性、

冷弯性能、可焊性、防霉性等）的合适材料才可以

用于风机受力部件和力矩转换部件

(2) 所选择的材料应与部件要求、外部条件（请参

阅第 4.2 节）、设计，尤其是与载荷型式（冲击载荷、

摆动载荷）相符。在所递交的审批文档（制图、规

范、零件明细表）中，应清晰而全面地标识所选择

的材料。

(3) 对于本节没有列出的所有材料，应依照相关

的质量要求和试验条件标准进行检测。应考虑到风

机特殊的环境状况和运行条件。

(4) 在第 4.2.4 节中规定了材料使用的温度范

围。如果材料的使用温度超出此范围，必须获得

GL 专门评估。

(5) 对于安装在风机外部或内部的部件，都必须使

用 GL 批准的材料才能够提交项目认证的申请。

(6) 如果需要进行试验，而本指南中未作特殊指定，这些试验应由制造商完成。除了以下内容，GL

指南（第 1 章第 1 部分中的 II）也应包含金属材

料原则和试验程序的附加注释。

3.3.1.2 材料试验

(1) 材料试验的型式和范围取决于部件的重要

性、部件所承载的压力以及可能或必需的生产后试

验的型式和范围。依据认证的型式，所有必需材料

和部件试验的设计分析应参照第 1.2.2 节（A 和 B

设计评估），在施工和架设中，应参照第 1.2.2.5 节（型式认证）执行设计要求，生产过程中的监督应

参照第 1.2.3.5 节（项目认证）。如果没有别的要求

需要详细注明，请按以下要求执行操作。

(2) 材料试验文档（符合性说明）应与 EN

10204:2005 相符。材料试验文档应包括标准中规定

的以及依据要求另外承认或要求的试验结果。此

外，还应包括有关材料标记的数据，用以对部件进

行可靠的追踪。

(3) 项目认证范围内风机部件的材料试验文档

（符合性说明）是 GL 生产监管的组成部分。

(4) 在型式认证 IPE（请参阅第 1.2.2.5 节）范

围内，对于承受高静态载荷或动态载荷且对风机完

整性至关重要的部件材料，应提交依据 EN

10204:2005 完成的核查证书 3.1。

(5) 在 IPE（请参阅第 1.2.2.5 节）范围内，对

于其他部件或不承受较高强度却对风机功能至关重

要的装配件的材料，应提交依据 EN 10204:2005 完

成的试验报告 2.2。

(6) 作为例外，冗余的试验认证、或者同样要求

的耐破坏和串行辅助部件可按照依据 EN

10204:2005 的试验报告 2.2 认证。

(7) 在 IPE（请参阅第 1.2.2.5 节）范围内，尤

其是对于根据第 3.3.2.1.1 节按构件分类的构成结

构钢的焊接结构和部件，应在风机生产过程中获得、

存储并提交给 GL。

− 根据 EN 10204:2005 用于特殊构件的证书

3.2

− 根据 EN 10204:2005 用于主构件的证书 3.1

− 根据 EN 10204:2005 用于辅助构件的试验报

告 2.2

(8) 如有疑问，应就部件和装配件材料的分类与

GL 达成一致。对于没有获得核查证书的部件，应

与 GL 商讨替代品的具体要求。

(9) GL 保留针对特殊材料、生产过程或组件相

应加大监管力度的权利。

(10) 对于没有获得核查证书的部件，应与 GL 商

讨替代品的具体要求




第 3-4 页 GL 2 1

3.3.1.3 防腐

3.3.1.3.1 总则

在风机设计过程中应将防腐考虑在内，应选择合适

的材料、相应的涂层和保护膜并进行定期的核查。评估机电组件时，不仅要考虑完整性，还要考虑腐

蚀对机能的影响，例如锈接或传感器故障产生的干

扰。尤其是疲劳计算所承担的腐蚀作用。对于可能

的腐蚀（尤其是对转子叶片的腐蚀），需采用模拟

补偿。

3.3.1.3.2 应用范围

(1) 本节介绍钢结构和混凝土结构的防腐。防腐

系统的设计、制作和安装以及整个认证程序都需要

经过 GL 批准。

(2) 有关机械部件的其他要求，请参阅第 7 章。

(3) 设计中可能会使用 NACE、DIN、BSI、

NORSOK 、ISO 等机构认可的规范与标准，以正确

方式标示潜在的风险分类。

3.3.1.3.3 术语、定义

(1) 阳极

阳极是原电池中的电极或腐蚀电池中的组成部分，

它忽略阳离子形式的直流电，通常伴随阳极物质耗散。

(2) 涂层

涂层是原材料上一个或多个相干层的统称，这些相干层由非预制材料或主要成分为有机物质的粘合剂制成。

(3) 参考电极

参考电极是以时间常数电位为特征的半电池。应始

终指示与位势值有关的参考电极。

(4) 阴极

阴极是还原过程发生时原电池中的电极或腐蚀电

池中的组成部分。

此时，电子离开金属并且/或通过释放电解质中的

阳离子来消耗电子。

(5) 腐蚀

腐蚀是金属材料在其环境中的反应，导致材料发生量变且可能伴随腐蚀损坏。

(6) 防腐

可以通过以下防腐措施来避免腐蚀损坏：

– 根据 EN ISO 12944 的第 3 部分使用适合的结构检测来设计系统和部件，请参阅第

3.3.1.3.5 节

– 影响反应组成的特性和/或反应条件的修改

– 保护层将金属材料与电解质分离

– 电化作用，例如，阴极防蚀；请参阅第 3 章第 2 部分 IV 的第 3.5.9 节

(7) 大气区

大气区通常为干燥区域。

(8) 金属涂层

金属涂层是原材料上一个或多个金属层的统称。

3.3.1.3.4 防腐系统的选择和适用性

(1) 对于大气区内可到达的区域，应根据 EN

ISO 12944 或同等标准采用合适的涂层或金属涂层。

(2) 对于箱形梁、管座等具有永久密封性的空隙

空间，不需要进行内部防护。组装时，空隙应是清

洁和干燥的。

(3) 对于尚未证实的新防腐系统，需要对设想的

应用证实其适用性（例如通过试验）。

3.3.1.3.5 防腐系统的设计

(1) 考虑预防和降低腐蚀的结构设计在执行中的便利性，防腐的有效性和可修复性方面都具有重要

的意义。基本原则可查阅 EN ISO 12944 的第 3

和第 5 部分。

(2) 应尽可能将有腐蚀风险的表面设计得平滑一

些。应尽可能将任何必需的硬化材料、零件、管道

等设置在低腐蚀区域。应气密焊接无法触及的空心



IV – 第 1 部分 3.3 材料第 3 章

GL 2010 第 3-5 页

部件。

(3) 应采取适当的方法（例如设计斜坡，水道和

排水口等）避免出现水或腐蚀性介质可能积聚的区

域（存水区）。应通过设计方式（例如采用通风方

式）减少冷凝水的产生。

(4) 应除掉焊接的残渣（比如熔渣、其他零散分

布的污迹或焊珠）。在防止应力腐蚀和布置涂层系

统时，如有必要，请务必去除表面熔化的污迹或焊

珠。

(5) 如果涂层系统、结构中的应力或安全措施要

求去毛刺并打磨锐边，请务必执行这些步骤。

3.3.1.3.6 材料选择

对于涂层或防护层无法保护的区域，则应使用合适的材料。不同材料的腐蚀性请参阅 DIN 50930。

3.3.1.3.7 涂层

(1) 必须按照 EN ISO 12944 第 5 部分的要求

选择涂层，该标准列出了可使用的应力和涂层系

统。其他信息必须从 GL 规则（《离岸技术的分类

与施工》（1999 版）中第 2 章第 6 节以及《船舶

协会指南(Schiffbautechnische Gesellschaft) STG 指

南》中第 2215 ）中获取。

(2) 对于涂层系统，应在与 GL 协商之后采用不

同的准则和标准。

(3) 要进行涂层保护的表面应易于接近，以便进

行表面处理、施工、核查和维护工作。应根据 EN

ISO 12944 或同等标准进行表面处理。

(4) 对于不符合任何认可标准的所有涂层系统，

可以向 GL 提交申请以获批准。务必向 GL 提供

足够的证明材料来说明涂层材料可达到预期目的。

必须向 GL 提交书面申请。申请表随附的产品数

据表、涂层规格和适用性文档（例如，参考和相关试验结果等）的检查合格后，GL 会颁发证书。

(5) 应通过在预期条件下已经多年证实的实际应

用或有事实依据的试验结果来证实涂层的有效性。

(6) 材料的选择、涂层厚度、工艺、试验等，都

应符合 EN ISO 12944 或同等标准。

(7) 在特定使用情况下，涂层应可有效抵抗相应

的腐蚀介质。

(8) 涂层应可最大限度地抵抗污垢导致的损坏。

(9) 根据签订的核查计划，应在惯例的定期结构

审查时检查大气区中的涂层，并对任何损坏进行维

修。

3.3.1.3.8 金属涂层和镀层

(1) 金属涂层拥有比原材料更多的正或负自然腐

蚀电位，一般为非合金钢或低合金钢。金属涂层不

应有裂纹和气孔。

(2) 对于使用较多正电位材料（例如，镍合金和

铜合金、不锈钢）的涂层，涂层中的气孔处以及原材料的过渡处存在双金属腐蚀的风险。因此，涂层

不应有裂纹或气孔。应在原材料的过渡处进行涂层。

(3) 对于大气区中使用由更多负电位材料（例如

铝合金或锌合金）制成的涂层的设备，应配备良好

的临时防护。

(4) 应按照 EN ISO 12944 或同等标准检查金属

涂层的表面处理、施工和试验。

(5) 镀钢与原材料应良好粘接，这可以通过超声波试验来验证。

(6) 如果使用金属涂层或镀层，应注意是否存在

因机械效应或双金属腐蚀而造成的损坏。应与 GL

协商之后对损坏处进行维修。

3.3.1.3.9 钢筋混凝土

(1) 钢筋上方使用的混凝土保护层，应当具有

DIN 1045-1:2001-07 要求的最小值。应与 GL 协

商设计预应力装置、钢筋束及其固定装置的防腐系统。

(2) 根据 EN 445 – 447、EN 523 和 EN 524，预

应力混凝土粘结的预应力钢筋必须具有防腐性能。

根据 EN 523 和 524，应与 GL 协商预应力钢筋

的钢带护套的性能和质量控制。




第 3-6 页 GL 2 1

3.3.2 金属材料

(1) 只有特性有保证（比如强度、低温时的韧性、

冷弯性能、可焊性等）的合适材料（如下节所述），

才可用于金属材质的风机中的受力部件和力矩转

换部件。依据其他准则或标准使用的材料必须征求

GL 的同意。

注意

金属材料通常可分为可锻材料（例如 S235 J2+N ）、

半可锻材料（例如 EN-GJS-400-18U-LT ）和不可锻

材料（例如 EN-GJS-700-2U ）。

(2) 材料试验应根据第 3.3.1.2 节的要求完成。

(3) 对于机械部件，比如齿轮、轴承、制动器、联轴器等，应使用合适的材料。考虑到环境运行条

件，应从相关标准中摘录质量要求和试验条件（请

参阅第 4.2 节）。其他特殊要求在第 6 章和第 7

章中列出。

(4) 在某些特殊情况下（如初裂稳定性增加），风

机连续在极限工况下运行，也可为 GL 所接受。

对于用来决定部件剩余寿命的材料数据，使用前应

获得 GL 的同意。

(5) 根据指定质量要求（例如 j 和 j0，请参阅第 5.3.3.5.3 节），通过对 S/N 曲面使用相关升级因

素，在疲劳验证过程中应将部件的实际材料质量考

虑在内。如果部件特定区域质量有不同的规定，应

确保对不同的质量区域进行分析。

3.3.2.1 结构钢

(1) 可以使用符合第 6 章和第 7 章要求的结构

和部件、符合 EN 10025-2 要求的结构钢，以及符

合 EN 10025-3 要求的具有良好焊接性能的钢材。

征求 GL 同意后，也可以使用其他等效的结构钢。

特征值应从相应的标准中提取。GL 针对每种情况

具体制定了特殊钢材的要求。对于空心型钢，必须

采用标准 EN 10219-1（冷弯性、可焊性）和标准 EN

10210-1（热成性）。

(2) 对于特殊应用情况，非重要部件及非承载部

件用的结构钢必须具备足够的强度和所需要的性

能（如冷弯性、可焊性）。这些钢材与承载结构、

部件之间的焊接缝不应影响到承载结构和部件。

(3) 如果由于大量根部完全焊接的单刃接头或

K 形接头，且在材料的全厚度方向隐含高压力反

应，在构件坚硬且/或十分厚的位置以及可能存在

焊接残余应力的位置，应采用全厚度特性已改进的

钢材。这通常为与特殊构建有关的情形。

(4) 如果需要证明全厚度方向的特性，应在最终

热处理情况下执行试验。不需要对厚度低于 25

mm 的产品进行试验。可以根据 EN 1993-1-10 计

算所需的质量级；应基于合适的标准（例如 EN

10164）执行试验。

(5) 至于内部缺陷，对全厚度特性有要求的金属

板和宽带钢至少应满足相关标准（例如 EN 10160）

和质量级 S2/E2 或同等级别中列出的要求。还应

通过超声波试验对塔状凸缘连接的所有凸缘金属

片进行试验，以确保未出现分层。

3.3.2.1.1 焊接结构的构件分类

(1) 为钢结构的不同构件选择材料时，应遵守下述标

准：

− 构件在结构中的重要性（故障后果、冗余）

−

载荷和应力级的特性（静态或动态载荷、残余应力、应力集中、相对于材料轧制方向的应力

方向等）

− 设计温度

− 化学成分（焊接适用性）

− 材料屈服和抗拉强度（计算条件）

− 材料的韧性（特定设计温度下的抗脆性破裂）

− 全厚度特性（抗层状撕裂）

应考虑抗腐蚀等其他特性（如果适用）。

(2) 根据构件的重要性、载荷型式和应力级，结构

可细分为以下部件类别：

(3) 特殊构件



IV – 第 1 部分 3.3 材料第 3 章

GL 2010 第 3-7 页

特殊构件对结构整体性至关重要，除了已计算出的应力级，还要暴露在相当恶劣的环境下（例如，由于构件和/或焊接头的几何形状而产生应力集中或多轴应力，或者由于金属板表面上的大量焊接头在全厚度方向产生应力作用）。

注意

例如，这适用于钢管塔的法兰盘以及力引入或反转

方向的厚壁点。

(4) 主构件

主构件承担结构完整性的任务，对使用安全性非常重要，承受与特殊构件同等的已计算载荷，但不承受上面提及的附加应力。

注意

例如，主构件可以是海上风机的塔壳体、主机和发

电机载波

(5) 辅助构件

所有不太重要的构件都为辅助构件，仅承受较小应力，不在上述“特殊”与“主”类别范围内。

注意

例如，辅助构件可以是非结构墙、楼梯、基座、电缆配件

(6) 按照第 3.3.2.1.1 节中第 2 段划分的构件类别应

在设计阶段确定下来，并在设计文档中指明。

3.3.2.2 铸钢

(1) 可以使用符合第 6 章和第 7 章要求的结构

和部件、符合 EN 10293 的等级为 GE200、GE240

和 GE300 要求的铸钢、以及符合 EN 10213-2 和

EN 10213-3 的等级为 GP240GH+QT 、

GP280GH+QT 、 G17Mn5 、 G20Mn5+N 和

G20Mn5+QT 要求的铸钢。假如有符合其他规范和

标准的铸钢，且其机械性能、可焊性、特定场合的

运用与上述钢材等级要求等效，则经过 GL 同意，

也可以使用。为此，可能会要求做一次适用性试验。

(2) 除非有其他要求，否则，铸钢的质量要求和

试验条件必须满足上述标准。此外，也应满足 EN

1559-1:1997 和 EN 1559-2:2000 中的规定。应在

与最低设计温度相符的温度下验证夏比冲击强度

（请参见第 3.3.1.1 节的第 4 段）。

(3) 还必须满足以下列出的条件：

– 如果是用于焊接设计的铸钢，以上提到的等级

的铸钢的碳含量不得超过 0.23%，铬钼含量的

总和不得超过 0.30%。制造商应验证每个熔融

金属的成分。

– 依据铸钢型式，供应的铸钢应经过规格化、硬化以及调质处理。

– 仅允许使用依据 EN 12681:2003 或 ISO

4993:2009（X 光探伤试验）、EN 12680-2:2003

或 ISO 4992-2:2006 （超声波试验）、 EN

1371-1:1997（染色渗透试验）和 EN 1369:1997

（磁力探伤试验）的高动态应力、质量等级为 3 的铸件。质量等级必须符合第 5.3.3.5.3 节的计算分析的假定值。

– 铸钢不得有瑕疵，以免影响其使用和加工。

– 仅允许依据获 GL 批准的规范去除焊接装配的失误或者修理焊件。应遵照第 3.4.2 节的要求来验证焊接车间及负责焊接工作的焊工的资质。

3.3.2.3 不锈钢

(1) 考虑到加工条件（比如焊接）及抗腐蚀性，

应该选择不锈钢。对于个别情况（例如，基于 GL

批准的规范，无法交付的情况），如果没有合适的

材料，可以选择符合 EN 10088（不锈钢）和 EN

10213-4（压力容器铸钢）要求的合适不锈钢。

(2) 只允许将耐晶体间腐蚀的材料用于焊接结

构。如果焊接铸件没有后焊接热处理，则只允许使

用那些抗腐蚀的铸钢，如含 Nb 的稳定铸钢或含碳

量不超过 0.03 % C 的铸钢。

(3) 也可以使用符合其他标准或材料规范要求的其他等级的铸钢，前提是其交付条件、热处理、化

学成分、机械性能以及焊接性能与 EN 10213-4 中

所述的铸钢级别等同，且有证据表明它们适于特定

应用情况。为此，可能要求进行首次适用性试验。

(4) 应符合第 3.3.1.1 节第 4 段的最低设计温

度限制。




第 3-8 页 GL 2 1

3.3.2.4 锻钢

本部分包含锻钢在生产和试验过程中的要求。也可

以从 GL 指南（第 2 章第 3 [3.3] 节第 1 部分的

第 II 条）获取有关选择合适材料的其他说明。

3.3.2.4.1 锻钢选择与标准

按照第 6 章和第 7 章选择的结构和部件用锻材和棒材，应适于应用并满足指定的最低要求。为此，可能需要进行首件的合适性试验。钢材应使用标准化名称来标识，并按照 EN 10083 中的要求选择；大截面的情况（如大于 100mm/250mm，请参阅 EN

10083），应依据 Stahl-Eisen-Werkstoffblatt（钢铁材料的数据表）SEW 550 或 EN 10250 第 1-3 部分来进行。更多其他选择适合材料的说明可以从 GL

指南中（第 2

章第 3 [3.3]

节第 1

部分的第 II条）获得。对于回火和硬化钢（例如制造大齿轮和

小齿轮），应用 EN 10083 和 EN 10084 标准；对于不锈钢，应用 EN 10088 标准。使用其他标准或者材料技术规范要求的锻材和棒材，只要其性能和上述标准中规定的一样，且有证据表明能够使用于特定的场合，也允许使用。为此，可能要求进行首次适用性试验。

3.3.2.4.2 生产过程

(1) 应采用电炉的吹氧炼钢工艺或 GL 认可的

其他工艺来制造锻钢，必须是脱氧钢。应 GL 要

求，应通知 GL 使用的炼钢工艺。应从铁锭的顶

部和底部切出多余部分，以确保铸件没有任何的有

害隔断。该条款包括将会削弱所需特性的所有异质

性特征。

(2) 如果有适量的机械加工余量，应尽可能将铁

块锻压，应用到完工部件的尺寸。为锻压最终形状

而过分机械加工（例如，切开核心区域）会削弱质

量特性，是不允许的。对于阶梯轴，必须尽可能使

用开槽大于 1/10 外径的轴颈、小齿轮和枢轴。对

于变形度，应确保核心锻压区域能承受足够的塑性变形。

(3) 除非另有批准，否则整体缩率至少应为：

– 对于由锭铁、锻铁块或锻钢坯制成的锻件，3:1，其中 L > D，1.5:1，其中 L > D

– 对于由钢材制成的锻件，4:1，其中 L > D，2:1，其中 L > D

– 对于通过缩锻制成的锻件，缩锻后的长度不能超过缩锻前长度的三分之一；如果初始锻压比

至少为 1.5:1，不超过缩锻前长度的一半

– 对于轧钢筋，6: 1。 L 和 D 分别指考虑中的锻件的长度和直径。部件

在合适心轴上滚压或扩张之前，由从锭铁或锻铁块

切割的断片制作的环形件和中空件必须已经正确冲

压、打孔或钻孔。

3.3.2.4.3 热处理

(1) 必须采用适当的方法对材料的所有锻件进行

热处理。执行热处理时，必须采用适当的炉子并进行有效的常规性保养。炉子必须有温度控制和温度

显示设备。炉子的尺寸应足以放入整个锻件，实现

所需的均匀退火温度。在锻件尺寸十分巨大的情形

下，如果炉子的尺寸不允许将整个锻件一次性放入，

则替代的热处理方法必须经过 GL 同意。

(2) 所有热锻件应在最终热处理之前完成。如果

锻件由于其他原因必须再回炉重新加热，则必须重

新进行最终的热处理。

(3) 如果锻件在最终热处理完成后经过热直或冷

直处理，则要求消除残余应力。

(4) 经过机械加工，锻件的横截面尺寸发生了较

大的改变，则可能要求对锻件进行充分的预处理，

使之硬化和调质。硬化和调质时的重量不得超过完

工时重量的 1.25 倍。

3.3.2.4.4 一般锻件质量

(1) 所有锻件不得有缺陷，即使是无关紧要的瑕

疵（例如薄片、裂缝、收缩孔、隔断、外围通风孔

和包含很多非金属物质）也不可以，以免影响使用

和加工。没有经过机械加工的锻件必须表面光滑，

适用于生产过程。

(2) 小的表面缺陷可以通过磨平或研磨处理掉。

应用磁力探伤试验或染色渗透试验来验证是否完

全去除缺陷。



IV – 第 1 部分 3.3 材料第 3 章

GL 2010 第 3-9 页

(3) 如果缺陷位于有限范围且发生在受低运转载

荷限制的点上，仅允许在例外情况下并征得 GL

同意后通过焊接去除缺陷。仅允许使用已获批准的

程序试验来去除焊接装配的失误或者修理焊件。应

满足第 3.4.2 节关于焊接车间及负责焊接工作的

焊工的资质条件。在开始此类焊接工作之前，应就焊接过程、热处理及试验范围与 GL 达成一致。

3.3.2.4.5 一般材料要求

在 IPE（请参阅第 1.2.2.5 节）范围内，对于承受高静态或动态载荷且对风机完整性至关重要的部件，应提交以下核查和试验证书。

(1) 化学成分

制造商应确定每一金属的化学成分，并提交相应的证书。该证书要说明金属的化学成分及材料所属的钢种。如果对成分持有疑问或无法证明证书与锻件之间的联系，则必须进行产品分析。

(2) 机械试验

拉力试验：

必须通过拉力试验来证明机械特性，以确定拉伸强度 (Rm)、上屈服应力（上屈服点）(ReH) 或 0.2 %

的试验应力 (Rp0.2)、伸长率 (A) 和缩减率 (Z)。

夏比冲击试验

如果标准中有要求，应执行夏比冲击试验。除非另

有指定，否则应通过夏比冲击试验对每锻件或试件

验证夏比冲击强度。

取样：

要从锻件中取样，通常应在锻件外围的取样区域锻一个样品下来。应选择样品的位置、形状和尺寸，务必达到与承受高动态应力的部件区域相似的形成速率和冷却速度。通常仅在经过最后的热处理，

才可以从锻件上分离取样区域。此时，不必考虑随后的应力消除。如果生产原因不利于取样，也允许过早分离。此时，必须对锻件和取样区域一起进行热处理。

与本规定不同，在系列锻件生产中，样品可以从其

他符合要求的剩余锻件中获得，或者从锻造样品中

分离；但前提是它们必须与试验中的相关锻件属于

同一炉号，经过同样的热处理。对于取样的选择，

试验批次尺寸在运用的标准中已有规定。

所有截取的样品，必须用同样的横截面变形度来锻

造，这些横截面是锻件典型截面的代表。所截取的

样品必须具备足够的尺寸，以便为任何试验及重复试验提供必要的取样。

必须标记所有试验样本和样品，以便与所代表的

锻件或批量试验明确相关。

可以从样品中按纤维分布图象的纵向、切向或横向

方向提取试样。

Fig. 3.3.1 样品位置

试样在热处理区域横截面的位置应符合下列要求：

应从表面 1/4 直径或（墙）厚度处开始提取样品

（但最大不能超过 80 mm）到较远相邻表面的相

应距离处。

非破坏性试验

如果有要求，应由制造商和/或后处理车间执行非

破坏性试验。

如果要求进行表面裂纹试验，比较有效的方法是采

用磁力探伤方法，但奥氏体钢除外。试验通常在锻

件上进行，这些锻件都经过了最后的热处理，如果

可以，这些锻件经过了机械加工。如果使用电流，

则必须注意不会有接触电极造成的渗漏点。工件表面的有效切向场强度至少为 2 kA/m (25 Oe)，但不

得超过 5 kA/m (62.5 Oe)。

除非特殊情况（和奥氏体钢），也允许使用染色渗

透方法进行表面裂纹试验。必须参照制造商说明书

使用试验介质组合来完成试验，试验介质包含渗透

剂、介质清洁剂和显影剂。对部件执行喷沙或喷丸

横向试样横向试样

纵向试样




第 3-10 页 GL 2 1

强化处理之前，必须使用染色渗透方法执行表面裂

纹试验。

对于超声波试验，应采用 EN 583 的普通规则。当

部件只有简单的几何外形，最好执行超声波试验，

待试验的部件至少要经过规格化。假如部件的形状和尺寸允许，超声波可以轴向和径向探过。根据

EN 583-1:1998，必须列出并向制造商提供试验相关

的技术数据（例如，方法、运用型式、试验探头、

仪器调整、记录开始时刻、误差等）。根据 EN

473:2008-09，必须证实实验人员的资质。根据 EN

583-1:1998，公司应准备一份包括对读数评估的超

声波试验报告。

表面抛光与尺寸的要求

制造商应检查每个锻件的表面抛光以及与尺寸公

差和几何公差的遵从性。应清洁锻件表面，为核查

做相应准备并除掉表面缺陷。除非提交粗加工条件

的部件，其他情况下都应达到上述条件（如果需

要）。

3.3.2.5 铸铁

(1) 根据要求的机械性能，对于符合第 6 章和第

7 章要求的结构和部件，可以使用依据 EN

1563:2005 的球墨铸铁 (EN-GJS)。此外，也必须

满足 EN 1559-1:1997 和 EN 1559-3:1997 中的规

定。

(2) 对于重要动力传送部件及承受高动态应力的

部件（例如轮毂、集成轴承的齿轮箱架、主轴承箱

和机座等），如果没有其他证书，则不得选择断裂

伸长率 ≤ 12.5% 的铸铁（轴向厚度）。

(3) 应在与最低设计温度相符的温度下验证夏比

冲击强度（请参见第 3.3.1.1 节的第 4 段）。如果

最低设计温度下的夏比冲击试验不适用于所选的

材料，在征得 GL 同意后，可以通过替代评估程

序验证材料在最低设计温度下的适用性。

(4) 要测定微观结构，请采用 ISO 945-1:2009。

对于球墨铸铁的生产过程，必须确保由已从球体中

分离的 90% 的石墨组成 V 和 VI，并且球体尺寸

介于 3 到 7 之间（根据 ISO 945-1:2009）。对于

铁素体型式，金属原材料颗粒结构内的珠层体含量

不得超过 10%（根据 ISO 1083:2004）。

(5) 要使用符合其他标准或材料规范的其他型式

的铸铁，应征求 GL 同意。

(6) 为评估铸件质量，检查其内部是否存在裂纹，

应采用超声波等非破坏性试验（依据 EN

12680-3:2003）和/或 X 光探伤试验（依据 EN

12681:2003 或 ISO 4993:2009）。对于 X 光探伤试

验，应参照 EN 444 规定的对应最大壁厚来选择

X 光源。如果没有为超声波试验获得满意的后面板

或正确反射，则必须结合 X 光探伤试验来完成。

(7) 对于球墨铸铁制成的、且承受巨大动态应力

的部件，依据 EN 12680-3:2003（超声波试验）和

VDG 指示表 P-541 (Verein Deutscher

Giessereifachleute)，以及 EN 12681:2003 或 ISO

4993:2009（X 光探伤试验）、EN 1369:1997（磁粉

探伤试验）和 EN 1371-1:1997（染色渗透试验）必须满足相应的质量级别要求。这些要求必须符合第

5.3.3.5.3 节的计算分析的假定值。

(8) 通风孔上的裂纹（裂纹等级 A）、内含的非

金属物质 (B) 和内部收缩孔 (C)，在经过 X 光探

伤试验（也可参阅表 3.3.1）后，必须依据它们的

质量等级分类。依据 VDG 指示表 P-541，最差的

可接受质量等级为 3 级。由机械加工形成的残渣

(Z) 或收缩孔 (C)，绝对不得在高应力区域存在，

必须根据壁厚允许的缩减量使用机械办法去除。可

以单独评估（若适用）所有其他型式的裂纹，与 GL协商后可以采取相应的对策。

表 3.3.1 壁厚裂纹等级的分布、依据 VDG 指示表 P-541 EN-GJS 的 X 光探伤试验的质量级别

裂纹等级

质量级

别壁厚最大

100 mm

壁厚大 100

– 250 mm

壁厚大

250 – 400

mm

1A1、B1、

C1A1、B1、C2

A1、B1、

C3

2A2、B2、

C2A2、B2、C3

A3、B3、

C4

(9) 对于球墨铸铁制成的、且承受巨大动态应力

的部件，应根据 EN 12680-3:2003 设定指定要上报



IV – 第 1 部分 3.3 材料第 3 章

GL 2010 第 3-11 页

的质量级别要求。此处规定的最差质量级别为 3

级。

(10) 对于承受巨大动态应力的部件表面附件的裂

纹，应根据 EN 1369:1997（磁粉探伤试验）或 EN

1371-1:1997（染色渗透试验）设定指定要上报的质

量级别要求。此处规定的最差质量级别为 3 级。

(11) 去除用于测定机械特性、晶体与石墨结构以

及铸件质量的样品分离点或试样，这样方便正确记

录部件的典型特征，尤其是对于部件的高应力区域

更为有用。在许多情况下，必须指定部件中的不同

取样点。

(12) 应标记所有的样品分离点和试样以便清楚的

分配。相应的规范应提交给 GL。

(13) 试验结果应依据第 3.3.1.2 节的要求归档。

(14) 仅在具有已批准的工艺试验（例如已批准的

焊接工艺规程 (WPS) 和焊接工艺评定报告

(WPAR)）的情况下，才允许去除焊接缺陷和焊接

修理。应满足第 3.4.2 节关于焊接车间及负责焊接

工作的焊工的资质条件。在开始此类焊接工作之

前，应就焊接过程、热处理及试验范围与 GL 达

成一致。应在焊接过程的早期阶段通知 GL 这些信息。

(15) 不允许进行动态应力部件的混合焊接。

(16) 应符合第 3.3.1.1 节第 4 段的最低设计温

度限制。

3.3.2.6 铝合金

(1) 只能使用已获 GL 批准且适合特定用途的

铝合金。若适用，应提供合金适合焊接的证据。

(2) 考虑到槽口的疲劳强度和敏感度，与高强度

钢相比，铝材料要求更谨慎的设计和制造。

(3) 应采用正确的工艺和适当的防腐，防止接触

腐蚀（尤其是海洋环境条件下的腐蚀）。

3.3.2.6.1 可锻合金

(1) 铝合金的化学成分应满足欧洲标准 EN 573

的要求；机械特性应满足标准 EN 755-2 的要求；

半成品材料条件的定义应满足标准 EN 515 的要

求。

(2) 一般条件的公差和要求遵从性已在制造商的

责任中列出。

3.3.2.6.2 铸造合金

(1) 铝铸件和铝合金铸件的化学成分和机械特性

必须符合欧洲标准 EN 1706 中的指定值。

(2)

所有铸件不得存在任何内部和外部缺陷，即使是很微小的缺陷也可能削弱使用性和加工性。

(3) 如果要用焊接的方法去除缺陷，制造商应编

写一份焊接规范，且应征求 GL 的同意。此外，

如在铸件缺陷免除方面存有疑问，则应该由制造商

发起并按照各相关点执行非破坏性试验。已修复缺

陷以及可从铸件目测的关键区域应包含在试验中。

(4) 试验结果应依据第 3.3.1.2 节的要求归档。

3.3.3 纤维增强塑料 (FRP)

3.3.3.1 定义

(1) 纤维增强塑料是非均匀材料，由作为基体的

凝固反应树脂混合物和嵌入其中的纤维增强材料

组成。

(2) 反应树脂混合物由多种成分组成：反应树脂、

硬化剂和添加剂。

(3) 增强材料是不同材料的纤维，根据特定的用

途加工成不同的增强产品，可分为：

– 匀质的：增强产品含有一种材料的纤维。

– 非匀质的：增强产品含有不同材料的纤维，但是单层或单层中的各方向是同质的。




第 3-12 页 GL 2 1

(3) 层压板由树脂混合物制成的增强产品分层布

置而成。

(4) 夹层板由一个或多个内核组成，包含低密度材

料和增强材料层。

(5) 预浸料是预先浸透在反应树脂混合物中的增

强材料，无需再添加树脂混合物即可发生反应。

3.3.3.2 总则

(1) 加工对纤维增强塑料的性能影响非常大。基

于此原因，请遵照第 3.4.3 节中对制造商的要求。

(2) 无论可用性是否通过认可或者各成分的质量

是否得以确认（树脂混合物、增强材料、粘合剂等），

都应核查相应复合材料的性能是否与设计值相符。

3.3.3.3 反应树脂混合物

(1) 根据用途并按照相应要求，应区别层压树脂

和凝胶漆树脂。对于层压树脂和凝胶漆树脂结合使

用的情况，除非两者的基础树脂相同，否则应指明

两者的兼容性。

(2) 凝胶漆树脂用以保护层压板免受外界的破坏

和影响。固化状态下，要求凝胶漆树脂具有优良的防潮性、抗化学腐蚀性、防紫外辐射、适应海运和

工业环境，同时还要有高度抗磨损性、低吸水性和

高弹性。在有限范围内，唯一允许使用的添加剂是

触变剂和颜料。

(3) 层压树脂在使用状态下应有良好的注入特性

和润湿性，而固化状态下，应具有防潮性和高度耐

老化性。也可使用允许的添加剂和填充剂来获得这

些特性。

(4) 对于反应树脂混合物，所有的树脂添加剂（催化剂、加速剂、抑制剂、填充剂和色素）应与反应

树脂相互协调，且树脂添加剂相互之间也应互相兼

容，保证树脂的整体固化。应依据制造商的指导说

明，将添加剂仔细地分散在树脂混合物中。对于引

发固化过程的催化剂以及控制反应时间（有效时

间）和固化时间的加速剂或抑制剂，应依据制造商

的工艺指导使用。

(5) 对于环氧树脂，树脂和固化剂成分应完全混

合，以达到制造商的要求。根据规定，只允许使用

制造商指定的树脂/固化剂复合物。

(6) 室温下固化的所有系统（冷固化系统）应保持在 16 °C 至 30 °C 的温度范围，以实现符合要

求的固化。对于其他温度范围中固化的冷固化或者

热固化系统，必须按照 GL 批准的生产规范使用。

(7) 填充剂不得显著削弱树脂的特性。填充剂的

型式和数量不应导致树脂性能显著下降到正常性

能以下。总之，层压树脂中的填充剂重量比例不应

超过 12%（包括最大比重为 1.5% 的触变剂）。如

果制造商使用填充剂的量低于这个标准，则可以使

用。触变剂在凝胶漆树脂中的比重不应超过 3%。

(8) 颜料应具防风雨性，由无机色素或抗光氧化

的有机色素组成。这些颜料的最大允许使用量不得

超过制造商规定的数值；若没有规定，则比重不得

超过 5%。

3.3.3.4 增强材料

(1) 通常使用的增强材料包含玻璃纤维和碳纤维

的连续长丝以及芳族聚酰胺长丝，可分为以下不同

的形式：

– 粗纱：许多大致平行的纤维捆绑在一起，扭曲或者不扭曲。在喷射成型过程中，可使用粗纱的剪切段。

– 垫子：至少 50mm 长的连续长丝的随机

压层，通过粘合剂粘结在一起。

– 织布：并丝编织在一起，使用如亚麻、绸

缎、斜纹织物、棉缎等编织物的编织型式。材料和/或线数不同，都会引起弯曲和织物的不同。

– 纤维的混合：单向纤维层随机摞在一起、粘

合在一起，或用薄的并丝拼凑成垫子状。在各

自的层面上也许有不同的材料和/或不同的线

数。



IV – 第 1 部分 3.3 材料第 3 章

GL 2010 第 3-13 页

(2) 这些纤维应能保护涂层和/或改善涂层的粘

接性（玻璃纤维中的“尺寸”，碳纤维中的“磨光”，

芳族聚酰胺纤维中的“柔化剂”），与所需的层压树

脂匹配。为确保纤维与层压树脂之间具备足够的防

老化和防潮性，这些非常必要。

(3) 对于玻璃纤维，应优先考虑铝-硼-硅酸盐玻

璃（碱性氧化物含量小于 1%），例如依照 VDE

0334/第 1 部分第 4 节要求的 E-玻璃。其他型式

的玻璃，如 R-玻璃或 S-玻璃，如果合适，GL 也

允许使用。

(4) 对于玻璃纤维产品，需要进一步证明玻璃纤

维的平均细丝直径是否超过 19um（请参阅第 5.5.4

节第 13 段）。

(5) 对于碳纤维，如果没有更进一步的证明，则

不允许使用沥青基产品和“粗大纤维”产品。

注意

粗纤维是具有 48K 到 320K 股数的碳纤维，碳化

等级低于 99%。

3.3.3.5 芯材

(1) 应证实芯材适用于相关用途，不会影响层压

树脂混合物的固化。尤其对于硬质泡沫塑料，所允

许的材料温度不应超过层压树脂的固化温度。

(2) 如果下面列举的芯材以外的材料适用于相关

用途，经 GL 同意后也可以使用。

(3) 用作夹层板芯材或加强腹板的硬质泡沫塑料

应为闭孔结构，对层压树脂和粘合剂有高度抗性，

可抗老化性以及适应海运和工业环境。其他的要求

就是低吸水性和足够的原材料密度。

(4) 用作夹层板芯材的横切巴沙木应满足以下要

求。该材料应

– 砍伐后应立刻用杀菌剂和杀虫剂处理，

– 应均匀无菌，

– 砍伐后十天内烘干，

– 平均含水量为 12%。

由于横切巴沙木可以吸水，应完全密封在部件中。

3.3.3.6 预浸料

(1) 预先浸透在层压树脂混合物（预浸料）中的

纤维增强材料应满足其组成部件的要求。此外，树

脂含量不应少于 35%，而且在工作温度下要有足

够的粘合性。

(2) 对于预浸料，储存条件和保存限期应在外包

装上详细标明。预浸料一旦超过制造商规定的有效

期，即不能再使用，除非经过相应的试验验证其是

否适合继续使用。

(3) 类似的要求也适用于反应树脂中间层的增强

材料。

3.3.3.7 粘合剂

(1) 基于层压树脂混合物，（如果可能）应考虑优

先使用双成分反应粘合剂。

(2) 如果使用热固化粘合剂，不得超过粘结在一

起的材料的最大允许热应力。这同样也适用于单一

成分的热塑性粘合剂。

(3) 粘合剂应按照制造商的要求使用。应不影响

粘结在一起的材料，而且要具备良好的防潮性和抗

老化性。应尽可能降低温度对粘合剂强度的影响。

(4) 粘合剂应适合在相应部件的工作温度下使用

（请参阅第 5.5.2.2 节第 4 段和第 5.5.4 节第 8

段)。

3.3.3.8 材料的审批

(1) 要制造符合生产监督要求的纤维增强塑料部

件，则需要先让 GL 对使用的所有材料进行审批。

审批条件已在第 3.1 节中规定。如果其他权威机构

的审批试验范围满足要求，在 GL 同意后，也可

以接受。

(2) 生产部件之前，在上述情况下应递交必需的

材料批准。如果未进行所需审批或未完成所需审

批，在特殊情况下经过 GL 同意后，对于部件压

层所需的原材料，可以按照材料试验内容通过试验

获得其特性证明。




第 3-14 页 GL 2 1

3.3.4 木材

3.3.4.1 木材型式

可以使用符合 DIN 4074 标准的 S 13 级松木和

符合 DIN 1052 标准的质量等级为 I 的松木，或

者具有相同强度特性的木材，刨平后的层厚不超过

33mm。对于实木转子叶片，板宽不得超过 22cm。

3.3.4.2 材料试验和审批

(1) 木质转子叶片的制造商使用的所有胶水和涂

层部件、所有木材防腐剂必须经过 GL 事先批准。

材料制造商或供应商必须经过 GL 的批准。

(2) 如果通过 GL 监控下执行的试验或由 GL认可的独立试验机构出具的报告，证明材料满足

GL 的所有材料要求，即可通过审批。

(3) 在生产开始之前，必须提交证明材料。

3.3.4.3 胶水和粘合剂

(1) 木质转子叶片制造过程中所使用的胶水和粘

合剂必须与木材成分、木材防腐剂及涂层材料兼

容。在气候急剧变化时，胶水和粘合剂还可以抗老化和耐疲劳。

(2) 仅允许使用间苯二酚树脂胶水或环氧树脂。

且这些树脂应通过 DIN 68141 所规定的试验。

(3) 合成树脂胶水和粘合剂、它们的组成成分及

涂层材料一旦超过制造商规定的有效期，除非得到

制造商和 GL 的同意，否则不应再使用。

3.3.4.4 表面保护

表面保护可实现有效的表面防潮性。所使用的材料应具有高弹性、不渗水性和极低的蒸汽吸收性，还能有效地防紫外线辐射、抗老化、耐海运、热带和工业环境。此外，还应具有足够的抗磨损性。保证与木材成分和木材防腐剂兼容。纺织品插入物用于防止开裂。

3.3.4.5 木材防腐剂

使用之前，应根据 DIN 52179 证实木材防腐剂与胶水和粘合剂兼容。此外，还要确保与表面保护材料兼容。

3.3.4.6 机械紧固件

用于紧固木质叶片和轮毂的紧固件，应采用可保证长期使用的材料。如果使用金属部件，则设计时必须考虑这些部件与木材之间应力和张力的巨大差别。

3.3.5 钢筋混凝土和预应力混凝土

3.3.5.1 总则

(1) 以下小节适用于现场混合混凝土、预混混凝土和预制混凝土。

(2) 这里指的是有细晶体结构的无钢筋加固的承

载和支撑部件，以及有钢筋加固和预应力混凝土制

成的承载和支撑部件。

3.3.5.2 标准

(1) 应采用与混凝土结构相关的国际或国内认可

标准作为设计、计算、施工、生产和执行的基础。

(2) 以下是用于设计和计算的认可标准：

– EN 1992 (Eurocode 2)：混凝土结构的设计

(Design of concrete structures)

– DIN 1045-1：混凝土、加筋和预应力混凝土结构 - 第 1 部分：设计和结构 (Concrete,

reinforced and prestressed concrete structures –

part 1: Design and construction)

– 用于法兰验证：CEB FIP Model Code 1990

(3)

如果设计和计算混凝土结构时使用其他标准和方法，至少应达到上述标准的安全水平。如果未

达到所需的安全水平，应验证设计方案和计算方法

的安全性，并应征得 GL 同意。

(4) 以下是用于生产和施工的认可标准：

– EN 206：混凝土 (Concrete)



IV – 第 1 部分 3.3 材料第 3 章

GL 2010 第 3-15 页

– DIN 1045-2：混凝土、加筋和预应力混凝土结构 - 第 2 部分：规范、特性、生产和符合性

(Concrete, reinforced and prestressed concrete

structures – part 2: Specification, properties,


– EN 10080：混凝土加固钢材、可焊钢筋 (Steel

for the reinforcement of concrete, weldable

reinforcing steel)

– DIN 488：加固钢筋、等级、特性、标记

(Reinforcing steels; grades, properties, marking)

– EN 10138：预应力钢 (Prestressing steels)

– DIN 1045-3：混凝土、加筋和预应力混凝土结构 - 第 3 部分：结构的完成 (Concrete,

reinforced and pre-stressed concrete structures –

part 3: Execution of structures)

– EN 13670：混凝土结构的完成 (Execution of

concrete structures)

(5) 应将设计、计算和施工过程中使用的相关标

准及其应用及时告知 GL ，并同 GL 进行协商。

(6) 建造、施工和架设过程中使用的材料应符合

设计和计算适用的标准。如果在施工过程中使用不

符合上述标准的材料，应验证其是否符合设计规

范。

3.3.5.3 混凝土原材料

3.3.5.3.1 水泥型式

水泥型式必须符合 EN 197 标准或者混凝土使用

地的相关国家标准或规范。对于国家标准，应验证

是否符合设计和计算所使用的标准。

3.3.5.3.2

混凝土骨料

(1) 骨料必须符合 EN 12620 标准或者骨料使

用地的相关国家标准或规范的要求。应验证是否符

合设计和计算所使用的标准。

(2) 骨料不得含有对混凝土耐久性有害的物质或

对增强材料有腐蚀的物质。

(3) 按规定不能使用含有碱敏感性成分的骨料。

(4) 必须依据 EN 206 来选择骨料的最大颗粒

尺寸和粒度曲线。

3.3.5.3.3 添加水

添加的水不得包含有害物质，以免削弱混凝土的固着、固化和耐久性，不得含有对增强材料有腐蚀作用的物质。在欧洲，通常使用公共场所的饮用水来制作混凝土。

3.3.5.3.4 外加剂

(1) 只有经过试验证明混凝土外加剂不会对混凝

土的重要特性产生有害影响，也不会影响增强材料

的防腐性，才允许使用。在某些特殊情形下，GL 会要求对要生产的混凝土进行特定的适用性试验。

(2) 不得将氯化物、含氯化物或其他加快钢铁腐

蚀的材料添加到钢筋混凝土或预应力混凝土中。

3.3.5.3.5 添加剂

只允许使用不会削弱混凝土耐久性、也不会导致增强材料发生腐蚀的添加剂。

3.3.5.4 建筑材料

3.3.5.4.1 混凝土

(1) 混凝土的成分，须满足所有环保特性要求及

预制混凝土的要求，包括稠度、体积密度、强度、

耐久性及加固钢筋的防腐。应根据所采用的施工方

法，将混凝土成分调整为所需的可使用状态。

(2) 本指南建立在典型柱状耐压强度（28 天的强

度）f ck 的基础上。如果强度值超过混凝土所有可

能强度测量值的 95%，则数据可能是错误的（95%分位点）。应进行 95% 的置信度验证。

3.3.5.4.2 混凝土加固钢筋

(1) 本小节适用于混凝土加固钢筋，从线圈到毡

均用于混凝土结构的加固。




第 3-16 页 GL 2 1

(2) 混凝土加固钢筋的直径、表面特性、强度特

性和标记都必须符合相关标准（EN 10080、DIN

488）。如果要在混凝土加固钢筋上施焊，则仅允许

使用适用等级的钢筋（根据 DIN 488 第 1 部分）。

(3) 原则上允许在加固钢筋上施焊。在这种情况下，应在设计和计算时使用已焊接加固钢筋的 S/N

曲面(CEB FIP Model Code 1990)。按照 DIN 4099

或 DIN EN ISO 17660，由根据这些标准批准的车

间进行焊接

3.3.5.4.3 预应力钢和预应力工艺

(1) 本小节适用于混凝土结构中用作预应力部件

的钢筋、钢棒和钢网。

(2) 预应力钢的特性必须符合第 3.3.5.2 节中的

标准，必须有制造商的证书来证明。特殊情况下，

应提交有关钢筋成分、生产模式、应力-张力特性、

弹性限值、屈服点、拉伸强度、疲劳强度和延伸限

值的数据和试验结果。本文档也可以由相关权威机

构的证书所替代（例如欧洲技术认证 (ETA) 或德

国技术认证 (“Allgemeine bauaufsichtliche

Zulassung”)）。

(3) 对于预应力工艺（固定器、联轴器、水泥砂

浆管等），通常要求有依据适当标准的证书（例如

ETA 或 “Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung”）。

3.3.5.4.4 预应力系统使用的灌注灰浆 (1) 灌注灰浆由水泥、水和外加剂/添加剂组成，

通过密封部件并填充壳体内的所有空间，确保预应

力部件和附着结构之间的良好粘接，避免内部钢筋

遭受腐蚀。

(2) 按规定只允许使用波特兰水泥。通常使用公

共场合的饮用水来制作灌注灰浆。外加剂和添加剂

必须符合标准。

3.3.5.4.5 连接用灌浆

(1) 预置部件的连接用灌浆应满足计算所基于的

标准的要求（例如 Eurocode 2，尤其是柱形抗压强

度）。

(2) 建议使用由德国钢筋混凝土委员会 (DAfStb)

颁布的 DafStb 指南“灌浇混凝土和水泥浆的生产

与使用”[3.4]。

3.3.5.4.6 埋置钢筋部件用钢和预应力高张力螺栓

(1) 连接钢管塔与基座的埋置钢筋部件通常由符

合第 3.3.2.1 节中的标准的钢材制成。

(2) 预应力高张力螺栓应根据这些标准使用。仅

允许使用强度级别为 8.8 或 10.9 的螺栓。

3.3.5.5 混凝土的耐久性

(1) 为生产有足够耐久性的混凝土，如避免加固

钢筋受到腐蚀，并在混凝土结构的预期使用期限内

足以耐受所处的外界条件和工作条件，必须考虑以下因素：

– 选择合适的原材料，不含任何会削弱混凝土耐久性或导致增强材料发生腐蚀的有害成分。

– 选择合适的混凝土成分，以便：

– 满足针对环保和预制混凝土特性制定的标准，

– 可以浇注和压紧以形成致密的外层，

– 抵抗内部影响及

– 外部影响，例如环境影响。

– 机械特性的冲击

– 对环保混凝土进行混合、浇注和压实，可以促使原材料均匀分布，不至于分离，确保混凝土实现致密的细晶体结构

– 混凝土固化，尤其使得靠近表面（覆盖层）的

部分达到混合物期望的特性

(2) 有关设计中环境条件定义的信息，可以从

EN 206 获得。

(3) 对于以上所有因素，建筑商、分包商或供应

商应在各自相关的责任范围内按照各自内部监督

（产品控制）部分的内容加以控制和验证。



IV – 第 1 部分 3.4 生产和试验第 3 章

GL 2010 第 3-17 页

3.4 生产和试验

3.4.1 总则

(2) 制造商应确保使用经过认可和审批的生产过

程，并确保遵守认证和审批所依据的基本条件。

3.4.2 焊接

3.4.2.1 工作必备条件

(1) 有关以下部分的详细信息，[3.2] 中已提供。

此外，焊接车间必须遵守第 3.2 节中提到的认证风

机零件的要求。

(2) 从事焊接的企业需要认证机构的批准。根据德

国建筑法，需要符合 DIN18800-7 标准的焊接资格

认证。为了确保有能力胜任焊接工作，从数量和范

围上，公司应拥有合适的车间、设施、机器和部署。

例如，这也包括专门用于焊接接缝的机器和设施、

安全操作焊接的机器和设备、焊接填料和辅助材料

的储存和烘干设备、预热和热处理设施、试验设备

和材料以及露天焊接的气象保护。

(3) 对于装配和焊接，建议使用能确保部件尺寸精

度的工具。这些工具应能轻易接近焊缝并在最有利的位置处焊接。

(4) 在焊接生产过程中，制造商的最低资质必须符

合 ISO 3832-2 的要求。根据构件和原材料的复杂性

和困难程度，GL 可能需要国际焊接工程师 (IWE)

资质或同等资质，以便在制造商现场进行内部焊接

监督。

3.4.2.2 焊工、焊接监督

(1)

依照第 3.3.1 节，只有通过相关方法的测试、通过 GL 认证或相关机构的认证并持有效测试证

书的焊工，才能完成部件的所有焊接工作。根据相

关标准（如 EN 287、ISO 9606），焊工测试应在 GL

或认可测试机构的监督下进行。与焊接公司无关联

的测试机构根据其他的规定或标准进行的同等焊

工测试也可能被认可。

(2) 焊工测试的有效期一般是两年。复试只针对

焊接工艺和初试的测试组进行。相关的初试文档应

按要求提供给 GL。复试包括初试的所有特征。如

果复试仅限于一定的标准范围内，那么最初的综合

初试也同样受到限制。只允许与综合初试一起扩大

范围。

(3) 任何承接焊接工作的公司，至少应长期聘用一名焊接监督人与一名代表。焊接监督人有满足生

产要求的培训技能和经验，并能提供专业资格认证

证明。依据焊接工作型式和范围，焊接监督人应有

专业焊工、焊接技术员或焊接工程师等资质。如果

焊接车间通过了 GL 认证，应自动汇报焊接监督

人员的任何变动。焊接监督人负责监督工作的准备

和执行。

3.4.2.3 焊接方法、焊接工艺试验

(1) 只有适合一般经验所获知或已在焊接工艺实验中证明的特定应用的焊接方法，才能被采用。

(2) 针对每个具体情况，以原材料、焊接方法和

应用范围为基础来决定试验、试样和样本的范围以

及焊接工艺实验要求的范围。

3.4.2.4 焊接填料和辅助材料

(1) 所有使用的焊接填料和辅助材料（如电极杆、

焊条/焊粉组合）应通过 GL 或相关认证机构的认

证。质量等级取决于焊接的原材料。

(2) 要选择焊接耗材，应考虑焊接的动态载荷。

(3) 也可以将焊接填料及辅助材料与焊接方法一

起进行试验和审核。但这种审核仅限于使用者的公

司，除非进行复试，否则有效期最长为一年。如果

在认证过程中明确说明，也可以使用同等质量等级

且已获 GL 批准的其他同类材料，代替已试验的

焊接填料和辅助材料。

3.4.2.5 焊缝设计

(1) 从开始设计阶段就应规划好焊缝，便于在生产

和所需的试验期间实现，确保焊接过程、焊接位置

最有利。关于这点，必须保证尽可能减少加工后留

在部件内的内应力和变形。应避免焊缝之间的小间

隙及局部焊接过于集中。

(2) 对于冷加工区的焊缝，应满足最小弯曲半径

（如根据标准 DIN 18800）。

(3) 应规划对焊接头（如面对焊、单或双 V 对焊）

以及角焊或交叉焊接（单或双斜面焊接），使板或轮廓整个横截面的焊接连贯。最后，按照国际标准

（如 DIN EN ISO 9692），根据板厚以合适的缝隙




第 3-18 页 GL 2 1

角、足够的空气间隙和尽可能小的根面，为部件准

备合适的焊缝型式。

(4) 根据焊接方法，在焊接压盖焊道前通常在根部

的背面上开槽。焊缝的具体形状要求通过 GL 认

可；如有必要，焊缝的形状通过焊接工艺试验来决定。

(5) 角焊缝接头应尽可能两边连续。焊缝厚度取决

于特殊载荷，按规定通过计算来验证。A-尺寸不能

超过 0.7•t（其中 t 为较小截面的厚度）。除了壁和

类似轻薄部件的情况外，角焊缝厚度不能小于

3.0mm。

(6) 搭接接头应只用于相对较低强度的部件上，如

果可能，只与主应力方向平行。搭接宽度至少为

1.5•t + 15mm，其中 t 是较薄板的厚度。角焊应满足上述要求。格子结构中栅间的接缝，应满足 DIN

18800-1 的要求。

3.4.2.6 执行和试验

(1) 在焊缝周围的区域，部件应保持清洁和干燥。

焊接前，应除去污垢、铁锈、熔渣、油脂、油漆（除

了预涂底漆）和灰尘。即使金属板、截面或部件在

焊接前使用了防腐的预涂底漆，也不会损害焊接缝

的质量。预涂底漆材料应通过 GL 或相关焊接认

证机构的认证。

(2) 预备部件和将它们组装在一起时，请小心保

养规定的接缝外形和底面（气）缝隙。当底面缝隙

略微超标时，可通过在焊缝侧翼焊接的方法来减小

间隙。不能在间隙中焊接插入物或者金属丝。更大

的缝隙则通过焊接足够大的带状板或型材来封闭。

(3) 应正确地排列板和截面，特别是在被横向构

件中断的接缝。允许的边缘不匹配的最大值是金属

板或截面厚度的 10％，最多为 3mm。GL 要求更

严格的公差，例如疲劳强度的原因。

(4) 焊接过程中，应保护工作区不受天气影响。

低温（小于 5ºC）时，应采取适当措施确保焊接顺

利进行。当温度低于 -10 ºC 时，停止焊接。应避

免快速冷却；如有必要（例如根据材料型式、部件

厚度、环境温度），焊接前应进行预热。

(5) 应在最有利的焊接位置进行焊接。选择适合

的施工和焊接顺序，以使零件尽可能地减小收缩阻

力和收缩应力。

(6) 焊接时，应注意达到均匀渗透、完全熔接且

接缝面均匀无突变，使焊缝到原材料平滑过渡。在

多道焊接中，应仔细除去前次留下的渣孔。不能再

次焊接裂缝（包括有裂缝的点焊）、大气孔、渣孔

等，应除去它们。

(7) 只有征得 GL 同意，才能对材料和工艺中的

主要缺陷进行修复。轻微的表面缺陷应尽可能地通

过浅磨的方式去除。较深的缺陷应彻底地加工并重

新焊接。在有裂缝的情况下，如果不要求全部或部

分地更换部件，则经过 GL 同意，可以焊接裂缝，

用合适的试验方法清楚确定焊接长度和路线。应对

裂缝进行机械加工直至末端，然后焊接。

(8) 应通过严密的内部监控来保证符合要求、无

缺陷和完整的焊接。生产和架设中实施设计相关要

求的过程中，GL 会一次性核查焊接工作（请参阅

第 1.2.2.5 节/型式认证）；如果在完成最后核查过

程中可以，在制造过程中通过随机抽样来核查焊接

工作（请参阅第 1.2.3.5 节/项目认证）。GL 可能

会拒绝没有完全监控的部件，并且要求在成功监控

后重新提交，如有必要，要求公司采取纠正措施。

(9) 如有疑问，GL 会要求对重要部件执行额外

试验（如执行非破坏性实验以证明无缺陷焊缝的质

量）。GL 单独为每种情况规定试验的型式和范围。

(10) 根据表 3.4.1 应用非破坏性实验和核查的范

围。应就焊接分类征得 GL 的同意。

表 3.4.1 焊接的非破坏性核查和实验的最小范围

类别特殊 / 主结构焊接次要结构焊接

连接型式RT UT MT RT UT MT

对焊 10 %2 100 %2 10 % spot spot spot

Ｔ型连接（焊透）

–– 100 % 100 % –– spot 5%Ｔ型连接 –– 3 100 % –– –– spot

角焊 –– –– 10 % –– –– spot

1 所有在使用时无法达到或难以检查的焊接，都可以对其完整长度进行非破坏性实验

2 如果焊接厚度达到30mm，可以用X光探伤试验 (UT) 代替超声波探伤试验 (RT) 达到

100%的量

3 如果在高应力区域允许部分渗透T 型连接，要求通过超声波探伤试验确定未完成的尺寸和

焊接坚固性




GL 2010 第 3-19 页

(11) 根据 DIN EN ISO 5817，所有焊接应满足质

量级别 B 的要求。相应地，应使用 EN 12062 或

同类标准定义符合其他标准的其他质量级别。

(12) 如果要执行冲击试验，实验中切口试片的样

品位置应参考 [3.2]。在 [3.2] 中，图 1.3 和 1.4

显示根据热量输入、金属板厚度和焊接准备确定的

样品位置。

3.4.2.7 焊接后处理

(1) 如果通过焊接后处理提高疲劳寿命，则不能对

焊接的机械属性产生负面影响。GL 可能要求对此

进行验证。

(2) 应保证质量控制。此外，必须百分之百核查

焊接后处理的影响。

(3) 焊接后处理程序的操作模式不能受腐蚀影

响。

(4) 应核查并试验焊接后处理程序有效性的证

明。

(5) 如果 GL 接受焊接后处理程序，计算疲劳寿

命时可以考虑该程序的正面影响。

3.4.3 复合纤维增强塑料

3.4.3.1 制造商要求

(1) 所有车间、储藏室及其的操作设备应符合国

家法律、法规和标准的要求。制造商有责任无条件

地遵守这些要求。

(2) 通过严格地将生产区域与其他车间及储藏室

分开，尽可能降低复合材料被污染的危险。层压车

间只能存放两天内要加工的材料。

(3) 进行层压和粘胶工艺时，仅在车间内安装有灰尘收集器时，才能有限使用可产生灰尘的机器。

在这种情况下，必须排除灰尘对产品质量的影响。

除非制造商能确保涂漆或喷涂作业不会影响层压

质量，否则，层压车间不得进行这些作业。

3.4.3.2 层压车间

(1) 层压车间应该是完全密闭的空间，能够加热

并配备通风排气设备。在层压工作和固化过程中，

按规定环境温度应保持在 16°C～30ºC，最大相对

湿度应保持在 20％RH～80％RH。如果层压树脂

或粘合剂制造商已经指定了其他加工温度，则按说

明应用。

(2) 提供温度记录计和湿度记录计，用来监测气

候条件，这样就能随时直接地读出气候条件。设备

的安装位置应征求 GL 同意，其数量和布局取决于操作条件。设备应具备有效的刻度标记，气候条

件记录至少保存十年，并按要求提交给 GL。

(3) 提供通风排气设备以消除材料污染损害，例

如，从压层中提取出不可接受的溶剂量。

(4) 工作场地的照明要采用合适方式。采取预防

措施来防止层压树脂的控制固化受到阳光或灯光

影响。

(5)

层压车间要有足够的尺寸（房屋面积和房顶高度），以便接近部件，使生产过程顺利进行。

3.4.3.3 储藏室

(1) 层压树脂混合物和粘合剂应根据制造商的说

明储存，应连续记录储藏室温度。

(2) 预浸料应根据制造商的说明储存到特殊的冷

藏厢内，温度应连续记录。

(3) 增强材料、核心材料、填料以及粘合剂应储

存在密封容器内，避免因尘土、温度、湿度等因素影响质量。对于暴露在湿气中的湿敏材料，应储存

于有湿度连续记录的空间内，且短期内湿度不能超

过 70％RH 或 80％ RH 。

(4) 储存时应采取合理安排方式，使制造商规定

的材料名称、储存条件和最大储存期限（有效期）

处于便于查看的位置。应为超过储存期限的材料做

上标记以限制使用，并将其尽快地从库房中转移，

或将其保存在极易分辨的禁区。

(5) 应及时将要加工的材料量送到加工车间，确保所有材料在未开箱时温度即可达到加工温度

(ΔT ≤ 2 °C)。

注意

为了确保不达到露点，温度调整是必要的。

(6) 从仓库中移走并开箱的材料只有在特定的情

况（例如热固化预浸料）下，才能返回到仓库中。

在这种情况下，应清楚标明包装箱。




第 3-20 页 GL 2 1

3.4.3.4 加工要求

(1) 如果安装在风机外部或内部的转子叶片、轴

或其他部件由 FRP 制成，并且已提交风机的项目

认证申请，则作为原则，只将 GL 批准的材料用

于生产。除了选择适合且已批准的材料外，还应特别关注对产品性能有重要影响的加工处理。

(2) 开始生产前，制造商应确信材料可以组合使

用并适用于预定过程。

(3) 对于树脂混合物的准备和加工，除了本指南

外，还应遵守材料制造商的说明以及适用的任何其

他规定，如相关安全机构的规定。

(4) 混合树脂与反应剂时，应使混合物均匀分布。

尽量避免进入空气，以免影响产品质量。真空条件下必须对树脂混合材料进行排气处理。

(5) 如果将硬质泡沫塑料用做核心材料，则应预

先进行排气，如有必要，还要执行回火处理。特别

是对于有槽芯材，应确保在加工过程中实现验证范

围所基于的材料性能。

(6) 生产过程中，不能超过制造商指定的混合树

脂复合材料的处理时间。如没有这方面的信息，通

过初步试验确定罐装时间，然后与 GL 协商确定

处理时间。

(7) 本指南不可能覆盖每个生产过程的所有细

节。如果与指南中本部分的规定不同，请与 GL 协

商。

(8) 开始碾压以前，模具表面应涂上足量的脱模

剂，达到计划的加工温度。表面应该干燥无尘。脱

模剂中不能含有硅树脂。

3.4.3.5 铺层

(1) 如果表面通过凝胶漆来保护，则根据生产规

范使用适当的工艺，使树脂层保持均匀的厚度。

(2) 必须验证凝胶漆/加筋垫层设计和应用顺序/

工序能否提供凝胶漆与结构层压材料之间的层间

粘附。因此，如果第一层已形成凝胶但未完全固化，

应尽可能使用凝胶漆。为此，将使用低表面重量和

高树脂含量的加筋垫层（例如玻璃纤维最大重量为

300 g/m²，其中玻璃占 35% 的重量）。

(3) 根据批准的生产规范铺层。应对加筋垫层执

行充分地除气和压缩以获得要求的纤维含量。应避

免树脂过多。

(4) 在第一步中固化的材料最大厚度由最大允许

热量决定。在真空灌注情况下，通常决定性的因素是仍可以完全排气的最大层数。

(5) 如果层压工艺在广泛使用冷固化树脂的情况

下中断超过了两天，为获得一个能充分粘结的表

面，应使固化层表面变粗糙并进行清理。特殊情况

下应放弃制造商的说明（如使用聚脂树脂和表面成

型添加剂时）。

(6) 不同层厚间的过渡是逐渐发生的。复合层步

长 L [mm] 的最小值与厚度 d [mm] 和平均破坏

应力 S [N/mm²] 间的关系由以下公式决定：

L = (S/10 N/mm²)*d

该公式仅适用于表面重量达到 1300 g/m² 的复合层。如果表面重量高于上述值，则需要提供单独的证明。

在靠近叶根的区域，通常允许使用较低的步长。

如果加筋垫层的附加或剪切是不可避免的（如在复杂模制的情况下），切边应重叠或应提供增强带。

在层压对接或接缝区，任何加筋垫层至少要以上面为步长指定的值重叠。

不允许在同一位置出现多处重叠或对接（例如，不超过相应位置总层厚的 20%）。

(7) 在夹层结构与实体层的过度区，核心材料锥

形处的坡度最大为 1:3。

核心材料的锥形取决于载荷大小和方向。在主荷载方向，根据局部的张力等级，核心材料的锥形介于

1:3 和 1:10 之间。在与主荷载方向垂直的方向，

根据横向的张力等级，核心材料的锥形最大介于 1:3 和 1:5 之间。

(8) 平行或插入的衬套应保持干燥无杂质。其粘

结表面应经过适当地预处理 (请参阅第 3.4.4.2 节

第 1 段)。

3.4.3.6 固化与回火

(1) 树脂和粘合剂充分固化后，才能从模具中移

出部件。要求的固化时间由脱模时产生的力、固化




GL 2010 第 3-21 页

温度和树脂决定。固化时间可以通过试验来验证并

整理归档。

(2) 在压力下固化的树脂系统，应按照制造商的

说明或以前的调查结果来处理紫外线辐射和/或温

度增加情况。

(3) 固化后，部件将立即接受高温下的二次固化

（回火）处理。允许的最高温度由部件中的材料（例

如 PVC 泡沫）决定，但不能超过结构树脂的热变

形温度。没有进行后续回火处理的冷固化系统应在

固化条件下储存 30 天。如果相关制造商的二次固

化说明适用，或者有确认的二次固化试验值，可以

在 GL 允许的情况下缩短该期限。

3.4.3.7 密封

(1) 没有表面保护的层压表面在固化/回火后，应

使用合适的介质进行密封。特别要小心保护剪切边

缘和胶接处，防止外来介质（如湿气）渗透。

(2) 使用的密封材料既不能影响层压的特性，还

要适合部件的预期用途。

3.4.4 胶接

3.4.4.1 胶接

(1) 对于每种具体情况，除非有可用的类似经验，

通常情况下都会通过试验来验证承载部件的胶接。

注意

特别在使用高触变粘合剂的情况下，应事先证明其

在生产过程中的适用性。

(2) 对于承载结构的胶接，应编写生产和试验规

范。尤其是要定义胶层厚度的标称值和公差，以及

允许缺陷的最大尺寸和程度。在胶接的计算验证过

程中，应考虑胶层厚度、公差及允许缺陷的最大尺寸和程度（请参阅第 5.5.6 节）。

(3) 只有特性已经确认的粘合剂才能用于粘结。粘

合剂不能对要粘结的材料产生任何负面影响。

(4) 应采取适当措施防止接触腐蚀（粘合线腐蚀）。

(5) 如果要粘结 FRP 部件且使用与层压系统不

同的树脂，则粘结前部件应完全固化。

3.4.4.2 装配过程

(1) 各种合成材料和金属表面的预处理见 VDI

2229 和 VDI 3821。

(2) 粘结在一起的材料表面应保持干燥，无脱模

剂（蜡、油脂、石油等）、杂质(灰尘、铁锈等)和溶

剂。尤其是在使用溶剂清洗时，应确保材料兼容和

通风充分。

(3) 对于要粘结在一起的所有表面，应提前通过

机械（粗研磨、喷砂等）或化学蚀刻来使之变粗糙。

必须除去对粘接过程有负面影响的粘结材料表面

上的层（如聚酯树脂的表面成型添加剂、FRP 中的

外层残余物或者铝氧化层）。

注意

一般来说，使用外层时还需要进行额外的粗加工。

如果使用其他方法代替粗加工，需要执行试验程

序。

(4) 根据制造商的说明处理粘合剂，填料比例不

能超过允许限制。混合粘合剂时，应使混合物均匀

分布。尽量避免进入空气，以免影响产品质量。真

空条件下必须进行排气处理。

(5) 对要粘接的材料使用粘合剂时，粘合剂应均匀分布，尽可能避免产生气泡。如果使用高触变粘

合剂，则建议对粘结面使用相应的纯树脂薄胶衣。

注意

很多情况下，可以使用特殊的相配底漆增加粘结强

度。对于在以后的使用中会受环境影响的粘接接

头，强烈建议使用这些底漆。

(6) 涂好粘合剂后，材料必须立即粘接在一起并

固定在适当位置。

(7) 粘合剂未完全固化前，粘合点不得承载任何

重量（请参阅第 3.4.3.6 节的第 1 段）。对于使用

热固性粘合剂的所有粘合点，建议执行后续的回

火；如果使用冷固化粘合剂，按规定必须进行回火

（请参阅第 3.4.3.6 节的第 3 段）。

(8) 固化后，应采用合适方式保护粘合点，避免

外来介质（如湿气）渗透。




第 3-22 页 GL 2 1

3.4.5 FRP 制造监督

3.4.5.1 总则

(1) GL 在监督 FRP 部件的制造过程时，需要车

间认证（请参阅第 3.1.4 节）和材料审批（请参阅第 3.3.3.8 节）。

(2) FRP 部件的制造监督过程包括原材料的质

量控制、生产监督及整个部件的质量核查。

(3) 制造监督过程中，内部监督和外部监督是有

区别的。本指南中，外部监督意味着 GL 或 GL 认

可机构对内部监督和部件质量进行定期的随机抽

样核查。

(4) GL 保留未经通知即核查工作的权利。制造

商应允许 GL 的代表进入所有的制造、储存和试验场所，允许其检测可行性生产和试验文档。

(5) 如果生产系列部件的制造商具有认证的质量

管理体系，外部监督通常仅限于按规定的时间进行

例行核查。

(6) 对于拥有已通过 GL 评估的生产和认证文

档的公司而言，如果超出了第 3.4.5.1 中第 5 段中

的要求，并已就生产更改、生产偏差和生产需求等

征得了 GL 的同意，则 GL 将指定一位专家负责

生产过程中的监督和通报工作。

3.4.5.2 进厂核查

(1) 制造商通过核查文档的方式验证材料的特性

值和性能。下面列出了根据 EN 10204 (ISO 10474)

最低要求应提供的核查文档：

EN 10204-2.2 纤维产品、凝胶漆树脂、涂料

EN 10204-3.1 层压树脂、预浸料、芯材、粘合剂

(2) 进厂核查过程中，至少应核查货物是否有损

坏，与证书中的细节要求是否一致。应通过随机抽样来核查材料值。

(3) 货物应根据制造商和本指南的要求存放。

3.4.5.3 生产监督

(1) 生产过程细节将在规范中列出，规范中还包

含部件生产和试验的样品文档。应明确规定生产和

质量控制部门的任务和责任。

(2) 随着生产的进行，在指定文档的基础上，每

一个生产步骤都必须有专门负责人签字。

(3) 负责生产的人员应根据自己的工作任务接受

培训，并在专业合格人员的监督下工作。对于胶接，

生产车间需要证明生产中至少有两名工作人员接受过合格组织提供的胶接培训。此外，从事胶接生

产的人员应接受过相应的培训。

(4) 生产文档中应提供组件使用的材料批号，以

便在需要时能够追溯到生产商。生产过程中应立即

核查层压板中纳入的加筋垫层，并指明纤维方向。

(5) 对于每一批反应树脂混合物，都应取样进行

试验。如果使用搅拌机，至少应从每个连接过程中

提取一个样品（不超过一个小时的中断时间可以忽

略不计）。这同样适用于搅拌机或任何混合物组件的任何变化。核查样品的连网度，并将结果记录下

来。

注意

建议保留样品的储存期限至少为保修期。

(6) 按照 GL 要求，并行生产大约 50×50cm 的

参考层。这些参考层将用于确定强度计算所基于的

材料值。

3.4.6 木材加工

3.4.6.1 木质转子叶片的制造

3.4.6.1.1 总则

(1) 除了选择合适且经过批准的材料外，其加工过

程也特别重要，因为该过程对产品性能有重要的影

响。

(2) 在部件的准备和加工过程中，应综合考虑本指南、原材料制造商的说明、相关安全部门和雇主责

任保险协会的要求。

(3) 本指南不可能覆盖每个制模和生产过程的所

有细节。如果与本指南规定不同，请与 GL 协商

(4) 生产过程细节以核查表或施工过程单形式列

出，其中都必须附有样品的质量手册。这些核查表

或施工过程单都必须有相关责任人签字。




GL 2010 第 3-23 页

3.4.6.1.2 模要求除了较高的尺寸精度外，层压木质转子叶片模具应达到足够的硬度，避免制造过程中导致严重变形。在将子结构粘结在一起时，应提供相应设备以确保

完美的粘接。

3.4.6.1.3 准备木材 (1) 为确保成材满足 DIN4074-1 的 S13 级或者

其他条例规定的同等质量标准，应对木材预先分

类。

(2) 进一步加工之前，应确定平均含湿量，其值应

该为 10 个典型随机抽样的平均值，即 10 % ± 2

%。任何情况下，单个样品间的含湿量变化不得超

过 4 %。

(3) 当木板被加工成实木转子叶片时，通常通过室

内烘干达到规定的含湿量。如果模具制造商所用的

木板在干燥条件下供货，储存时其含湿量不得超过

规定的公差。

(4) 为实现良好的粘接一致性，所有板边都要刨

平。不允许将未刨平的木板用于粘接。

(5) 一旦木板被刨平，就要进行次级分类，可切除

个别缺陷区域。

3.4.6.1.4 层板的建立和粘结

(1) 木材刨平后，应尽快进行粘结，防止粘结表面

出现污垢，以及因随后的收缩或膨胀导致变形。

(2) 加工用的所有组件都应保存在室温下。调节房

间湿度以符合所需的含湿量公差。

(3) 确定层板的铺向时，应尽可能避免胶接处发生

开裂。根据 DIN 68140，应将单个木板间的纵向对

接头制造为载荷组 I 的鸽尾榫接头。这将确保分

层中的纵接头有充足的偏移量。

(4) 如果生产的横截面宽度超过 22cm，则每一层

将会有几个平行布置的木板，以便层内的纵接头之

间有充足的重叠。

(5) 加工胶合板时，允许对接或嵌接，要求小心处

理以确保层的接缝重叠。根据制造商的说明均匀涂

胶。为了获得同等高质量的胶衣，要求实现涂胶过

程自动化。

(6) 胶水固化过程中，应对粘结板施加一定的压

力。应遵照制造商的说明。

(7) 将胶合板加工成木质层压板时，优先使用真空

处理。对于胶合板，部分壳体的粘接应该按照模具

的要求来进行。对于部分及半壳体，应借助合适的辅助设备使之置于理想的位置，以便获得精确的尺

寸精度。

(8) 粘结温度至少在 20°C。为缩短固化时间，也

可使用高达 50°C 的粘接温度。

3.4.6.1.5 木材防腐剂

将木板粘结在一起或生产半壳体时，任何孔洞都要用木材防腐剂处理。对于随后的机械加工区域，比如叶片和轮毂连接用部件的钻孔和打磨，也同样适用。

3.4.6.1.6 表面保护

(1) 待处理的木质表面应均匀无裂缝。对于较小

的表面缺陷，应通过适当方式来清除。

(2) 应依据制造商的说明加工和使用防潮材料。

要实现表面的有效保护，通常要求使用多个涂层。

(3) 对于 FRP 转子叶片，根据制造规定（请参

阅第 3.4.3.5 节第 2 段）纺织品插入物与表面涂层应该合为一体。

3.4.6.1.7 叶片连接

(1) 转子叶片与轮毂间的连接应精心设计，保证载

荷传递的可靠性。尤为重要的是要在设计过程中确

保木材、连接件和合成树脂（若适用）的差异得到

补偿。此外，必须对木质叶片、连接件和轮毂间的

连接加以有效保护，避免湿气渗透到木材中。

(2) 由于存在多种设计的可能性，本指南并没有对连接保护的通用要求加以说明。

3.4.6.2 木质转子叶片的制造监督

3.4.6.2.1 总则

(1) 木质转子叶片的部件特性不仅取决于原材料

质量，还取决于加工过程。并且，核查性能并发现

潜在缺陷的可能性在后期更加受限。因此不仅需要




第 3-24 页 GL 2 1

充分地试验原材料或成品，还要在生产过程中进行

连续监督。

(2) 在制造监督中，内部监督和外部监督是有区别

的。在本指南中，外部监督意味着对内部监督和质

量控制进行定期核查（请参阅第 3.1.4 节/车间认证）。

3.4.6.2.2 进厂核查

(1) 对于材料批准程序中规定的特性值和机械特

性的证明，必须由制造商在试验报告中提供。对于

木材，S 13 的分类必须由供应商以书面形式确认。

(2) 进厂核查时，应检查配套文档是否符合要求，

材料是否根据本指南的要求储存并记录在库存文

件中。

3.4.6.2.3 目测检查

在生产过程中和生产完成时，应目测检查部件。注意是否存在粘结不彻底、木材表面有缺陷等现象。

3.4.7 混凝土的制作和施工

混凝土的生产应遵照 EN 206 或 DIN 1045-2。混凝土结构的施工应遵照 EN 13670 或 DIN

1045-3。相关的重要步骤已在下面列出。

3.4.7.1 原材料的配料与混合

(1) 混合说明以书面形式提供，包括待制混凝土

混合料的原材料型式和数量的准确详细信息。

(2) 原材料按重量配料。

(3) 机械搅拌机对原材料进行搅拌，直到混合均

匀。

3.4.7.2 运输、浇注与压实

(1) 交付型式与混凝土成分应相配以防止分凝。

(2) 在基座和墙体模板上，应使用工作点正上方

的水落管端。

(3) 泵送混凝土的排放管不得有破损，以避免混

凝土流浆泄漏。

(4) 加固钢筋应紧紧包裹在混凝土中。

(5) 混凝土应完全压实。

(6) 应在开始凝固前确定各个混凝土部件。

3.4.7.3 固化

(1) 为了获得期望的混凝土特性（尤其在表面区

域），要求在关键阶段执行谨慎固化并采取保护措

施。

(2) 混凝土压实后，应尽快开始执行固化并提供

保护。

(3) 固化时，应防止因阳光和风吹导致混凝土过

早干燥。

3.4.7.4 冷热天气下的凝固

(1) 在寒冷天气和霜冻条件下，应在指定的最低

温度下浇注混凝土，且在一定时间内提供保护，避

免失去热量和水分。

(2) 不能将环保混凝土添加到冷冻混凝土中。冷

冻条件下不能使用骨料。

(3) 炎热天气下，应考虑太阳对环保混凝土的影

响（如遮蔽阳光）。

(4) 可以通过冷却骨料和加水来降低环保混凝土

的温度。

3.4.7.5 模板及其支架

3.4.7.5.1 模板

(1) 制作模板和箱体时，确保尺寸精确并充分紧

固，以防在浇注和压实时细小的混凝土灰浆从缝隙中流走。

(2) 应确定模板及其支撑结构的尺寸，以便在发

生硬化之前安全吸收所有可能产生的力。此外，还

要考虑对混凝土浇注速度和压实型式的影响。

(3) 如果采用滑模，应遵守该工艺的基本原则，

详情如记录表 “Gleitbauverfahren”（“滑模技术”；

Deutscher Beton- u. Bautechnik-Verein e.V.）中所述。




GL 2010 第 3-25 页

3.4.7.5.2 脱模

考虑到部件的荷载能力和抗变形能力，只有在混凝土达到足够强度以及固化时不再需要模板后，才能脱模。

3.4.7.6 质量控制

3.4.7.6.1 总则

(1) 有关根据 ISO 9001 应用质量管理体系的信

息，请参阅第 3.2 节。

(2) 本节内容包含规划和建造混凝土结构所必需

的最低控制措施。其中包括重要的措施、决策以及

与建筑规则、标准和认可的工艺说明相关的必需试

验。这些措施对能否满足指定要求非常重要。

(3) 为符合所需的建筑材料质量和工艺要求并对

质量和工艺加以控制，制造和施工监督包括所有的

相关措施。这包含目测核查和试验，还包含试验结

果的评估。

(4) 制造和施工监督包括：

– 适用性试验和控制方法

– 施工过程中的试验和核查

– 终检

如有必要，在施工开始前执行适用性试验，使用指

定的建筑材料、设备和制造过程，确保圆满完成计

划的结构。

(5) 根据以前的经验或通过进行试验来确保混凝

土材料的质量以及与原材料（例如灰泥）的兼容性。

(6) 只使用标准化的建筑材料。

(7) 所需的检查都汇总在表 3.4.2 中。

3.4.7.6.2 施工过程中的试验

(1) 总体要求：

– 必须连续监督建筑材料、结构中的固定装置和已安装设备的尺寸、特性和适用性。

– 应根据订货清单检查交付到工地的建筑材料和部件。

– 应将重要发现记录在案（如施工日志）以备查询。

– 根据要求的可靠性水平，可能需要额外的专项核查。

– 对于混凝土质量控制，EN 206 同样适用。

– 对于所有其他的建筑材料或材料，应提供当前有效技术文档的参考。

(2) 现场交付验收

– 对于掺水即可使用的混凝土的交付记录，EN

206 同样适用。

– 对于预制部件，交付记录应证明根据订货清单预制部件已经过生产、标记和处理。

– 对于加固钢筋，交付记录必须涵盖以下内容：

– 束状、卷状或在结构钢工程普通条件下的钢筋

– 型钢或焊接的加固钢筋底板

– 长度剪裁和弯曲

– 预制的加固钢筋

– 必须了解已交付的所有加固钢筋的来源和特性。

– 对于预应力钢和预应力设备，EN 1992（欧标

2）同样适用。

(3) 检查：

– 有关凝固前的检查，请参阅 EN 206。

– 插入预应力部件之前，应检查工件或工件到达现场后是否有任何损坏。

– 建议在开始预应力过程之前做一个总体检查，

检查整个预应力过程可否顺利进行。

– 针对在单个预应力步骤中采取的措施编写预应报告（千斤顶力、延伸、固定卡瓦）。

– 对于预加强钢，应核查和记录预应力与保护措施完成的时间间隔。

– 灌浆过程中，必须检查灌注压力、灌注灰浆注入是否有阻力、从泄漏点流失的灰浆量以及注入的灰浆量，还要抽取样品以核查密度和水分流失。如有必要，应检查灰浆的强度。




第 3-26 页 GL 2 1

表 3.4.2 制造和施工过程中的待检查项（摘自 EC 2 第 7 节）

3.4.7.6.3 符合性核查

(1) 通过符合性核查意味着遵照所有的措施

和决定，可以确保完全符合所有指定的要求、

标准和条件。这包括相关文档的完成。

(2) 有关混凝土的符合性核查，请参阅 EN

206。

(3) 对其他建筑材料的符合性检查应依据国

际标准，如果没有，则依据国家标准或认证。

3.4.7.6.4 完工结构的核查与维护

(1) 核查程序中应制定要在使用过程中执行

的特定检查。

(2) 使用和维护所需的全部信息应由整个结

构的负责人来处理。

项控制建筑材料和材料生产

施工程的控制

混凝土

原材料成分

生产

保混凝土环

固化混凝土

运输、浇注压实

固化

表面理处

模板和支架材料特性

硬度

装配、拆卸

曲面

偏转

基座

密度紧

混凝土（内部）上的边

表面抛光

加固材料定的原材料特性规

表面抛光

理与处储存

度剪裁长

装配、加固

重叠和

其他端接头

接焊

分层

混凝土保护层

预力应和钢

预力应齿轮

定的原材料特性规

表面抛光

预力应齿轮

预力应元件的平直度

灌注灰浆

理与处储存

度剪裁长

分层

加强预齿轮

加预强

灌注

部件、

制部件预 –––

尺寸偏差

曲面和偏转

与清的偏差订货单



2010版

规则和指南 V 工业用途 1 风发电机组认证指南

4 载荷定




GL 2010 第 3 页

目录

4.1 基础 ............................................................. ................................................................ ............................. 4-1

4.1.1 总则 ............................................................. ................................................................ ............................. 4-1 4.1.2 评估文档 ................................................................ ................................................................ .................. 4-1 4.1.3 设计方法 ................................................................ ................................................................ .................. 4-1 4.1.4 安全等级 ................................................................ ................................................................ .................. 4-2

4.2 外部条件 ................................................................ ................................................................ .................. 4-3 4.2.1 总则 ............................................................. ................................................................ ............................. 4-3 4.2.2 风机等级 ................................................................ ................................................................ .................. 4-3 4.2.3 风力条件 ................................................................ ................................................................ .................. 4-4 4.2.3.1 正常风力条件 ........................................................ ................................................................ .................. 4-4 4.2.3.2 极端风力条件 ........................................................ ................................................................ .................. 4-6 4.2.4 其他环境条件 ........................................................ ................................................................ ................ 4-11 4.2.4.1 其他正常环境条件............................................................ ............................................................... ...... 4-11 4.2.4.2 其他极端环境条件............................................................ ............................................................... ...... 4-11 4.2.5 电网条件 ................................................................ ................................................................ ................ 4-12

4.3 载荷计算 ................................................................ ................................................................ ................ 4-13 4.3.1 总则 ............................................................. ................................................................ ........................... 4-13 4.3.2 载荷 ............................................................. ................................................................ ........................... 4-13 4.3.2.1 惯性载荷和重力载荷........................................................ ............................................................... ...... 4-13 4.3.2.2 气动载荷 ................................................................ ................................................................ ................ 4-13 4.3.2.3 工作载荷 ................................................................ ................................................................ ................ 4-13 4.3.2.4 其他载荷 ................................................................ ................................................................ ................ 4-13 4.3.3 设计状况和载荷工况........................................................ ............................................................... ...... 4-13 4.3.3.1 发电（DLC 1.1 至 1.8）............................................................. ........................................................... 4-16

4.3.3.2 发电与故障发生（DLC 2.1 和 2.2）.................................................................... ................................ 4-17 4.3.3.3 启动（DLC 3.1 和 3.2）............................................................. ........................................................... 4-17 4.3.3.4 正常关机（DLC 4.1 和 4.2）..................................................................... ........................................... 4-17 4.3.3.5 紧急关机（DLC 5.1）...................................................... ............................................................... ...... 4-17 4.3.3.6 暂停（DLC 6.1 至 6.4）............................................................. ........................................................... 4-18 4.3.3.7 暂停与故障条件（DLC 7.1）.................................................................... ........................................... 4-18 4.3.3.8 运输、架设、维护和维修（DLC 8.1 到 8.2） .............................................................. ...................... 4-18 4.3.3.9 扩展设计状况的设计载荷工况.................................................................. ........................................... 4-19 4.3.4 载荷计算 ................................................................ ................................................................ ................ 4-19 4.3.4.1 总体影响 ................................................................ ................................................................ ................ 4-19 4.3.4.2 运行影响 ................................................................ ................................................................ ................ 4-20 4.3.4.3 塔架共振范围内的操作.............................................................. ........................................................... 4-20

4.3.5 载荷分项系数

........................................................ ................................................................ ................ 4-20 4.3.5.1 正常使用极限状态 (SLS) 分析中的载荷分项系数 .................................................................. ........... 4-20 4.3.5.2 极限状态 (ULS) 分析中的载荷分项系数............................................................ ................................. 4-20 4.3.5.3 特殊分项系数 ........................................................ ................................................................ ................ 4-20 4.3.5.4 地震期间的载荷分项系数.......................................................... ........................................................... 4-20

4.4 风电场设计条件 ............................................................... ............................................................... ...... 4-23 4.4.1 总则 ............................................................. ................................................................ ........................... 4-23 4.4.2 确定风力条件 ........................................................ ................................................................ ................ 4-23 4.4.3 确定电网条件 ........................................................ ................................................................ ................ 4-23 4.4.4 确定地基/土壤性质 .......................................................... ............................................................... ...... 4-24 4.4.5 确定其他环境条件............................................................ ............................................................... ...... 4-24 4.4.5.1 总则 ............................................................. ................................................................ ........................... 4-24

4.4.5.2 地震影响 ................................................................ ................................................................ ................ 4-24 4.4.5.3 腐蚀 ............................................................. ................................................................ ........................... 4-24 4.4.5.4 极端温度 — 寒冷气候...................................................... ............................................................... ...... 4-24




第 4 页 GL 2010

4.4.5.5 极端温度 — 炎热气候.............................................................. ............................................................. 4-24 4.4.6 风电场影响 .......................................................... ................................................................ .................. 4-24 4.4.7 复杂地形 .............................................................. ................................................................ .................. 4-24 4.4.7.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 4-24 4.4.7.2 定义 ............................................................ ............................................................... ............................. 4-24

4.4.7.3 风力条件 .............................................................. ................................................................ .................. 4-25 4.4.8 风力数据的比较 ............................................................. ............................................................... ........ 4-25

4.5 与载荷相关的控制和安全系统功能 .................................................................. .................................. 4-27 4.5.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 4-27 4.5.2 范围 ............................................................ ............................................................... ............................. 4-27 4.5.3 通过控制器模型说明执行 LRF 验证（替代方法 1）............................................................ ............. 4-27 4.5.3.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 4-27 4.5.3.2 评估文档 .............................................................. ................................................................ .................. 4-27 4.5.4 通过功能试验执行 LRF 验证（替代方法 2）............................................................. ........................ 4-28 4.5.4.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 4-28 4.5.4.2 控制器开发过程说明...................................................... ............................................................... ........ 4-28 4.5.4.3 试验 ............................................................ ............................................................... ............................. 4-28 4.5.4.4 评估文档 .............................................................. ................................................................ .................. 4-29 4.5.5 控制器从模拟阶段到现场风机的迁移............................................................... .................................. 4-29 4.5.6 系统版本控制 ...................................................... ................................................................ .................. 4-29

附录 4.A

4.A 坐标系 ........................................................ ............................................................... ............................. 4-31 4.A.1 叶片坐标系 .......................................................... ................................................................ .................. 4-31 4.A.2 弦坐标系 .............................................................. ................................................................ .................. 4-31 4.A.3 轮毂坐标系 .......................................................... ................................................................ .................. 4-32 4.A.4 转子坐标系 .......................................................... ................................................................ .................. 4-32 4.A.5 偏航轴承坐标系 ............................................................. ............................................................... ........ 4-33

4.A.6 塔架坐标系 .......................................................... ................................................................ .................. 4-33

附录 4.B

4.B 载荷评估 .............................................................. ................................................................ .................. 4-35 4.B.1 载荷工况定义说明.......................................................... ............................................................... ........ 4-35 4.B.2 结果说明 .............................................................. ................................................................ .................. 4-35 4.B.2.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 4-35 4.B.2.2 极端载荷 .............................................................. ................................................................ .................. 4-35 4.B.2.3 疲劳载荷 .............................................................. ................................................................ .................. 4-36 4.B.3 其他评估 .............................................................. ................................................................ .................. 4-36

附录 4.C

4.C 发电机短路 .......................................................... ................................................................ .................. 4-39

附录 4.D

4.D 用于介绍 S 级风机的设计参数 ............................................................... ............................................. 4-41 4.D.1 机组参数 .............................................................. ................................................................ .................. 4-41 4.D.2 风力条件 .............................................................. ................................................................ .................. 4-41 4.D.3 电网条件 .............................................................. ................................................................ .................. 4-41 4.D.4 其他环境条件（若必需）........................................................ ............................................................. 4-41



IV – 第 1 部分 4.1 基础第 4 章

GL 2010 第 4-1 页

4.1 基础

4.1.1 总则

(1) 以下各节将介绍有关确定从环境条件和风机

运行状态得出的载荷的要求。

(2) 接受以下指南的载荷假定值，以实现所需的

载荷与安全级别：

– IEC 61400-1，第 2 版，1999 [4.1]

– IEC 61400-1，第 3 版，2005 [4.4]，包括 IEC

61400-1/A1 (2008) [4.5] 和《GL 最佳工程实践方法 (GL Best Engineering Practice)》[4.6]

– DIN EN 61400-1，2006 [4.7]，包括 IEC 61400-

1/A1 (2008) [4.5] 和《GL 最佳工程实践方法

(GL Best Engineering Practice)》[4.6]

– DIBt Richtlinie für Windenergieanlagen [风机指

南]，2004 [4.2]，另请参阅附录 1.A

(3) 外部条件应根据强度分类，并按照所需要求

进行选择以用作载荷计算的设计基础。应单独考虑

安装现场的极限气候条件或陆地条件，并将这些条

件制定为风电场设计条件。定义这些条件的要求。

(4) 除了水平轴、带两个或三个叶片、无围带以

及发电机对接的风机之外，其他型式的风机的载荷

计算均需与 GL协商。

4.1.2 评估文档

评估载荷假定值时，需要提供以下文档：

a) 包含主要尺寸的图纸，汇编质量、惯性的质量矩和重心。对于转子叶片和塔架，需要几何结构和质量分布的完整详细信息。对于转子叶片的几何结构，包含扭曲、弦长以及剖面厚度和型式。

b) 对风机动态行为有影响的那些电气部件（例如定位驱动、发电机等）的特征量（另请参阅第

7 和第 8 章）

c) 动力曲线，即应用持续风模型在正常运行下

V in与 V out的计算结果

d) 相对于雷诺数和剖面厚度的超过 360° 的入射

角，所使用的剖面型式的气动数据（升力系数、牵引系数和力矩系数）。对风机正在运行的载荷工况执行三维校正。

e) 物理环境参数（例如空气密度、动态粘滞度等）。在极端温度下的场所，应遵守第 4.4.5.4

和 4.4.5.5 节的说明。

f) 有关运输和架设程序的文档：用于架设和维护的特殊风机状态及相应的最大允许平均风速的详细信息。在此应指定用于锁定活动部件（例如叶片、转子和偏航轴承锁）的标注载荷。

g) 所使用的坐标系的说明和草图（若适用），其中包含坐标原点的位置（请参阅附录 4.A）

h) 对于所有的弹性模制部件（例如转子叶片、传动、塔架、基座等），应在通过计算方法确定应力的情况下指定计算所使用的质量分布、硬度、固有频率和固有阻尼。

i) 应提供共振图（例如坎贝尔图），包含要考虑的固有频率（例如转子叶片、传动、塔架）和相关厉磁（例如转子转速 1P、3P、6P 等）。

j) 对于塔架共振范围内的操作（请参阅第 6.6.5.1

节），应指定功能原则说明、振动监视应用标准以及规定的触发值（另请参阅第 2.3.2.8 节和第 4.3.4.3 节）。

k) 在计算中使用的风速表

l) 已计算载荷工况以及极端和疲劳载荷评估的详细说明（请参阅附录 4.B）

m) 机械制动装置的制动转矩曲线

n) 评估文档应随风机、所有控制部件以及对风机载荷反应有影响的安全系统的功能原则说明一起提供。为此提交的文档的范围和信息内容已在第 2.1.2 中指明。为方便数据提交，附录 2.B

中提供的表汇总了主要载荷评估相关的参数。可以选择是否使用该表。

o) 有关控制器的文档（请参阅第 4.5 节）

p) 变桨距驱动器详细信息和叶片变桨轴承摩擦参数的详细信息/假定值，例如最大/最小螺距比限值、最大/最小螺距扭矩限值、变桨比（变桨驱动齿轮箱和变桨轴承啮合）、齿轮箱效率、变桨驱动的转动惯量、所有变桨轴承摩擦参数、叶片变桨惯性

q) 计算结果的评估与提供要求已在附录 4.B 中定义。

4.1.3 设计方法

(1) 本指南要求确定设计载荷。如果已通过计算

确定，应使用结构化动态模型。该模型用于确定超

出风速范围的载荷，其中应事先考虑气弹耦合。在

此，至少应采用如第 4.2 和 4.3 节中定义的湍流状



第 4 章 4.1 基础 IV – 第 1 部分

第 4-2 页 GL 2010

态和其他极端风力条件。应分析所有外部条件与设

计状况的相关组合。在第 4.3.3 节中，将最少量的

此类组合定义为载荷工况。

(2) 通过计算和/或测量来验证设计的适用性。如

果该验证过程中使用测量结果，应说明试验中的主

要环境条件，以反映本指南中定义的特征值和设计状况。选择测量条件（包括实验载荷）时应考虑要

应用的相关分项系数，并就此问题与 GL 达成一

致。

(3) 对于载荷的定义，必须采用安装现场相关的

气象数据和地形数据。应特别注意极端位置，例如

极地、高山、沙漠以及可能发生热带气旋的区域

（请参阅第 4.4 节）。如果对实际的作业条件了解

的不够充分，应根据第 4.2.2 节中指定风机等级之

一和下面介绍的数据设计风机。架设风机之前，应

确保现场的设计条件足以涵盖主要的外部条件。对于在风电场中架设的风机，应考虑交互影响。交互

影响会在增加的湍流和非均匀流入上显现出来（请

参阅第 4.4.6 节）。

4.1.4 安全等级

(1) 应根据以下两个安全等级之一来设计风机：

– 正常安全等级，该等级在故障可能导致人员伤

害或引发经济和社会影响时适用；

– 特殊安全等级，该等级在安全要求由本地法规

决定和/或安全要求由制造商与客户共同达成时

适用。

(2) 正常安全级别的风机的分项系数已在本指南

的第 4.3.5 节中指定。特殊安全级别的风机的分项

系数需要提前协定。如第 4.2.2 节中定义，根据特

殊安全级别设计的风机为“S 级”风机。



IV – 第 1 部分 4.2 外部条件第 4 章

GL 2010 第 4-3 页

4.2 外部条件

4.2.1 总则

(1) 本节中介绍的外部条件视为风机设计的最低

条件。

(2) 风机受环境和电力条件的约束，这些条件可

能会影响风机的载荷、耐久性和运行。为确保相应

的安全和可靠性级别，环境、电力和土壤参数应在

设计时纳入考虑范围，并在设计文档中明确说明。

(3) 环境条件进一步细分为风力条件和其他环境

条件。电力条件是指电网条件。对于风机基座的设

计和相关载荷的确定，应将土壤特性考虑在内（请

参阅第 6.7.6 节）。

(4) 每种型式的外部条件又可以细分为正常和极

端外部条件。正常外部条件通常涉及长期的结构载

荷和运行条件，而极端外部条件表示极少出现但可

能很关键的外部设计条件。设计载荷工况由这些外

部条件与风机运行模式组合而成。

(5) 设计中根据风机等级，正常和极端条件都会考虑在内。相关信息将在以下各节中介绍。

4.2.2 风机等级

(1) 设计中考虑的外部条件取决于安装的预期现

场或现场型式。风机等级根据风速和湍流参数来定

义。此外，外部条件还与风机等级一起定义。分类

旨在涵盖大多数的应用情况。风速和湍流参数的值

用于表示许多不同现场的特征值，不提供任何特定

现场的精确表示。目的是为了通过由风速和湍流参数控制的各不相同的强度来实现风机分级。表

4.2.1 中指定了用于定义风机等级的基本参数。

(2) 对于根据基准风速 V ref 的风机等级设计的机

组，设计时应确保它能抵抗在轮毂高度处重现期为

50 年的 10 分钟极端平均风速等于或小于 V ref 的环

境条件。

表 4.2.1 风机等级的基本参数

风机等级 I II III S

– V ref

[m/s]50 42.5 37.5

– V ave

[m/s]10 8.5 7.5 制造商指定的值

– A

I 15 (-) 0.18 0.18 0.18

– a (-) 2 2 2

– B

I 15 (-) 0.16 0.16 0.16

– a (-) 3 3 3

(3) 平均风速 V ave 是风速瞬时值的统计平均值，

在从几秒钟到几年的特定时间范围内计算平均值。

在本指南中，是指多年的年平均风速。该值用于表

示风速分布的威布尔或瑞利分布函数（请参阅第

4.2.3.1.1 节）。

(4) 如果必须进行特殊设计（例如特殊风力条件

或其他外部条件、或者特殊安全等级），需要定义

更多的风机等级，例如“S 级”（请参阅第 4.1.4

节）。S 级风机的设计值应在设计文档中选择并指

定。然后确保设计条件足以涵盖现场的主要外部条

件（请参阅第 4.1.3 节）。对于此类特殊设计，为设计条件选择的值应能反映比预计的风机使用环境

更为严峻的环境。



第 4 章 4.2 外部条件 IV – 第 1 部分

第 4-4 页 GL 2010

(5) 这些值按轮毂高度应用，其中：

V ref = 基准风速

V ave = 轮毂高度处多年的年平均风速

A = 更高湍流强度值的类别

B = 较低湍流强度值的类别

I 15 = 15 m/s 湍流强度的特征值

a = 公式 4.2.5 中使用的斜率参数

(6) 除了这些基本参数外，还需要其他几个参数

来指定风机设计中使用的所有外部条件。对于风机

等级 IA 至 IIIB（以下称为标准风机等级），上述其

他参数的值将在第 4.2.3、4.2.4 和 4.2.5 节中指定。

(7) 设计寿命至少为 20 年。

(8) 对于 S 级风机，制造商应在设计文档中说明

所使用的型号及重要设计参数的值。如果使用第

4.2 节中的型号，应提供足够的参数值说明。S 级

风机的设计文档至少包含附录 4.D 中列出的信息。

4.2.3 风力条件

(1) 设计风机时，应确保它能安全抵抗所选风机

等级定义的风力条件。

(2) 在设计文档中应清晰指定风力条件的设计

值。

(3) 载荷和安全因素的风况分为正常风力条件和

极端风力条件，正常风力条件经常发生在风机正常

运转期间，而极端风力条件规定为 1 年或 50 年的

重现期。

(4) 在所有载荷工况中，应考虑最高 8° 水平面下

平均流量倾斜度的影响。假定气流倾角（向上流）

不随高度的变化而变化。

4.2.3.1 正常风力条件

4.2.3.1.1 风速分布

(1) 现场的风速分布对风机设计至关重要，因为

它决定着各个载荷部件的出现频率。以下内容将提

供威布尔分布（公式 4.2.1）和瑞利分布（公式

4.2.2）。对于标准风机等级的设计，应将瑞利分布

（公式 4.2.2）用于载荷计算。

] ) /C V ( [--1=V P k hubhubW exp)( (4.2.1)

] )V /2V ( [--1=V P avehubhub R

2exp)( π (4.2.2)

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

⎫

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

⎟ ⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +Γ

==

k C

k if C V ave

11

2,2

π

(4.2.3)

其中：

P W (V hub) = 威布尔概率分布：累计概率函数，

比如概率 V < V hub [-]

P R (V hub) = 瑞利概率分布函数：累计概率函

数，比如概率 V < V hub [-]

V hub = 轮毂高度处的 10 分钟平均风速 [m/s]

V ave = 轮毂高度处的年平均风速 [m/s]

C = 威布尔函数的尺度参数 [m/s]

k = 威布尔函数的形状参数。对于标准

风机等级的设计，应采用 k 等于 2

的值 [-]

Γ = 伽玛函数 [-]

(2) C 和 k 可以从实际数据中获得。如果选择 k

等于 2，并且 C 和 V ave 满足 k 等于 2 时公式 4.2.3

中指定的条件，则瑞利函数与威布尔函数相同。

(3) 分布函数表示风速小于 V hub 的累计概率。从

该累计概率中，可以获得 (PV 1 – PV 2)，该值指

定风速在 V 1 和 V 2 限值范围内变化的时间比例。得

出分布函数后，即获得相应的概率密度函数。

4.2.3.1.2 正常风廓线模型 (NWP)

风廓线 V(z) 表示平均风速，用作地面以上的高度

函数 z 。如果是标准风机等级，假定正常风速风廓

线是按照幂律提供的：

( ) ( )α hubhub / z z V z V = (4.2.4)

其中：

V(z) = 高度 z 处的风速 [m/s]

z = 高度 [m]

z hub = 轮毂高度 [m]

α = 幂指数 [-]

假定幂指数 α 等于 0.2。




GL 2010 第 4-5 页

使用假定的风廓线来定义穿过转子扫掠区域的垂直

风切变。

4.2.3.1.3 正常湍流模型 (NTM)

(1) 风湍流由湍流漩涡带走的能量表示。根据本指南的观点，通常 10 分钟左右的湍流足以代表其

频率分布（由功率谱和相干函数表示）。如果由统

计参数表示的风力自然湍流度特征发生在频谱保持

不变的相对较短时间段内，其中还会涉及以下参

数：

– 平均风速

– 湍流强度

– 积分尺度

(2) 对于风湍流说明，基本上将外部参数（例如

风区、粗糙高度、平均风速等）与风速的功率谱和相干函数的标准组合视为可接受的起点。

(3) 应采用轮毂高度处的湍流强度的值。对于其

他高度，假定风速的标准偏差保持不变，而根据第

4.2.3.1.2 节风速随高度而变，因此湍流强度也会发

生变化。此外，还应特别注意风速在转子扫掠区域

内的随机变化。上述方面、确定性的风速变化以及

转子转动共同产生“轮换抽样”的效应（例如，转

子扫掠区域重复暴露在局部阵风下）。该效应可能

会对疲劳强度产生相当大的影响。通常使用三维湍

流模型，该模型不仅考虑纵向风速组件，还将横向

和侧向风速组件考虑在内。

(4) 应将风电场特定的山志和地形对湍流强度的

实际主要影响考虑在内。在风电场中架设风机（风

机的交互影响）时，应将湍流强度的变化、平均风

速值以及积分尺度考虑在内（请参阅第 4.4.6

节）。

(5) 对于标准风机等级，无论在模型中是否显

式使用随机风速向量场的功率谱密度，都应满足以

下要求：

a) 应通过以下公式提供轮毂高度处的纵向风速部

件的标准偏差特征值：

)1/()15(151 ++= aaV sm I hubσ (4.2.5)

其中：

σ 1 = 轮毂高度处的纵向风速标准偏

差 [m/s]

假定该标准偏差随高度而变。

注意：

要执行表 4.3.1 和 4.3.2 中指定载荷工况以外的载荷工况计算，最好使用不同的百分比值。应通过向公式 4.2.5 中添加以下值来确定此类百分比值：

( ) ( ) 151 /21 I sm x −=Δσ (4.2.6)

其中 x 通过正常概率分布函数确定。例如，对于第 95 个百分比值，x等于 1.64。

I 15 和 a 的值在表 4.2.1 中提供。风速 1σ 和湍流强度 1σ / hubV 的标准偏差显示在表 4.2.1

中，用作 I 15 和 a 指定值的风速函数。

b) 接近惯性子区的高频结束时，湍流纵向

组件的功率谱密度 S 1(f) 逐渐形成：

( ) ( ) ( ) 3/53/2

1

2

11 05.0 −−Λ= f V f S hubσ (4.2.7)

其中：

S 1(f) = 功率谱密度 [m2/s

2]

Λ1 = 湍流尺度参数，定义为无量纲

的纵向功率谱密度 f S 1(f)/ σ 12

等于 0.05 [m] 的波长

f = 频率 [s-1

]

湍流尺度参数 Λ1 应按照以下公式提供：

⎩

⎨⎧

≥

<=Λ

m60for m42

m60for 7.0

hub

hubhub

1 z

z z (4.2.8)

(6) 随机湍流模型的规格将在 [4.4]、[4.5] 和 [4.8]

中提供。

(7) 对于湍流风的载荷计算，应遵守以下总体要

求：




第 4-6 页 GL 2010

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 10 20 30 40

Wind speed, V hub [m/s]

B

A

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60


A

B

图 4.2.1 典型风湍流

– 正常湍流模型 (NTM) 的每次模拟运行的模拟

周期至少达到 10 分钟/每次模拟运行。

– 在疲劳载荷计算中，应使用不同的初值（“种

子”）执行每次模拟运行，以生成湍流风场。

– 应使用三维湍流场。

– 湍流风场的分辨率足够。建议使用至少 10 x 10点的最小值（取决于直径）。但电网步长不应

超过 10 m。

– 对于塔架部件载荷的评估，风场应能覆盖整个

机组（转子和塔架），或者在与 GL 协商之后

使用替代模型。

4.2.3.2 极端风力条件

极端风力条件用于确定作用在风机上的极端风力载

荷。极端风力条件包括由于暴风雨以及风速和风向

变化导致的最高风速。这些极端条件包括 EWM（请参阅第 4.2.3.2.1 节）之外的风机潜在影响，因

此在设计计算中只需要考虑确定性影响。

4.2.3.2.1 极端风速模型 (EWM)

(1) EWM 可以是持续风模型或湍流风模型。风

模型基于基准风速 V ref和特定标准偏差 σ 1。

(2) 对于极限持续风模型，50 年的极端风速 V e50

和 1 年的极端风速 V e1 都应基于基准风速 V ref 。对

于标准风机等级，将使用以下公式，作为高度 z 的函数计算 V e50 和 V e1：

110

50 4.1 ,

hubref e )(z/z V (z)V = (4.2.9)

(z)V (z)V ee 501 8.0= (4.2.10)

其中：

V eN (z) = 预期的极端风速（3 秒内的平均

值），其中 N 表示重现期，V e1 和

V e50 分别代表 1 和 50 年。EWM 可

与稳定风模型一起使用。

V ref = 根据表 4.2.1 的基准风速

(3) 对于湍流极端风模型，将通过以下公式得出

10 分钟内的平均风速，用作重现期为 50 年或 1 年

的高度 z 的函数：

110

50

,

hubref )(z/z V (z)V = (4.2.11)

11.0

1 /8.0 ) z (z V (z)V hubref = (4.2.12)

其中：

V N (z) = 预期的极端风速（10 分钟内的平均

值），其中 N 表示重现期，V 1 和

标准

偏差， σ 1 [ m / s ]

湍流强度， σ 1 / V h u b [ % ]

风速， hubV [m/s] 风速， hubV [m/s]




GL 2010 第 4-7 页

V 50 分别代表 1 和 50 年。EWM 可与

湍流风模型一起使用。

(4) 对于湍流极端风模型，轮毂高度 V hub 处的平

均风速应采用 V ref 或 0.8·V ref 。要使用的湍流模型应

与湍流模型 NTM（请参阅第 4.2.3.1.3 节）相对应，其中 σ 1的标准偏差为 0.11·V hub。

(5) 对于 EWM 的载荷计算，应遵守以下总体要

求：

– 湍流 EWM 的每次模拟运行的模拟周期至少达

到 10 分钟/每次模拟运行。

– 对于湍流极端风模型的载荷模拟，应遵守第

4.B.1 节中关于载荷计算与评估的说明。

– 对于湍流极端风模型的载荷模拟，所使用的风

场应基于不同的初值（种子），以生成风场。

– 如果要评估塔架部件载荷，风场应能覆盖整个

机组（转子和塔架），或者在与 GL 协商之后

使用替代模型。

注意通常适用于 EWM ：

有时，获取其他平均周期或其他超越概率的极端风速。如果有其他经过证实的可用数据，可以将风速降低 4%，以便将超越概率为 100 年一次的风转换为超越概率为 50 年一次的风。同样地，可以将风速降低 3%，以便将 3 秒阵风转换为 5 秒阵风。要

将 60分钟的平均值转换为 10 分钟的平均值，可以将风速降低 10%。

4.2.3.2.2 极限运行阵风 (EOG)

(1) 对于标准风机等级，应通过以下关系式计算

轮毂高度处 N 年重现期的阵风量 V gustN ：

BV gustN 1σ β = (4.2.13)

其中：

V gustN = 极限运行阵风的最大风速值，预计

N 年出现一次 [m/s]

σ1 = 根据公式 4.2.5 的标准偏差

β = 4.8， N = 1

β = 6.4， N = 50

B = 尺寸缩减系数

(2) 考虑确定性影响中的结构尺寸和风速连续性

时，应定义尺寸缩减系数 B：

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

Λ+

=

1

2.01

1

D B (4.2.14)

Λ1 = 根据公式 4.2.8 的湍流尺度参数

D = 转子直径 [m]

(3) 使用公式 4.2.15 定义 N 年重现期的风速，其

中：

V(z) = 参阅公式 4.2.4

T = 10.5， N = 1

T = 14.0， N = 50

(4) 在图 4.2.2 中提供了 1 年重现期的极限运行

阵风的示例，其中 V hub 为 25 m/s，湍流类别为 A。

4.2.3.2.3 极端方向变化 (EDC)

(1) 应使用公式 4.2.16 计算 N 年重现期的极端方

向变化幅度 θeN，

其中：

eN θ = N 年重现期的极端方向变化，限于

±180° 范围内

β = 4.8， N = 1

β = 6.4， N = 50

B = 根据公式 4.2.14 的尺寸缩减系数

15

20

25

30

35

40

-2 -1 1 3 4 6 7 9 10 12

Time, t [s]

图 4.2.2 极限运行阵风示例（N = 1 类别 A

D = 42m zhub = 30m Vhub = 25m/s）

E O G 、风速、

V h u b [ m / s ]

时间，t [s]




第 4-8 页 GL 2010

( ) ( ) ( ) ( )( )

( )⎩⎨⎧

><

≤≤−−=

时和

时

T t t z V

T t T t T t V z V z,t V

gustN

0

0/2cos1/3sin0.37 π π (4.2.15)

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ±= B

V hub

eN 1arctan

σ β θ (4.2.16)

( )( )⎪⎩

⎪⎨

⎧

>

≤≤−

<

=

时

时

时

T t θ

T t t/T π θ

t

(t)

eN

eN N 0cos15.0

00

θ (4.2.17)

( ) ( ) ( )( )( ) 时

时时

T t

T t t

V + z V

T t π V z V V(z)

= z,t V

cg

cg

>

≤≤<

⎪⎩

⎪⎨⎧

−+ 00

cos15.0 (4.2.18)




GL 2010 第 4-9 页

(2) N 年重现期的极端方向变化 ( )t Ν θ 通过公式

4.2.17 获得。

(3) 其中 T = 6s，是瞬态极端方向变化的持续时

间。应选择相应符号，以免发生最差瞬态载荷。瞬

态极端方向变化结束时，假定风向保持不变。此

外，假定风速符合第 4.2.3.1.2 节的正常风廓线模

型。

(4) 作为示例，图 4.2.3 和 4.2.4 中显示 50 年重

现期、湍流类别为 A、V hub 为 25 m/s 的极端方向变

化，以用作 V hub 的函数以及 V hub 等于 25 m/s 的时

间函数。

4.2.3.2.4 极限持续阵风 (ECG)

(1) 设计标准风机等级时，假定以下量级的极限

持续阵风：

V cg = 15m/s

风速通过公式 4.2.18 中的关系式来定义。

(2) 其中 T = 10s 指的是上升时间，V(z) 是第

4.2.3.1.2 节“正常风廓线模型 (NWP)”中提供的风

速。V hub 等于 25 m/s 的极限持续阵风如图 4.2.5 中

所示。

4.2.3.2.5 风向变化的极限持续阵风 (ECD)

(1) 在这种情况下，假定风速的增加（如 ECG

所述，请参阅图 4.2.5）与风向变化 θ cg 同时发生，其中 θ cg 通过以下公式中的关系式来定义。

⎪⎩

⎪⎨

⎧

°

≤≤

≤°

V =V for 15

V V m/s5 for V 1022

5m/sV for 180

= )V (

ref hub

ref hub1.08-

hub

hub

hubcg θ

(4.2.19)

(2) 图 4.2.6 和 4.2.7 中分别显示风向变化 θ cg 作为 V hub 函数与作为 V hub 等于 25 m/s 的时间函数的情况。

(3) 同时风向变化通过公式 4.2.20 得出。

(4)

其中 T = 10s 表示上升时间。应使用如公式 4.2.4 中指定的正常风廓线模型。

图 4.2.3 极端风向变化量示例（N = 50 类别

A D = 42m zhub = 30m）

图 4.2.4 极端风向变化量示例（N = 50 类别

A Vhub = 25 m/s）

0

10

20

30

40

50

-2 0 2 4 6 8 10 12 14

Time, t [s]

图 4.2.5 极限持续阵风示例（V hub = 25 m/s）

(ECG)

-200

-100

0

100

200

0 10 20 30 40

Wind speed, V hub

[m/s]

0

10

20

30

40

50

-5 0 5 10

Time, t [s]

E D C 风向， Θ N ( t ) [ d e g ]

时间，t [s]

风速 V

( z , t ) [ m / s ]

时间，t [s]

E D C 风向，

Θ e N

[ d e g ]

风速， hubV [m/s]




第 4-10 页 GL 2010

⎪⎩

⎪⎨

⎧

≥±

≤≤±

≤°

T t for

T t 0 for t/T))( -(10,5

0t for 0

=(t)

cg

cg

θ

π θ θ cos (4.2.20)

( )

⎪⎪

⎩

⎪⎪

⎨

⎧

><⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

≤≤⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ −⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛ ⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ −±⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

=

时和

时

T t t z

z V

T t T

π t

Λ

D βσ sm

D

z z

z

z V

z,t V α

hub

hub

/

hub

α

hub

hub

0

02

cos12.0/5.2

41

1

1 (4.2.21)

( )

⎪⎪

⎩

⎪⎪

⎨

⎧

><⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

≤≤⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ −⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ ⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ±⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

=

时和

时

T t t z

z V

T t T

π t

Λ

D βσ sm

D

y

z

z V

y,z,t V α

hub

hub

/ α

hub

hub

0

02

cos12.0/5.2

41

1

1 (4.2.22)

4.2.3.2.6 极端风切变 (EWS)

(1) 通过使用以下两个瞬态风速，将 50 年重现

期的极端风切变考虑在内：

– 对于瞬态垂直切变，如公式 4.2.21 中定义，以

及

– 对于瞬态水平切变，如公式 4.2.22 中定义。

其中：

α = 0.2

β = 6.4

T = 12s

Λ1 = 根据公式 4.2.8 的湍流尺度参数

D = 转子直径

(2) 选择瞬态风切变的前兆，以防发生最严重的

瞬态载荷。分开考虑这两个极端风切变，因此不会

同时应用。作为示例，极端正向垂直风切变如图

4.2.8 中所示，该图显示极端事件发生之前的风廓

线 (t = 0s)。图 4.2.9 显示转子扫掠区域顶端和底端

的风速，说明切变的定时显影。

0

50

100

150

200

0 10 20 30 40


图 4.2.6 ECD 风向变化

0

5

10

15

20

25

30

-2 0 2 4 6 8 10 12

Time, t [s]

图 4.2.7 V hub 风向变化 = 25 m/s

在两个图中，假定湍流类别为 A，V hub 为 25 m/s，

z hub 为 30 m 且转子直径 D 等于 42m 。

风向变化、 Θ ( t ) [ d e g ]

时间，t [s]

风向变化， Θ

c g

[ d e g ]

风速， hubV [m/s]




GL 2010 第 4-11 页

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

0 10 20 30 40

Wind speed, V ( z,t ) (m/s)

z / z h u b

for t=0 for t=T/2

图 4.2.8 极端正向垂直风切变开始前（t =

0，虚线）和最大切变（t = 6s，实

线）时的风廓线（N = 50 湍流类别

A zhub = 30 m Vhub = 25 m/s D =

42 m）

图 4.2.9 转子扫掠区域顶端和底端的风速（如

图 4.2.8 中的假定值）

4.2.4 其他环境条件

(1) 风以外的环境（气候）条件可能会通过热作

用、光化学作用、腐蚀作用、机械作用、电力或其

他物理作用影响风机的完整性和安全性。此外，提

供的气候参数组合可能会扩大它们的影响。

(2) 至少应将以下其他环境条件以及设计文档中

说明的已采取措施考虑在内：

– 正常和极端温度范围

– 湿度

– 空气密度

– 太阳辐射

– 雨、冰雹和结冰

– 化学活性物质

– 机械活性物质

– 雷电

– 地震

– 盐度

(3) 用于设计的气候条件将通过代表值或可变条件的限值来定义。选择设计值时应将气候条件同时

发生的可能性考虑在内。

(4) 对应于一年重现期的正常限值内的气候条件

变化，不会影响已经为风机设计的正常操作。

4.2.4.1 其他正常环境条件

(1) 应考虑的其他正常环境条件值包括：

– 设计的风机环境温度范围在 –20 °C 至 +50°C。作为恒温组件的变量，假定相对于安装温

度 +15 °C 的 ±35 K 。

– 可以在 –10 °C 至 +40 °C 的环境温度下运行。

– 最高 100 % 的相对湿度

– 等于无污染内陆大气的大气含量

– 1,000 W/m2的太阳辐射强度

– 1.225 kg/m3 的空气密度

(2) 由设计师指定其他外部条件参数时，这些参

数及它们的值应在设计文档中说明。

4.2.4.2 其他极端环境条件

应考虑其他的极端环境条件，例如温度、雷电、结

冰和地震。

4.2.4.2.1 雷电

第 8.9 节“防雷装置”中的避免雷击的规定可适用

于标准风机等级。

0

5

10

15

20

2530

35

40

-2 0 2 4 6 8 10 12 14

Time, t [s]

Rotor top, Rotor bottom

风速、 V ( z , t ) [ m / s ]

风速，V (z,t ) (m/s)

t=0 时 — t=T/2 时

时间，t [s]

-----转子顶部，……转子底部




第 4-12 页 GL 2010

4.2.4.2.2 结冰

(1) 对于风机的非旋转部分，假定暴露在外界的

表面所有面的结冰厚度为 30 mm。冰的密度 ρE 视

为 700 kg/m3。如果在转子停止的工况条件下，还

应查看转子叶片的所有面是否存在这种程度的结冰情况。

(2) 在转子旋转的情况下，应检查“所有转子叶

片结冰”和“除一个叶片外所有转子叶片结冰”的

情况。假定是前缘位置的质量分布（质量/单位长

度）。质量分布从转子轴的零线性增加到值 μE

（半径的一半），然后保持不变直到最外层半径。

值 μE 通过以下公式计算：

)( minmaxmin ccck E E +⋅⋅= ρ μ (4.2.23)

其中：

μE = 转子半径一半处的转子叶片前缘的

质量分布 [kg/m]

ρE = 冰的密度 (700 kg/m3)

k = 0.00675 + 0.3 exp (-0.32 R/R 1) [-]

R = 转子半径 [m]

R 1 = 1 m

cmax = 最大弦长 [m]

cmin = 叶梢的弦长，从刀翼形状线性延伸

[m]

4.2.4.2.3 地震

对于可能发生地震的区域，应将地震导致的载荷考

虑在内（请参阅第 4.3.3.9 (5) 节）。

4.2.5 电网条件

本节列出了风机终端要考虑的正常条件。下列参数

属于下述范围时，正常电网条件适用。

– 电压：额定值 ±10 %

– 频率：额定值 ±2 %

– 电压不平衡：电压负序组件与正序组件的比例

不应超过 2 %。

– 网损：假定电网停电每年发生 20 次（另请参

阅第 2.2.2.12 和第 2.2.2.13 节）。



IV – 第 1 部分 4.3 载荷计算第 4 章

GL 2010 第 4-13 页

4.3 载荷计算

4.3.1 总则

(1) 风机的结构设计应基于对承载部件结构完整

性的验证。应通过计算和/或试验来验证构件的极

限强度和疲劳强度，以证明风机的结构完整性和相

应安全级别。

(2) 对于结构设计，应遵守第 1.3 节的要求。

(3) 确保实现合格的安全级别。应执行计算和/或

试验，证明设计载荷不会超过相关的设计阻力。

(4) 应使用适合的方法执行计算。设计文档中应提供计算方法的说明。这些说明必须包含计算方法

有效性的证明或适用验证研究的参考。任何试验中

的载荷级别都应足以反映相应计算中的分项系数。

4.3.2 载荷

对于设计计算，应考虑第 4.3.2.1 至 4.3.2.4 节中说

明的载荷。还可以将样机试验用作载荷计算的替代

方法。测量范围应与 GL 达成一致。必须由认可机

构来执行测量。

4.3.2.1 惯性载荷和重力载荷

惯性和重力载荷是作用在风机上的静态和动态载

荷，可导致振动、旋转、重力和地震现象。

4.3.2.2 气动载荷

(1) 气动载荷是静态和动态载荷，由气流及其与

风机的静止部件和活动部件的交互作用引起的。

(2) 气动载荷取决于转子的转速、转子平面的平

均风速、湍流强度、空气密度、风机组件的气动外

形以及它们的交互作用（包括气动弹性作用）。

4.3.2.3 工作载荷

(1) 工作载荷在风机运行和控制过程中产生，分

为多个类别。这些工作载荷通过叶片或其他气动设

备的变桨来控制转子速度和扭矩。其他工作载荷都

是在转子启动和关机、发电机连接和断开以及偏航

运动期间产生的机械制动和瞬态载荷。

(2) 根据第 4.5 节考虑风机的控制。

4.3.2.4 其他载荷

可能会发生其他载荷（例如尾迹载荷、冲击载荷、

冰载荷等），若适用，则应包含在内。应考虑特殊

的安装现场条件（请参阅第 4.4 节）。

4.3.3 设计状况和载荷工况

(1) 本节介绍设计载荷工况的构成并指定纳入考

虑的最小数。

(2) 出于设计目的，可以通过一组涵盖风机可能

遇到的最重要条件的设计状况，来表示风机的使用

期限。

(3) 结合使用特定架设、维护以及操作模式或设

计状况与外部条件来决定载荷工况。结合控制和安

全系统的行为来考虑有合理发生概率的所有相关载

荷工况。

(4) 通常可以使用以下组合来计算用于确定风机

结构完整性的设计载荷工况：

– 正常设计状况与正常外部条件

– 正常设计状况与极端外部条件

– 故障设计状况与相应的外部条件

– 运输、安装和维护的设计状况与相应的外部条

件

注意：

按规定，为正常外部条件指定 1 年的重现期，而为极端外部条件指定 50年的重现期。

(5) 如果极端外部条件与故障状况相互关联，应

考虑将两者的实际组合作为设计载荷工况。

(6) 将设计载荷工况分为两组考虑。与两组都相

关的设计载荷工况应根据各自的设计状况验证风机

的结构完整性。设计状况由风力、电力以及正常转

速范围内的其他外部条件的组合来表示。

(7) 第 1 组的设计载荷工况（如表 4.3.1 所述）

考虑组成型式认证要使用的最小范围的设计状况。

(8) 第 2 组的设计载荷工况（如表 4.3.2 所述）

也是在风电场特定设计评估（第 1.2.3.4 节）范围

内考虑特殊应用的更多设计状况、风电场设计条件

以及风电场布置（若适用）。另外，还会包含第

4.2 节介绍的所有风级环境条件。对于型式认证，



第 4 章 4.3 载荷计算 IV – 第 1 部分

第 4-14 页 GL 2010

这些设计载荷工况并不都是必需的，可以根据风机

验证进行选择，以补充各自设计状况的适用性。

(9) 对于正常转速范围内的每种设计状况，应考

虑多个设计载荷工况，以便验证风机组件的结构完

整性。至少应考虑表 4.3.1 中的设计载荷工况。该表通过对风力、电力和其他外部条件的说明来指定

每种设计状况的设计载荷工况。

(10) 如果特定风机设计或控制理念需要有关安全

性的其他设计载荷工况，应与 GL协商来确定。

(11) 对于每种设计载荷工况，表 4.3.1 中按“F”

和“U”来说明使用型式的分析，表 4.3.2 介绍在

疲劳强度评估中使用的疲劳载荷分析。U 指的是极

限载荷的分析，例如超过最大材料强度的分析、偏

转位移的分析以及稳定性分析。

(12) 用 U 表示的设计状况进一步分类为正常

(N)、异常 (A) 或运输和架设 (T)。正常设计状况预

期在风机寿命期限内经常发生。风机处于正常状态

下或者发生微小故障或异常。异常设计状况很少发

生，通常与发生较为严重故障的设计状况相对应，

例如安全系统中的故障。设计状况的型式（ N、A

或 T）决定着用于极限载荷分项系数 γF。这些系数

在表 4.3.3 中提供。

(13) 在设计载荷工况定义中，创建第 4.2 节中介

绍的风力状况基准。如果风速范围在表 4.3.1 和

（若适用）4.3.2 中指定，应考虑会导致最不利的

风机条件的风速。对于疲劳强度的分析 (F)，该范

围又可分为多个子范围；应为每个子范围分配相应

比例的风机使用期限。

(14) 如果载荷工况中规定控制或安全系统使用机

械制动装置，则最大和最小制动扭矩都应考虑在

内。在最小与最大制动扭矩范围内发生的每个制动

扭矩，都应视为正常条件，不应视为故障。应验证

载荷工况 DLC 8.1 的制动（最小制动扭矩）适用

性。最小与最大制动扭矩的定义将在第 7.5 节中提

供。




GL 2010 第 4-15 页

表 4.3.1 设计载荷工况

设计状况 DLC 风力条件 1 其他条件

分析型

式分项系数

1.1 NTM V in < V hub < V out F / U * / N1.2 忽略

1.3 ECD V in < V hub < V r U N

1.4 NWP V in < V hub < V out 电网故障 F / U * / N

1.5 EOG1 V in < V hub < V out 网损 U N

1.6 EOG50 V in < V hub < V out U N

1.7 EWS V in < V hub < V out U N

1. 发电

1.8 NWP V in < V hub < V out 结冰 F / U * / N

2.1 NWP V in < V hub < V out 控制系统的故障 F / U * / N2. 发电与故障发生

2.2 NWP V in < V hub < V out 安全系统的故障或上述的内部电力故障

F / U * / A

3.1 NWP V in < V hub < V out F / U * / N3. 启动


4.1 NWP V in < V hub < V out F / U * / N4. 正常关机


5. 紧急关机 5.1 NWP V in < V hub < V out U N

6.1 EWM 重现期 50 年 U N

6.2 EWM 重现期 50 年网损 U A

6. 暂停（停止或空

闲）

6.3 EWM 重现期 1 年极端斜向进流 U N

6.4 NTM V hub < V in and V out <

V hub < 0.8 V ref

F / U * / N

7. 暂停与故障条件 7.1 EWM 重现期 1 年 U A

8. 运输、架设、维护和修复

8.1 EOG1 V hub = V T

或 NWP V hub =最大值（ EOG1 基于 V T ）

由制造商指定 U T

8.2 EWM 重现期 1 年锁定状态 U A

* 疲劳强度的分项系数（请参阅第 4.3.5.2.2 节） 1 如果未定义切出风速 V out ，应使用 V ref 。




第 4-16 页 GL 2010

表 4.3.2 扩展设计状况的设计载荷工况

设计状况 DLC 风力条件 1 其他条件

分析型

式分项系数

9.1 NWP V in < V hub < V out 结冰 F / U * / N9.2 NWP V in < V hub < V out 网损 F / U * / N

9.3 NTM V in ≤ V hub ≤ V out 风电场影响 F / U * / N

9.4 NWP V in < V hub < V out 温度效应 F / U * / N

9.5 NTM V in < V hub < V out 地震 U **

发电

9.6 NWP V in < V hub < V out 地震和网损，以及振动传感器引发的安全系统激活（若适用）

U **

暂停（停止或空闲） 9.7 NWP V hub = 0.8 V ref 地震和网损 U **

9.8 NWP V hub = 0.8 V ref 温度效应

U N* 疲劳强度的分项系数（请参阅第 4.3.5.2.2 节）

** 地震的分项系数（请参阅第 4.3.5.4 节） 1 如果未定义切出风速 V out ，应使用 V ref 。

表 4.3.1 和 4.3.2 中的缩写的含义：

DLC 设计载荷工况 (Design load case)

ECD 风向变化的极限持续阵风 (Extreme coherent gust with direction change)（请参阅第 4.2.3.2.5 节）

ECG 极限持续阵风 (Extreme coherent gust)（请参阅第 4.2.3.2.4 节）

EDC 极端风向变化 (Extreme direction change)（请参阅第 4.2.3.2.3 节）

EOG 极限运行阵风 (Extreme operating gust)（请参阅第 4.2.3.2.2 节）

EWM 极端风速模型 (Extreme wind speed model)（请参阅第 4.2.3.2.1 节）

EWS 极端风切变 (Extreme wind shear)（请参阅第 4.2.3.2.6 节）

下标以年为单位的重现期

NTM 正常湍流模型 (Normal turbulence model)（请参阅第 4.2.3.1.3 节）

NWP 正常风廓线模型 (Normal wind profile model)（请参阅第 4.2.3.1.2 节）

F 疲劳强度 (Fatigue strength)

U 极限强度 (Ultimate strength)

N 正常和极端 (Normal and extreme)

A 异常 (Abnormal)

T 运输、架设、安装和维护 (Transport, erection, installation and maintenance)

4.3.3.1 发电（DLC 1.1 至 1.8）

(1) 在该设计状况中，风机处于运行状态并连接

到电网。

(2) 分析工作载荷时，应将与理论上的最佳工作状况的偏差（例如偏航误差和控制系统延迟）考

虑在内。

(3) 此处不考虑可能的风电场影响。如果在风电

场中架设风机，应执行风电场特定载荷计算（请

参阅第 4.3.3.9 节），或证明现场的主要条件涵盖

在载荷计算中使用的条件内（请参阅第 4.4 节）。

(4) 设计载荷工况 DLC 1.1 包含由大气湍流引起

的载荷的要求。DLC 1.3 和 1.6 – 1.7 指定已选作风

机寿命期限内的潜在重要事件的瞬态工况。在




GL 2010 第 4-17 页

DLC 1.4 和 1.5 中，应考虑由于网损引起的瞬态事

件。

(5) DLC 1.1：对于设计载荷工况，选择待审查

的风速范围内的风速间隔（测量值之间的差）离

散化时，不应超过 2 m/s。在疲劳载荷计算中，若适用，应包含每年 700 次的发电机倒闸操作（高

速/低速，反之亦然）。此外，还应包含平均风速

从 V in 到 V r 、再返回到 V in 的每年 300 次变化。应

包含平均风速从 V r 到 V out、再返回到 V r 的每年 50

次变化。

(6) DLC 1.1、1.4 – 1.7：应包含偏航运动的偏航

误差和滞后情况。如果无法验证较小的值，则采

用 ±8° 内的平均偏航误差。

(7) DLC 1.3、1.5 – 1.7：应考虑导致风机的最不利条件的转子起始位置。对于三叶转子和两叶转

子，转子起始位置的间隔最多分别为 30° 和 45°。

(8) DLC 1.4：有关疲劳和极端载荷的分析，应

考虑网损触发的风机瞬态倒闸操作。考虑正常外

部条件时，在模拟的瞬态事件中假定每年 20 次网

损。制造商将指定预计的发生次数是否超过每年

20 次网损。因此，DLC9.2 应考虑局部电网的稳定

性。

(9) DLC 1.5：阵风过程中随时都会发生网损。

应将最坏的情况组合考虑在内。至少检查以下三

个网损与阵风的组合：

– 网损在风速最低时发生。

– 网损在阵风加速度最高时发生。

– 网损在风速最大时发生。

(10) DLC 1.8：该设计载荷工况将结冰的潮湿天

气条件考虑在内。假定情况为“所有转子叶片结

冰”和“除一个叶片外所有转子叶片结冰”。在疲劳

载荷分析中，制造商应基于操作和安全系统及其手册定义有关结冰情况下操作持续时间的假定

值。根据威布尔分布，应确定每年“除一个叶片外

所有转子叶片结冰”的情况至少达到 24 小时。应

根据第 4.2.4.2.2 节模拟结冰现象。如果风机将安

装在预计结冰情况较严重的区域，根据载荷工况

DLC9.1 应包含这些载荷工况。

4.3.3.2 发电与故障发生（DLC 2.1 和 2.2）

(1) 假定在发电期间风机内发生对风机载荷有重

大影响的故障（例如控制或安全系统的故障、电

气系统的任何内部故障、发电机短路、变桨或偏航系统故障等）。

(2) 可以假定各个故障不会同时发生。

(3) DLC 2.1：在 DLC 2.1 中将分析风机中的故

障事件（视为正常事件）。应核查控制系统限值

的超过数（例如 n ≥ n4，请参阅第 2.2.2.6 节）、

偏航误差、叶片彼此之间的变桨偏差。有关疲劳载荷的考虑，制造商应指定事件的预期发生频

率。作为最低要求，至少应考虑每年由于超速 n4

导致的 10 次关闭（请参阅第 2.2.2.6.(4) 节）以及

每年 24 小时的极端偏航误差操作（根据第

2.3.2.12 和 2.3.2.13 节，值等于允许的最大斜向进

流）。应考虑与载荷有直接关系的可能发生的控

制系统故障的影响；另请参阅第 4.3.4.3 节。

(4) DLC 2.2：在 DLC 2.2 中将分析风机中的故

障事件（视为偶发事件）。应核查安全系统限值

的超过数（例如 n ≥ nA，请参阅第 2.2.2.6 节的第

5 段；P ≥ PA，请参阅第 2.2.2.7 节的第 3 段）、振

动、震荡（第 2.3.2.7 节）、叶片变桨失控、制动

系统故障（例如错误激活或非激活）或偏航失

控。此外，还要核查内部电气系统的短路现象

（请参阅附录 4.C）。对于非独立的叶片变桨，应

遵守第 2.2.3.4.2 节的要求。有关疲劳载荷的考

虑，制造商应指定事件的预期发生频率。

4.3.3.3 启动（DLC 3.1 和 3.2）

(1) 本设计状况包含从任何静止或空闲状况到发

电状况的转换期间，引发风机上的载荷的所有事件。

(2) DLC 3.1：至少应包含每年以 V in 的 1000 个

启动程序、以 V r 的 50 个启动程序及以 V out 的 50

个启动程序。若适用，应根据风电场特定要求考

虑更多的启动程序，例如针对风电场内安装的阴

影标准或条件（缩减策略）。

4.3.3.4 正常关机（DLC 4.1 和 4.2）

(1) 本设计状况包含从发电到待机情况（停止或

空闲）的正常转换期间，引发风机上的载荷的所有事件。

(2) DLC 4.1：至少应包含每年以 V in 的 1000 个

关机程序、以 V r 的 50 个关机程序及以 V out 的 50

个关机程序。若适用，应根据风电场特定要求考

虑更多的关机程序，例如用于风电场内的安装的

阴影标准或条件（缩减策略）。

4.3.3.5 紧急关机（DLC 5.1）

该载荷工况包含手动启动紧急停止按钮开关。相

关要求，请参阅第 2.3.2.15 节。




第 4-18 页 GL 2010

注意：

假定在启动紧急停止按钮开关和执行紧急停止后

立即复原紧急停止功能。

4.3.3.6 暂停（DLC 6.1 至 6.4）

(1) 对于该设计状况，待机模式下暂停风机的转

子处于停止或空闲状态。

(2) 在设计工况 DLC 6.1、6.2 和 6.3 中，应采用

极端风速模型 (EWM)。在 DLC 6.4 中，应使用正

常湍流模型 (NTM)。

(3) 如果在极端风力状况（例如自由偏航或半自由偏航）期间超过了风机的偏航系统的偏航制动

能力，应使用湍流极端风速模型。

(4) 如果风机受大型偏航运行、风速从正常运行

到极端条件增加期间的运行条件或待机条件变化

的影响，计算时应将该行为考虑在内。

(5) 如果刚性风机或减震良好的风机具有较低的

动态影响，在 DLC 6.1 至 6.3 计算中可以使用稳定

的极端风速模型。对于趋向于共振放大的较为灵

活的风机，可以在湍流模拟或准静态计算中使用

湍流极端风速模型，并伴随阵风和动力反作用纠

正（请参阅第 4.3.4.1 节第 9 段）。

(6) DLC 6.1：在该载荷工况中，如果确保平均

偏航误差不会导致较大值并且偏航系统不会发生

滑动（在这种情况下，无需考虑其他偏航误

差），为稳定极端风速模型假定最高 ±15° 的瞬态

斜向进流，或为湍流极端风速模型假定最高 ±8°

的平均斜向进流。如果无法排除上述情况，应使

用最高 ±180° 的偏航误差。

(7) DLC 6.2：在该载荷工况中，应假定极端风

力状况下在风暴早期阶段发生电网故障（请参阅

第 2.2.2.12 和 2.2.2.13 节）。如果非独立供电可确

保至少提供控制系统运行 7 天以及偏航系统运行 6

小时的足够电容，则假定最高 ±180° 的偏航误

差。

(8) DLC 6.3：在该载荷工况中，假定重现期为

一年（年度风）的极端风以及极端斜向进流或平

均极端斜向进流。对于持续状态的极端风速模

型，假定直到 ±30° 的极端斜向进流；对于湍流极

端风速模型，则假定最高 ±20° 的平均斜向进流。

在这种情况下，无需考虑其他的偏航误差。

4.3.3.7 暂停与故障条件（DLC 7.1）

(1) 该载荷工况考虑由于发生故障而引起的非待

机状态（停止或空闲）。由于电网或风机内发生

故障，与暂停风机的正常行为有偏差，因此需要

对此情况进行分析。如果电网故障以外的任何其他故障导致与暂停状态的风机的正常行为有偏

差，还需要考虑可能产生的后果。应将这种情况

下的电网故障（请参阅第 2.2.2.12 和 2.2.2.13 节）

视为故障情况，无需与任何其他风机故障一起考

虑。如果发生制动系统故障（错误激活或非激

活），根据第 4.3.3 (14) 节应考虑最不利的制动扭

矩（最小值或最大值）。

(2) 故障条件应与极端风速模型 (EWM) 和一年

重现期结合使用。在该载荷工况中，对于持续状

态的极端风速模型，假定最高 ±15° 的瞬态斜向进流；对于湍流极端风速模型，则假定最高 ±8° 的

平均斜向进流。在此无需考虑任何其他偏航误

差，除非正在调查偏航系统本身的故障。在这种

情况下，应使用最高 ±180° 的偏航误差。如果无

法排除偏航系统的滑动，应使用最高 ±180° 的偏

航误差。

4.3.3.8 运输架设维护和维修（DLC 8.1 到

8.2）

(1) DLC 8.1：制造商应阐明为风机运输、架

设、维护和维修假定的所有风力条件和设计状况，尤其要指定架设和维护风机的最大平均风速

（10 分钟的平均值）和斜向进流。制造商指定的

最大风速 (VT) 适用于风机的现行工作。如果风力

状况超过指定的限值（关于风速和斜向进流），

工作应暂停。

(2) 在维护条件下，应特别考虑不同闭锁装置

（例如叶片变桨、转子和偏航驱动）的影响以及

已使用的维护位置。即使转子已锁定，叶片变桨

系统也应可以穿过其整个控制范围。对于不超过

±10° 的斜向进流（请参阅第 2.2.3.4 节），应在转子锁定激活的情况下执行停止验证。

(3) 要验证针对滑动情况的机械制动装置（启动

紧急停止按钮开关后的状况），应针对该载荷工

况假定最高 ±30° 的瞬态斜向进流。应考虑导致风

机的最不利条件的转子位置。对于三叶转子和两

叶转子，转子位置的间隔最多分别为 30° 和 45°。

根据第 4.3.3 (14) 节考虑最不利的制动扭矩（最小

值或最大值）。

(4) DLC 8.2：在该设计载荷工况中，应考虑锁

定条件下不得不遗留的风机状况。在该载荷工况

中，如果确保偏航系统在整个期间都能正常运行

且不会发生滑动（在这种情况下，无需考虑其他




GL 2010 第 4-19 页

偏航误差），为稳定极端风速模型假定最高 ±15°

的瞬态斜向进流，或为湍流极端风速模型假定 ±8°

的平均斜向进流。如果无法排除滑动情况，应使

用最高 ±180° 的偏航误差。应满足第 2.3.3 节的闭

锁装置要求。如果满足第 2.3.3.2 节的要求，应忽

略 DLC 8.2。

注意：

假定锁定条件下遗留的风机状况最长持续时间为

一天。如果预计锁定条件下的风机状况持续 24 小

时以上，或预计电网长时间不可用，应使用最高

±180°的偏航误差。

4.3.3.9 扩展设计状况的设计载荷工况

(1) DLC 9.1（结冰）：对于安装在预计结冰情

况比 DLC1.8（请参阅第 4.3.3.1 (10) 节）所考虑情

况还要严重的区域的风机，该设计工况将考虑结

冰情况。基于可用的风电场设计条件，例如可以

应用结冰持续时间和冰密度。如果没有其他信

息，应根据第 4.2.4.2.2 节模拟结冰现象。

(2) DLC 9.2（电网故障）：在该载荷工况中，

若适用，应将与电力用户连接引起的特殊性（例

如薄弱电网中的频率、电压和载荷波动、电网故

障和电网运营者的特殊要求）考虑在内。风机的

极端影响示例列举如下：

– 孤立电网中的主要频率、电压和载荷波动

– 电网短路

– 电网运营者的特殊要求（例如故障穿越能

力、自动接通周期）

制造商应阐明有关该载荷工况的详细信息。

(3) DLC 9.3（风电场影响）：应考虑由于尾迹

中的风场微扰引起的对风电场载荷配置的影响。

有关更多的详细信息，请参阅第 4.4.6 节。

(4) DLC 9.4 和 DLC 9.8（温度效应）：要根据

第 6、第 7 和第 8 章对组件进行分析，应审查根据

第 4.2.4.1 节的温度影响。对于风电场特定设计的

极端温度影响情况，应按照第 4.4.5.4 和 4.4.5.5 节

的要求。

(5) DLC 9.5 至 DLC 9.7（地震）：对于可能发

生地震的区域，应将地震导致的载荷考虑在内。

– DLC 9.5 假定在正常运行期间发生地震。

– DLC 9.6 包含地震与地震可能触发的关机程序

的叠加。应将电网故障及地震触发的振动传

感器引发的安全系统激活考虑在内。

– DLC 9.7 将地震与以前发生的网损的叠加考虑

在内。

可以决定频率或时域条件下的地震引发的载荷。

在所有情况下，应确保考虑足够数量的固有模态

(≥3)，对于时域计算，应对每种载荷工况执行足够数量的模拟。通常，应针对该结构采用弹性的承

重行为。对于某些建筑物（例如格子塔），可以

采用延展性行为。然后与 GL 协商决定要应用的

减震。如果采用延展性行为，必须在地震发生后

核查该结构。应就此类核查范围与 GL 达成一致

并记录在手册中。有关地震影响的更多参考信

息，请参阅第 4.4.5.2 节。

4.3.4 载荷计算

应将针对每种设计载荷工况的载荷（如第 4.3.2.1节至第 4.3.2.4 节所述）考虑在内。若适用，还应

考虑以下影响：

4.3.4.1 总体影响

− 风机本身引起的风场微扰（尾迹引起的速

度、塔架阴影、塔架迎风影响等）

− 叶片气动特性的三维流动影响（例如三维失

速和气动叶尖损失）

− 所使用剖面的气流的动态失速影响

− 气动不稳定影响

− 气弹影响

− 可能通过转子叶片的生产或装配公差引起的

气动不对称。应遵守已验证的公差。如果该

影响未知（或尚不知道），应假定 ±0.3° 的叶

片迎角偏差（例如对于三叶片转子：叶片 1

为 0°，叶片 2 为 –0.3°，叶片 3 为 +0.3°）。

− 结构动力和振动模式的耦合：应考虑叶片的

弹性、传动和发电机的弹性（传动动力）以

及塔架弯曲。还应考虑机器的弹性支座、减震器、塔架的扭转劲度以及基座的影响（如

果无法忽略这些影响）。

− 离心率：至少对于叶片、轮毂和传动的所有

相关组件，考虑根据制造商的规范要求的实

际质量离心率。

− 暂停（停止或空闲）时的动态响应以及塔架

载荷（请参阅第 6.6.5.3 节）的阵风作用因子

对持续风模型的 EWM（请参阅第 4.3.3.6 至

4.3.3.8 节）的应用

− 另外，对于偏航控制激活的水平轴风机，如

果偏航速度 (°/s) 超过 15/R 或偏航加速 (°/s2)

超过 450/R 2（其中 R 是以 m 单位的转子半




第 4-20 页 GL 2010

径），应考虑偏航系统在整个使用期内的运

行情况。

4.3.4.2 运行影响

(1) 应考虑静态和载荷相关的轴承摩擦力矩（尤其是叶片变桨轴承、偏航轴承）。

(2) 在载荷工况定义中以及执行的所有载荷模拟

期间，应将风机的控制系统和安全系统的行为考

虑在内。

(3) 一旦控制系统提供激活的载荷减低功能，必

须确保这些功能在风机的整个寿命期限内都能正

常运行。应检测这些功能可能出现的故障并考虑

相应后果（请参阅第 2.1.3 节）。在载荷分析中，

应将控制系统功能的故障影响（包含纠正措施）

视为载荷工况 DLC 2.1

，详情请参阅第 4.3.3.2

章

第 3 段。一旦延迟检测到任何错误，还应将该延

迟考虑到极端和疲劳载荷分析中。

4.3.4.3 塔架共振范围内的操作

如果批准在塔架固有频率（请参阅第 6.6.5.1 节）

公差为 ±5 % 的塔架共振范围内操作风机，应提供

适用的振动监视系统（请参阅第 2.3.2.8 节）。通

过评估（第 4.B.3 节）载荷计算，应定义容许震动

的适用阈值并包含在内。

4.3.5 载荷分项系数

4.3.5.1 正常使用极限状态 (SLS) 分析中的载荷分

项系数

(1) 对于正常使用极限状态的分析，请参阅第

1.3.2.2.2 节。应对所有载荷部件使用 γF 等于 1.0

的载荷的分项系数。

(2) 应验证在表 4.3.1 和表 4.3.2 中列出的设计条

件下（若适用），不会发生危及风机安全的偏

转。其中一个最重要的因素就是不允许叶片与塔

架之间有任何接触。应针对表 4.3.1 和表 4.3.2 中

列出的载荷工况（若适用），决定最不利方向的

最大弹性变形。

(3) 还应与 GL 协商用于叶片偏转的统计极端值

分析方法（例如 [4.9] 至 [4.13]）。应采用 50 年的

外推时间。

(4) 应根据第 6.2.4.1 节第 7 段验证叶片与塔架

之间的容许间隙是否符合要求。

4.3.5.2 极限状态 (ULS) 分析中的载荷分项系数

4.3.5.2.1 极限强度分析中的极限载荷分项系数

(1) 应使用极限载荷来分析极限强度、稳定性损

失和平衡性损失（请参阅第 4.3.3 节第 11 段）。

如果可以分别决定不同原因的载荷，表 4.3.3 中列

出了载荷分项系数的最小值。

(2) 许多情况下，尤其是在不稳定载荷导致动力

受影响时，无法单独决定载荷组件。在这些情况

下，对于载荷 γF（另请参阅第 1.3.3 节）的分项系

数，应使用表 4.3.3 中的相应设计状况的最高分项

系数。

4.3.5.2.2 疲劳强度分析中的载荷分项系数

对于所有的设计状况，载荷分项系数 γF等于 1.0。

4.3.5.3 特殊分项系数

如果载荷基于可信度高于往常的测量或测量验证

的分析结果来确定，在与 GL 经过协商后可以使

用较小的载荷分项系数。所有分项系数的值都应

在设计文档中提供。

4.3.5.4 地震期间的载荷分项系数

地震期间的载荷安全系数 γF 等于 1.0。




GL 2010 第 4-21 页

表 4.3.3 载荷分项系数 F

不利载荷有利载荷

设计状况的型式（请参阅表 4.3.1 和表 4.3.2）载荷来源

N正常和极端

A异常

T运输和架设

所有设计状况

气动 1.35 1.1 1.5 0.9

运行 1.35 1.1 1.5 0.9

重力 1.1/1.35* 1.1 1.25 0.9

其他惯性力 1.25 1.1 1.3 0.9

热影响 1.35 – – –

* 不通过称重来确定质量的情况下。



IV – 第 1 部分 4.4 风电场设计条件第 4 章

GL 2010 第 4-23 页

4.4 风电场设计条件

4.4.1 总则

(1) 风电场设计条件表示从外界作用在风机上的

所有外部影响。这些影响由山形、地形、气象条

件以及其他外部来源产生。

(2) 在风电场设计条件范围内，应分析安装现场

的主要条件。这包含以下各节列出的条件。还应

注意这些节中未列出的影响风机完整性的其他条

件。与 GL 协商后，应将预计发生特殊事件（例

如旋风和洪水）的地点考虑在内。

(3) 此外，确认现有认证时，应与认证期间假定的条件进行比较。

(4) 分析风机设计的结构完整性（例如计算风电

场特定载荷）时，应基于风电场设计条件。

4.4.2 确定风力条件

(1) 应确定以下列出的风机现场的风力基本参

数：

– 空气密度 ρ

– 基准风速 Vref

– 年平均风速 Vave

– 风速分布

– 风向分布（风向频率图）

– Vhub 等于 15 m/s 时的湍流强度 I15

– 风切变（另请参阅第 4.2.3.1.2 节）

– 相对于水平面的平均风向倾斜度

(2) 可以通过测量确定预期现场的风力条件。现

场条件与当地气象站的长期记录息息相关。应根

据以下最新版本的规定执行测量：

− IEC 61400-12.1 [4.20]

− MEASNET 程序 (MEASNET Procedure) [4.21]

。

(3) 测量期限应足够长，至少要获取 6 个月的可

靠数据。如果季节变化对风力条件有重大影响，

应将该影响考虑到测量期内。

(4) 基于长期数据的平均值决定 Vref 时，必须至

少评估 7 到 10 年的测量结果（取决于平均程

序）。基于长期数据的平均值决定 Vave 时，必须

至少评估 10 年的测量结果。应就平均程序与 GL

达成一致。

(5) I15 是在轮毂高度处 15 m/s 风速的 10 分钟平

均值的湍流强度特征值。该特征值是通过湍流强

度的测量标准偏差增加到测量平均值来决定的。

(6) 应通过适用的统计方法，基于在风速大于

10 m/s 时测量的数据来决定 I15。如果地形或其他

当地条件能影响湍流强度，应将这些影响纳入数

据中。

注意：

例如，如果湍流数据中存在低频率倾向，则应谨慎分析湍流强度和其他参数。

(7) 另外，与 GL 协商通过数值方法决定风力的

相关特征值。外部参数（例如有效风区、粗糙长

度、平均风速等）与风速的功率谱和相干函数的

标准连接视为基本上允许的湍流说明起点。

(8) 各风速值的间隔最多为 2 m/s，风向扇区的间隔最多为 30°。除空气密度外的所有参数都应提

交，用作 10 分钟风向平均值的函数。

(9) 风速计的特性、抽样率以及测量值记录的平

均时间都可能会影响湍流强度的决定。根据测量

值预测湍流强度时，应将这些影响考虑在内。

(10) 在复杂地形（请参阅第 4.4.7 节）的每个风

机现场，都应考虑地形对风速的影响、风廓线、

湍流强度以及任何气流倾角。应验证山顶风速的

增加可能会影响基准风速 V ref 以及平均风速 V ave。

(11) 应考虑风电场内风机的交互影响（例如尾迹

影响，请参阅第 4.4.6 节）以及风速缩减。

4.4.3 确定电网条件

– 确定预期现场风机与现有电网之间的电网连

接点的电力条件，以确保风机与位于风机和

电网之间的所有电力设备（若必需）之间的

兼容性（另请参阅第 4.2.5 节）。这至少包含

以下项：正常供电电压和波动

– 正常供电频率和波动

– 电压对称性



第 4 章 4.4 风电场设计条件 IV – 第 1 部分

第 4-24 页 GL 2010

– 对称与非对称故障

– 电网停电次数和型式以及其平均持续时间

– 应将现场的电网特殊功能以及当地电网运营

者的要求考虑在内。这些要求是：

– 自动接通周期

– 风机连接点的短路阻抗

– 风机电力系统的谐波电压失真

4.4.4 确定地基/土壤性能

通常应根据当地情况（底土、建筑法规）使用土

工技术报告来评估预期现场的地基（土壤性

质）。为此，应将第 6.7.6 节的要求考虑在内。

4.4.5

确定其他环境条件

4.4.5.1 总则

(1) 应确定第 4.2.4 节中提到的环境条件，以便

与为风机设计假定的条件进行对比。

(2) 要基于长期数据（例如，针对寒冷气候应

用）的平均值确定正常和极端温度范围，至少应

评估 7 年的测量数据。应就平均程序与 GL 达成

一致。

4.4.5.2 地震影响

4.4.5.2.1 总则

对于可能发生地震的区域，应将地震导致的载荷

考虑在内。如果没有任何当地适用的规范，与 GL

协商之后可以遵守基于欧标 8 [4.14] 和/或 API

[4.15] 的程序。

4.4.5.2.2 欧标

审核地震产生的载荷时，应同时基于风力载荷与

475 年重现期的地震加速度。

4.4.5.3 腐蚀

应检查预期的防腐措施是否足以保护风电场。因

此，应将防腐考虑在内，选择适合的材料、涂层

和保护层并定期执行核查。

4.4.5.4 极端温度 — 寒冷气候

对于极端温度（寒冷气候）下的风机的认证，应

参考 GL 风力技术说明“极端温度下的风机认证

（此处为寒冷气候）”(Wind Technical Note 067

“ Certification of Wind Turbines for Extreme

Temperatures”) [4.16]。

4.4.5.5 极端温度 — 炎热气候

与 GL 协商之后，应对架设在温度超过 +50 C 的

地点的风机进行认证。

4.4.6 风电场影响

(1) 如果风机架设在风电场中，应将尾迹中风场

微扰引起的对载荷的影响考虑在内。还应针对简单阴影效应和叠加的尾迹干扰考虑该影响。对于

大型风电场，应将环境湍流或地形粗糙度的增加

考虑在内。

(2) 在不超过 10 D 距离的风电场配置中，应考

虑通过转子后面的尾迹干扰引起的风机交互影

响。

(3) 与 GL 协商之后，可以使用计算模型（例如

S. Frandsen [4.17] 或“风电场中的动态载荷 II”

(DLWF II) [4.18]）。这些模型应经过验证。

(4) 要在风电场架设风机，应确定对极端和疲劳

载荷的影响。

4.4.7 复杂地形

4.4.7.1 总则

特殊形式的地形（尤其是高地）可能会生成与第

4.2 节提到的不同高度以上的速度和湍流分布，因

此应相应纳入考虑范围。

4.4.7.2 定义

(1) 可以通过与平面的地形偏差来决定地形的复

杂性。对于不符合表 4.4.1 中列出的条件的地点，

应视为复杂地形。



IV – 第 1 部分 4.4 风电场设计条件第 4 章

GL 2010 第 4-25 页

表 4.4.1 复杂地形的定义标准

与风机的距离 (x) 平面的倾角 (Φ)相对于平面的地形偏差

(Δh)

< 5 h < 0.3 h

< 10 h < 0.6 h

< 20 h

< 10°

< 1.2 h

其中 h 是轮毂高度。

图 4.4.1 复杂地形的标准

(2) 应设置平面倾角，以便它能代表风机（基

点）到视点间地形的最匹配近似值。应在垂直方向

确定与平面的地形偏差；另请参阅图 4.4.1。

4.4.7.3 风力条件

在复杂地形中，确定湍流强度时要多加注意。如果

不能进行更高精度的测量或计算，应与 GL 协商增

加湍流强度的纵向部件、侧向部件和横向部件。应

假定机组的气流倾角等于第 4.4.7.2 节中定义的最

大平面倾角。此外，还应确定现场的极端风切变。

可以使用统计外推方法来确定极端风切变（例如，

[4.6] 至 [4.13]）。与 GL 协商之后也可以使用其他

外推方法。

4.4.8 风力数据的比较

如果在现场获取的关于以下条件的值比根据第 4.2和 4.3 节确定的载荷假定更有利，应通过比较风力

数据来确认认证的有效性：

– 50 年重现期的风速小于 Vref 。（另外，还可以

比较阵风风速或滞止压力。）

– 多年风速的平均值小于 Vave。

– 在风速 0.2·Vref

与 0.4·Vref

之间，轮毂高度处的

风速的概率密度函数应小于为认证假定的函

数。

– 在风速 0.2·Vref 与 0.4·Vref 之间，现场发生的湍

流强度（请参阅第 4.4.2 节）应低于为认证假

定的强度。比较时应考虑用于现场湍流强度的

发生概率。考虑尾迹影响引起的湍流放大时，

应确保在风速 0.8·V r 与 V out 之间，风电场内每

个风机发生的湍流强度低于为认证假定的强

度。

– 在复杂地形中，应针对湍流强度的全部三个部分验证它们的湍流强度低于为认证假定的强

度。

x

Δh

h

Φ



第 4 章 4.4 风电场设计条件 IV – 第 1 部分

第 4-26 页 GL 2010

– 三个风向发生的最大向上流应低于为认证假定

的向上流。

– 所有风向的幂指数和极端风切变应低于为认证

假定的幂指数和极端风切变。现场的平均空气

密度应低于为认证假定的空气密度。否则，可

以执行其他同等的研究。



IV – 第 1 部分 4.5 与载荷相关的控制和安全系统功能第 4 章

GL 2010 第 4-27 页

4.5 与载荷相关的控制和安全系统功能

4.5.1 总则

(1) 由于控制和安全系统对机械载荷的影响，其

性能（请参阅第 2.2 节）对人员安全及风机结构完

整性都非常重要。第 4.5 节主要介绍控制和安全系

统的功能，这些功能与风机载荷相关。下面逐条

列出这些与载荷相关的控制和安全系统功能

(LRF)：

1) 用于操作以下状态的风机的控制系统功能：

– 发电

– 启动

– 关机

– 暂停

2) 保护功能（请参阅第 2.2.2.3 节）

(2) LRF 在载荷模拟模型和风机中实施。严格的

LRF开发和验证，对载荷假定值的计算及风机应

用都十分重要。这包括在开发早期阶段开始的密

集试验。 (3) 建议制造商尽早与 GL进行沟通，就评估范围

尽快达成一致。

4.5.2 范围

(1) 审批载荷假定值时，应对 LRF 进行验证。

验证范围应涵盖可影响风机在正常运行或任何故

障情况下的载荷的所有功能。这包含执行 LRF

（用于计算载荷假定值）的控制软件；还包含在

风机中执行 LRF 的硬件、固件和应用程序软件。

尤其要重视系统中的驱动器响应和延迟。

(2) LRF 验证应重视安全性、功能性、性能和

坚稳性方面。应注意不同子系统之间的接口，包

括适用的异步操作后果。

(3) 验证应确保载荷假定值计算期间执行的

LRF 设计与其在风机中的实施关联正确。

(4) 要验证用于计算载荷假定值的 LRF 和适用

的风机性能，可以将两个不同验证方法中的一个

用作备用方法，请参阅第 4.5.3 和 4.5.4. 节。第

4.5.5 和 4.5.6 节的内容对这两个备用方法都适用。

4.5.3 通过控制器模型说明执行 LRF 验证（替

代方法 1）

4.5.3.1 总则

该替代方法主要用于验证平行过程中的 LRF。为

此，应提交 LRF 文档，以便构建控制器模型和创

建在载荷假定值认证范围内用于平行计算的可执

行软件。旨在暴露控制器实施过程中的文档缺陷

和错误（例如参数和单位转换）。结合试验，评

估旨在改进在载荷假定值计算范围内使用的控制

软件的可靠性。

4.5.3.2 评估文档

(1) 要模拟机组行为和相关载荷，应提交所有相

关控制电路以及对风机载荷反应有影响的监视设

备（例如电源、转速、偏航运动）的说明。

(2) 通过框图来说明风机的控制行为（如果适用

于层次细分）。对于每个框，应提供公式来明确

说明输入/输出反应和初始状态。

(3) 电路框图包含控制器的输入和输出信号以及

所使用块的互连。应提供信号路径，用箭头指示

信号的影响方向。应明确命名电路框图中的每个

信号。

(4) 通过时间间隔说明或其他合理方法，以离散

时静态或动态模型公式（对于线性块，允许使用 z

传递函数）的形式来说明控制器单个块的输入与

输出之间的功能关系。

(5) 应提供控制算法与风机控制系统的剩余部分

之间的接口，例如，输入和输出必须符合要求并

与风机模型信号显式链接。

(6) 用于载荷模拟的风机模型应包含所需测量信

号、驱动器动力、延时和噪音水平的适用模型。

应将各自的模型和参数记录在文件中，以便在样

机试验中确定实际行为之后进行比较；请参阅第

10.6 节。

(7) 制造商应通过闭环模拟中的时间序列试验工

况来证明控制器的行为。此外，应提交控制器在

隔离状态下运行的试验工况，例如控制器输入信

号微扰试验。就要提交的试验工况应与 GL 达成一

致。

(8) 应提供控制器功能所需的信号和参数，其中

它们的单位总结在一个表格中。为进一步减轻控



第 4 章 4.5 与载荷相关的控制和安全系统功能 IV – 第 1 部分

第 4-28 页 GL 2010

制器的参数化，建议将所有参数总结在一个易访

问的外部文件中。

4.5.4 通过功能试验执行 LRF 验证（替代方法

2）

4.5.4.1 总则

制造商应制定有关控制器开发过程的质量管理程

序，至少包含风机的 LRF，尤其是用于载荷假定

值计算的 LRF。制造商应根据定义的过程来开发

和改进 LRF。必须在开发过程中试验 LRF 软件和

硬件。GL 将通过使用与制造商相同的控制软件来

执行载荷评估。

4.5.4.2 控制器开发过程说明

(1) 为 LRF 开发的所有相关部分制定控制器开

发过程，清楚说明用于 LRF 单个部件和完整系统

的验证理念。控制器开发过程说明要求使用合适

的软件和硬件试验方法和规范，其中包含用于试

验结果的性能要求。开发过程说明包含试验结果

及可审核格式的计算，以便用于评估。对于因未

达到性能要求而对 LRF 进行的修改，也应记录下

来。

(2) 为实现更好的可维护性、可读性和故障预

防，应根据软件样式指南来开发软件。应向 GL

提交软件样式指南。

(3) 第 4.5.5 节“控制器从模拟阶段到现场风机

的迁移”和第 4.5.6 节“系统版本控制”中规定的

要求对控制器开发过程说明进行了补充。

4.5.4.3 试验

(1) 试验应包含所有载荷相关情况下的 LRF 操

作，按照第 4.3 节进行的载荷计算中也同样需要这

些操作。试验应支持 LRF 在载荷模拟和风机中的

类似性能的目标。应达到相应的软件和硬件试验

范围。为此，制造商应根据试验目的选择不同的试验环境。选择试验环境和试验工况时，还会受

制造商开发过程和特殊风机设计的技术限制的影

响。力争通过实际的硬件部件而不是模拟来进行

大范围的系统验证。应向 GL 提交由结果和推论

展示和分析组成的试验报告，该报告包含试验和

载荷模拟结果的比较。

(2) 开发过程中应进行软件试验，例如通过规范

核查、走查、白盒试验、黑盒试验和软件在环试

验，也可以应用用于载荷模拟的软件。

(3) 在硬件在环环境中执行包含控制器硬件部件

的试验，例如通过使用以下项：

a) 在与风机模拟软件相连接的 PLC 上应用的完

整、交叉编译的控制系统软件

b) 应用单个机械部件（例如驱动器、传感器）

的试验环境

c) 模拟外部条件下试验台上的组装风机机舱

d) 样机风机

模拟硬件应征得 GL的同意。

(4) 应由 GL核查所选的试验。试验范围应征得

GL的同意，可以在制造商的控制器实验室、样机

风机上进行，部分试验也可以在子供应商的实验

室中完成。这包含软件和硬件的核查、正常工作

或故障情况下的运行试验核查。可以按要求重新

追踪开发步骤。

(5) 如果由于 A设计评估不可用而无法全部完成所

需范围的硬件试验，可以不进行上述试验来完成 A

设计评估。然后，延期执行未完成的试验，直到

根据第 10.5.5 节的样机试验期间的载荷测量以及

本节中的评估完成。

(6) 软件和硬件试验工况的示例包括：

常规：

– 第一个样机风机的系统识别

– 证实稳定运行工况和瞬态事件期间的性能的试验

– 证实疲劳和极端载荷行为的性能的试验

– 不同子系统之间接口的功能性试验，包括适

用的异步操作后果

– 运行状况监控的试验（尤其是变桨系统的运

行状况监控）

– 校错过程和内部控制系统符合性检查（例如

输入信号的似真性）的试验

–系统稳定性（数字稳定性、未建模动态和外

部条件的影响）的试验

– 证实子系统性能的试验

– 警报系统试验

– LRF 与安全系统交互作用的试验

– 步进脉冲试验

– 正弦扫描试验

延迟和动态：

– 驱动器响应试验（延迟和动态）

– 显示并考虑关键延迟（例如监视定时器和安

全系统中）的试验



IV – 第 1 部分 4.5 与载荷相关的控制和安全系统功能第 4 章

GL 2010 第 4-29 页

– 传感器动态试验

故障：

– 内部控制系统故障的试验

– 传感器和驱动器故障试验

– 控制系统内的通信故障试验

噪音：

– 控制器输入信号微扰试验

– 叠加变桨干扰和发电机扭矩干扰的试验

– 传感器信号噪音污染试验

故障工况可能源自最差工况状况或 FMEA 的调

查。

4.5.4.4 评估文档

(1) 为完成 GL 评估载荷期间的载荷计算，应提

交与载荷计算软件结合使用的用于执行 LRF 的控

制软件。该软件可以是作为可执行文件（例如

DLL、*.EXE）的交叉编译版本，也可以在具有载

荷计算软件的适用接口的风机控制器硬件中提

供。可执行文件应具有连接到载荷计算软件的接

口。对于接口设计，应与 GL 达成一致，确保 GL

将可执行文件成功连接到载荷计算软件。可执行

文件应授予 GL 访问所有 LRF 功能的权限，该权

限同样也能在制造商载荷假定值计算中使用。此外，可执行文件还应能提供对外部文件中的所有

控制器相关参数的访问权限。文档应包含操作手

册和功能特征的说明。

(2) 对于第 4.5.4.2 节和第 4.5.4.3 节，也应提交

以下与 LRF 有关的文档：

规范：

– 系统功能列表

– 包含人机界面 (HMI) 的产品规范

– 功能概述、显示功能关系的图形、风机内系

统与硬件空间排列之间的接口

QM 文档：

– 软件质量保证计划

– 系统版本控制

– 软件样式指南，请参阅第 4.5.4.2 节第 2 段

软件和硬件试验的试验计划：

– 试验认证

– 试验时间表和责任

– 试验环境设置说明

(3) 承认制造商提供的其他具有同等属性的证据

和试验。

4.5.5 控制器从模拟阶段到现场风机的迁移

开发过程包含特定文档，该文档显示 LRF（如载荷计算中的用法）如何迁移到风机中的硬件及其

应用软件。确保功能和性能正确迁移到风机。若

适用，这包含中间阶段（例如硬件在环环境中的

试验），包含后续试验或自动编译过程的例程的

手动编程。

4.5.6 系统版本控制

(1) 至于 LRF，应设置质量管理过程，以便明

确定义和记录控制系统组元的版本号（例如控制

器软件版本、参数定义版本、子系统固件版

本）。要提交的文档应包含以下内容：

(2) 应执行系统版本控制，以可重新追溯的方式

记录系统的后续修改。不同相关性等级的系统版

本控制编号也不同。LRF 的修改受限于整个过程

（若相关，还受限于载荷假定值和部件验证）各

自部分的重新认证。对其他载荷相关的修改进行

分类，以便涵盖在认证中。应就系统版本控制的

级别征得 GL的同意。

(3) 系统版本控制应包含特定的配置管理，用于

向在风机应用软件中执行的 LR 分配允许的风机配

置，例如塔架、转子叶片等。风机的用户接口授

予对已安装的实际系统版本的访问权限。该信息

可能在风机试验（请参阅第 10 章）和定期监控

（请参阅第 11 章）期间进行审核。



IV – 第 1 部分附录 4.A坐标系第 4 章 GL 2010 第 4-31 页

附录 4.A 坐标系

通常可以自行选择坐标系。作为建议，下图中显示

可能用到的坐标系及相应的原点和坐标。为达到简

化目的，省略转子轴倾角和锥角的表示。

4.A.1 叶片坐标系

叶片坐标系在叶根有自己的原点，通过转子进行旋

转，其朝向转子轮毂的方向是固定的。

图 4.A.1 叶片坐标系

4.A.2 弦坐标系

弦坐标系在相应弦线与叶片距轴的交叉处有自己的

原点，通过转子以及本地倾角调整进行旋转。

图 4.A.2 弦坐标系

X B

MXB

M Z B

M Y B

F Y B

F Z B ZB

Y B F X B

X B i n d i r e c t i o n o f t he r o t o r a x i s Z B r a d i a l l y

Y B s o t h a t X B , Y B , ZB r o t a t e c l o c k w i s e

XB 在转子轴方向ZB 径向

YB 使 XB、YB、ZB 顺时针旋转

YS in direction of the c h o r d , o r i e n t a t e d t o blade trailing edge

ZS in direction of the b l a d e p i t c h a x i s

XS perpendicular to th e c h o r d , s o t h a t XS, YS, ZS rotate c l o c k w i s e

MYS

FYS

YS

M Z S

F Z S

Z S

X S

MXS

F X S

c h o rd line

pitch axis

YS 在弦方向，朝向叶片后缘

ZS 在叶片距轴方向

XS 与弦垂直，使 XS、YS、ZS 顺时针旋转

弦线

叶片距轴



第 4 章附录 4.A 坐标系 IV – 第 1 部分第 4-32 页 GL 2010

4.A.3 轮毂坐标系

轮毂坐标系在转子中心（或转子轴的任何其他位

置，例如毂缘或主轴承）有自己的原点，不通过转

子进行旋转。

图 4.A.3 轮毂坐标系

4.A.4 转子坐标系

转子坐标系在转子中心（或转子轴的任何其他位

置，例如毂缘或主轴承）有自己的原点，通过转子

进行旋转。

图 4.A.4 转子坐标系

M XN

M Z N

M Y N

F Y N

F Z N

Z N F

X N

Y N XN

X N i n d i r e c t i o n o f t h e r o t o r ax i s

Z N u p w a r d s p e r p e n d i c u l a r to X N

Y N h o r i z o n t a l l y s i d e w a y s , so t h a t X N , Y N , Z N r o t a t e c l o c k w i s e

MXR

MZ R

MYR

FYR

FZR

ZR F X R

YR X R

XR in direction of the roto r a x i s ZR radially, orientated to r o t o r b l a d e 1

and perpendicular to X R YR perpendicular to XR,

so that XR, YR, ZR ro t a t e c l o c k w i s e

XN 在转子轴方向

ZN 与 XN 向上垂直

YN 水平通道，使 XN、YN、ZN 顺时针旋转

XR 在转子轴方向

ZR 径向，朝向转子叶片 1 并与 XR 垂直

YR 与 XR 垂直，使 XR 、YR 、ZR 顺时针旋转



IV – 第 1 部分附录 4.A坐标系第 4 章 GL 2010 第 4-33 页

4.A.5 偏航轴承坐标系

偏航轴承坐标系在塔架轴与塔架顶端上边缘的交叉

处有自己的原点，通过机舱进行旋转。

图 4.A.5 偏航轴承坐标系

4.A.6 塔架坐标系

塔架坐标系在塔架轴与基座顶端上边缘的交叉处有

自己的原点，不通过机舱进行旋转。此外，也可能

是塔架轴上的其他位置。

XF horizontal

ZF vertically upwards in direction of the tower axisYF horizontally sideways, so that XF, YF, ZF

rotate clockwise

MXF

MZF

MYF

FYF

FZF

ZF

FXF

XFYF

图 4.A.6 塔架坐标系

X K h o r i z o n t a l i n d i r e c t i o n o f t h e r o t o r a x i s , f i x e d t o n a c e l l e

Z K v e r t i c a l l y u p w a r d s Y K h o r i z o n t a l l y s i d e w a y s , s o t h a t X K ,

Y K, ZK

r o t a t e c l o c k w i s e

MXK

M Z K

M Y K

F Y K

F Z K

Z K

F XK

X K

Y K

XK 在转子轴方向垂直，固定于机舱

ZK 向上垂直

YK 水平通道，使 XK 、YK 、ZK 顺时针旋转

XF 水平

ZF 在塔架轴方向向上垂直

YF 水平通道，使 XF、YF、ZF 顺时针旋转



IV – 第 1 部分附录 4.B载荷评估第 4 章

GL 2010 第 4-35 页

附录 4.B 载荷评估

4.B.1 载荷工况定义说明

(1) 应列出所有计算的载荷工况。对于每种载荷

工况，应指定主模拟参数（风切变、风模型、可能

的冰载荷、向上流、模拟持续时间等）以及对所讨

论的载荷工况必需的控制和安全系统参数（制动程

序、关机程序、偏航机动、延迟时间等）说明。

(2) 与载荷工况定义主数据相关的载荷工况变化

应与包含关联参数（例如风切变、阵风特征、斜向

进流、控制或安全操作激活的条件等）的时间序列

的文件名一起列出。

(3) 如果风机模型用于 EWM 模型的风力条件下

的载荷工况（请参阅第 4.2.3.2.1 节），可以从两种

极端载荷评估方法中进行选择。

(4) 对于第一种方法，应证明：从所有（至少 15

个）具有不同湍流种子的时间序列中选择使用的三

个代表性时间序列。例如，这可以通过适用的平均

计算程序来完成。

(5) 应评估三次模拟中的最大载荷，由此对于每

个载荷部件，应将三次模拟中的最大载荷考虑在内。对于所有待调查的步骤，都应执行评估，并将

评估考虑在转子叶片、机器和塔架的设计载荷选择

中。应提交所有（至少 15 个）模拟时间序列和选

择程序。

注意：

可以使用数字方法提前计算纵向湍流强度（例如 ESDU E 0108 [4.19]）。

(6) 作为第一种方法的替代方法，可以如 EWM

模型的所述内容使用 NTM

湍流模型（请参阅第 4.2.3.1.3 节）可以使用统计外推方法来执行极端载

荷的评估（例如，[4.9] 至 [4.13]）。与 GL协商之

后也可以使用其他外推方法。

4.B.2 结果说明

4.B.2.1 总则

(1) 通常在表述结果时，对极端载荷和疲劳载荷

加以区分。作为原则问题，应指定用于分析部件标

注的所有载荷。应使用与设计过程相同的方式介绍

载荷。此外，应如第 4.B.2 和 4.B.3 节中所述来指定载荷评估。

(2) 在计算机存储媒介（例如硬盘驱动器、

DVD、CD-ROM）上提供所有已计算的极端和疲

劳载荷工况的时间序列以及适用的查看器程序，应

采用通用可读格式（例如 ASCII、XLS）或包含合

适的转换工具。

4.B.2.2 极端载荷

(1) 应以表形式提供已调查位置（例如叶切面、

叶根、转子轴、偏航系统、塔架等）的极端载荷评

估结果（包含分项系数）。这包含分项系数说明使

用的载荷工况的简短说明。建议使用以下说明格

式：相应载荷部件的极端值（最大值和最小值）位于对角线上。其他载荷部件的模拟载荷在行中提供

（请参阅表 4.B.1）。

(2) 对于弦坐标系中的极端载荷，为要检查的每

个叶切片提供包含分项系数的载荷表格以及排除这

些系数的载荷表格。

(3) 对于塔架坐标系中的极端载荷，应在表格中

添加属于极端载荷状况（风向标识应在草图中标明

或根据附录 4.A 中列出的坐标系表示）的风速和风

向。应在每种情况下提供包含分项系数的载荷表格

以及排除这些系数的载荷表格。

(4) 用于钢筋混凝土基座结构的准永久操作组合

应是 DLC 1.1 和 DLC 6.4 的操作，通过概率 pf =

10-2

进行评估（等于 20 年的 1750 h）。

注意：

另外，建议将发生超过 104 次以上的 DLC 1.1 和

6.4操作作为保守方法。

(5) 分别为没有变桨活动的所有载荷工况（制动

变桨）以及有变桨活动的所有载荷工况提供变桨距驱动器扭矩的极端载荷（最小值/最大值）。变桨

距驱动器扭矩的模拟包含空气动力变桨扭矩的影

响、叶片轴承与变桨齿轮箱摩擦的影响以及转子叶

片和变桨驱动的变桨惯性的影响。

(6) 对于叶片坐标系中的最大载荷，应使用所有

叶片连接的所有相应载荷编译表格。

(7) 对于轮毂坐标系中的最大弯曲力矩，应使用

所有叶片连接的所有相应载荷编写表格。

注意：

按照包含和不包含分项系数的极端载荷评估，不同载荷工况可能相互关联。



第 4 章附录 4.B 载荷评估 IV – 第 1 部分第 4-36 页 GL 2010

4.B.2.3 疲劳载荷

(1) 除了第 4.B.2.1 节中要求的时间序列外，应

以计算机可以编辑的格式提交所有评估结果。

(2) 对于疲劳载荷的评估，通常要求包含疲劳强度的所有设计载荷工况（若适用，包含 DLC 1.1、

DLC 1.4、DLC 1.8、DLC 2.1、DLC 2.2、DLC

3.1、DLC 4.1、DLC 6.4 以及 DLC 9.1 到 DLC

9.4）。

(3) 应指定疲劳载荷计算中创建的假定值。例

如，这些值包含年平均风速、风速分布的参数、使

用期限等。

(4) 对于所有的载荷部件，应以表格形式（如有

必要，还要以图形格式）提供模拟使用期限内的累

计疲劳频谱。此外，应基于累计疲劳频谱计算等价

的恒定范围频谱，还应指定该恒定范围频谱。在此

应指明基准载荷周期数 nref 。根据表 4.B.2，以表格

形式为 S/N 曲面所有材料相关的斜率参数提供等价

的疲劳载荷。

(5) 对于纤维增强塑料 (GRP/CRP) 的动态承重部

件（例如转子叶片），另外还要提供审查部件的

Markov 矩阵（范围平均矩阵）。

(6) 尤其是对于叶根的疲劳载荷评估，应遵守以

下过程：

(7) 除了翼面向和翼弦向（Mx 和 My）上的弯曲

力矩评估外，应检查这些弯曲力矩与 90° 的后续扇

区之间的角度扇区，以便获得 180° 的完整扇区。

至少按 15° 的角度间隔计算这些弯曲力矩。

(8) 如果没有进一步的评估，并且翼面向和翼弦

向上的疲劳载荷乘以 1.2 的系数，则可以省略该检

查。

(9) 对于叶片变桨系统的部件，应为相关载荷部

件指定传动（主轴承、齿轮箱、联轴器等）和偏航系统、疲劳载荷的平均值以及载荷持续分布 (LDD)

的分布（另请参阅第 7 章）。对于叶片变桨系统，

应为变桨距驱动器扭矩指定 LDD。所有 LDD 由各

自的载荷表和所用 DLC 的列表组成，其中包含发

生次数。

(10) 对于叶片变桨系统的部件，另外要求 DLC

1.1 所有载荷工况的传感器“变桨距驱动器扭矩”

的 600 秒时间序列均方根值 (RMS)。

(11) 对于塔架和地基，应通过平均值和振幅说明

来验证已审查的载荷部件，例如通过 Markov 矩阵

的规范。

4.B.3 其他评估

(1) 最大叶片偏转和最小塔架间隙：如果是带水

平轴的风机，应指定塔架方向的最大叶片偏转以及

转子叶片与塔架或风机其他部件（取决于所有载荷

工况）之间的最小间隙，以用于变形分析。在此应

将所有叶片的变形考虑在内。应指定决定性的载荷

工况。另请参阅第 6.2.4.1 节第 7 段。

(2) 最大塔顶加速度应指定塔架纵向和侧向的最

大塔顶加速度（图 4.A.5 的 x 和 y 方向加速度），

用于强度分析。应考虑所有的载荷工况。根据表

4.3.1 和 4.3.2，加速度值应乘以载荷 γF 的分项系数。

(3) 最大转速：整个载荷工况模拟发生的转子和

发电机最大转速 nmax 的说明，以及相应载荷工况

的命名。

(4) 制动载荷工况：发生最大扭矩（转子扭矩与

模拟时间）时，使用机械制动装置或制动系统（使

风机停止）的制动载荷工况的时间序列图形表示。

使用机械制动器时要求的最大转子制动时间的说

明。

(5) 塔架共振范围内的运行：如果要在塔架共振

范围（请参阅第 6.6.5.1 节）内运行风机，应提交

并解释限值的相应评估和定义。

(6) 闭锁装置的设计载荷：对于叶片变桨、转子

和偏航系统的闭锁装置标注，应在考虑分项系数的

情况下指定相关载荷。这涉及载荷工况 DLC 8.1 和

DLC 8.2。

(7) 针对地面缝隙外观的设计载荷：如果是板式

基础，应依据极端载荷评估的样品表（请参阅表

4.B.1），以表样式执行对作用在塔底的载荷工况

组合的评估，其中包含相应载荷情况的风速和风向

说明。基本的载荷工况组合将在第 6.7.6 节的表

6.7.1 中提供。对于第 6.7.6 节表 6.7.1 中的第 2 列

以及第 6.7.6.3 (4) 节要求的分析，应评估在第 1 列

的每种情况下列出的载荷工况组合。在该评估过程

中，可以使用 γF 等于 1.0 的分项系数（正常使用极

限状态的分析）。对于不同的载荷情况，应指定当

时的主要风速和风向。



IV – 第 1 部分附录 4.B载荷评估第 4 章

GL 2010 第 4-37 页

表 4.B.1 极端载荷计算结果的建议表格

（Fres — 生成的横向力，Mres — 生成的弯曲力矩）

极端载荷评估结果

载荷工

况 γF Fx Fy Fz Fres Mx My Mz Mres

Fx 最大值

最小值

Fy 最大值

最小值

Fz 最大值

最小值

Fres 最大值

Mx 最大值

最小值

My 最大值

最小值

Mz 最大值

最小值

Mres 最大值



第 4 章附录 4.B 载荷评估 IV – 第 1 部分第 4-38 页 GL 2010

表 4.B.2 S/N 曲面不同斜率参数的等价

疲劳载荷计算结果的建议表格

疲劳载荷评估结果

nRef Fx Fy Fz Mx My Mz

ma m

mc

md

me

mf

m

mh

mi S / N曲面 m 的斜率

m j



IV – 第 1 部分附录 4.C发电机短路第 4 章

GL 2010 第 4-39 页

附录 4.C 发电机短路

(1) 还应考虑内部电力系统主要部件中的短路导

致的发电机短路载荷。与载荷有关的最严重短路工况发生在发电机内部或附近，或者直接与电源电路

连接。由于此类短路可能会导致极高的瞬态载荷，

因此要加以审查。如果不能提供任何经过验证、较

为精确的值，请使用下面提供的公式。

(2) 通常两相短路导致比三相短路更高的最大扭

矩，因此两相短路工况起决定作用。对于同步发电

机端的两相短路，应分析以下电磁扭矩 (M)：

M ="

d

n

x

M3.1 ⋅ (4.C.1)

其中：

Mn = 额定的同步发电机扭矩

"

dx = 每单位值同步发电机的初始瞬态

电抗，如发电机制造商所述

如果 "

dx 未知，应考虑发生 10.5 倍的额定力矩。

如果同步发电机安装了用于短路限制的设备或措

施，应通过模拟分析生成的电磁扭矩 (M)。应提交

发电机模型以进行评估。请参阅第 8.2 节。

(3) 对于感应发电机定子端的两相短路，应分析

以下电磁扭矩 (M)：

= -σ −1

K M . cos α

+σ −1

K M . cos ( )α ω −t g 2

- 2σ −1

K M . sin ( )t g ω . ⎟

⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛ −

1T

t

e (4.C.2)

其中：

MK = 感应发电机的停转力矩

σ = 漏损系数

α = α 等于 arctan 时两相短路的角度

(ωg T1)

ωg = 发电机定子端的角频率

t = 时间

T1 = 定子时间常数

应根据发电机制造商提供的信息使用值 MK 、σ 和

T1。如果所需值未知，应考虑 8 倍的额定力矩。

(4) 对于感应发电机，还应将三相短路考虑在

内。在此应分析以下电磁扭矩 (M)：

M = 2 MK . sin ( )t g ω .

( )t g e

ω K s2− (4.C.3)

其中：

ωg = 发电机定子端的角频率

MK = 感应发电机的停转力矩

sK = 感应发电机的临界转差率，如发电机制造商所述

应用以下公式来获取最大扭矩：

ωg t = arctan ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛

K

s2

1 (4.C.4)



IV – 第 1 部分附录 4.D用于介绍 S 级风机的设计参数第 4 章

GL 2010 第 4-41 页

附录 4.D 用于介绍 S 级风机的设计参数

对于 S 级风机，至少应在设计文档中提供以下设计参数：

4.D.1 机组参数

额定功率 [kW]

轮毂高度处的运行风速范围（V in 至 V out ） [m/s

设计寿命 [a]

4.D.2 风力条件

作为平均风速函数的特征湍流强度 [-]

轮毂高度处的年平均风速 [m/s

平均气流倾角 [°] 风速的分布函数（威布尔分布、瑞利分布、测量分布、其他分布）

风廓线模型和参数

湍流模型和参数

轮毂高度处的极端风速 V e1 和 V e50 [m/s

风向分布（风向频率图）

4.D.3 电网条件

正常供电电压和波动 [V]

正常供电频率和波动 [Hz]

电压不平衡 [V]

最大电网停电持续时间 [d]

电网停电次数 [1/a]

自动接通周期（说明）

对称与非对称外部故障期间的行为（说明）

4.D.4 其他环境条件（若必需）

正常和极端温度范围 [°C] 湿度 [%]

空气密度 [kg/m³]

太阳辐射强度 [W/m²]

雨、冰雹、雪和结冰

化学活性物质

机械活性物质

防雷系统的说明

地震模型和参数

盐度 [g/m³]



2010版


5 强度析




GL 2010 第 3 页

目录

5.1 总则 ............................................................. ................................................................ ............................. 5-1

5.2 应力测定 ................................................................ ................................................................ .................. 5-3 5.2.1 结构载荷的一般说明........................................................ ............................................................... ........ 5-3 5.2.2 分析方法 ................................................................ ................................................................ .................. 5-3 5.2.2.1 总则 ............................................................. ................................................................ ............................. 5-3 5.2.2.2 标称应力方法 ........................................................ ................................................................ .................. 5-3 5.2.2.3 结构应力方法 ........................................................ ................................................................ .................. 5-3 5.2.2.4 影响 ............................................................. ................................................................ ............................. 5-4 5.2.3 动态计算 ................................................................ ................................................................ .................. 5-4 5.2.4 准静态计算 ............................................................ ............................................................... ................... 5-4

5.3 金属材料 ................................................................ ................................................................ .................. 5-5 5.3.1 材料属性 ................................................................ ................................................................ .................. 5-5 5.3.2 静态强度分析 ........................................................ ................................................................ .................. 5-5 5.3.2.1 总则 ............................................................. ................................................................ ............................. 5-5 5.3.2.2 分析方法 ................................................................ ................................................................ .................. 5-5 5.3.3 疲劳分析 ................................................................ ................................................................ .................. 5-5 5.3.3.1 总则 ............................................................. ................................................................ ............................. 5-5 5.3.3.2 疲劳分析方法 ........................................................ ................................................................ .................. 5-6 5.3.3.3 等效应力假设 ........................................................ ................................................................ .................. 5-9 5.3.3.4 平均应力修正 ........................................................ ................................................................ ................ 5-10 5.3.3.5 测定尺寸使用的 S/N 曲线 ......................................................... ........................................................... 5-10 5.3.4 适用性分析 ............................................................ ............................................................... ................. 5-14 5.3.4.1 分项系数 ................................................................ ................................................................ ................ 5-14 5.3.4.2 变形分析 ................................................................ ................................................................ ................ 5-14

5.4 混凝土 ......................................................... ................................................................ ........................... 5-15 5.4.1 材料属性 ................................................................ ................................................................ ................ 5-15 5.4.1.1 特性值 ......................................................... ................................................................ ........................... 5-15 5.4.1.2 分项系数 γM ........................................................... ............................................................... ................. 5-15 5.4.2 最终极限状态 ........................................................ ................................................................ ................ 5-15 5.4.2.1 断裂和失稳 ............................................................ ............................................................... ................. 5-15 5.4.2.2 疲劳分析 ................................................................ ................................................................ ................ 5-15 5.4.3 正常使用极限状态............................................................ ............................................................... ...... 5-16 5.4.3.1 分项系数 ................................................................ ................................................................ ................ 5-16 5.4.3.2 变形分析 ................................................................ ................................................................ ................ 5-16 5.4.3.3 应力极限 ................................................................ ................................................................ ................ 5-16

5.4.3.4 裂纹控制

................................................................ ................................................................ ................ 5-17 5.4.3.5 取决于载荷硬度的降低.............................................................. ........................................................... 5-17

5.5 纤维增强塑料 (FRP) 及粘接接头 ............................................................. ........................................... 5-18 5.5.1 总则 ............................................................. ................................................................ ........................... 5-18 5.5.2 材料 ............................................................. ................................................................ ........................... 5-18 5.5.2.1 制造商要求 ............................................................ ............................................................... ................. 5-18 5.5.2.2 材料要求 ................................................................ ................................................................ ................ 5-18 5.5.2.3 特性值 ......................................................... ................................................................ ........................... 5-18 5.5.2.4 材料分项系数 ........................................................ ................................................................ ................ 5-18 5.5.3 分析 ............................................................. ................................................................ ........................... 5-19 5.5.3.1 总则 ............................................................. ................................................................ ........................... 5-19 5.5.3.2 极限载荷分析 ........................................................ ................................................................ ................ 5-19

5.5.3.3 疲劳分析 ................................................................ ................................................................ ................ 5-20 5.5.4 玻璃纤维增强塑料 (GRP) .............................................................. ....................................................... 5-22 5.5.5 碳纤维增强塑料 (CRP) .............................................................. ........................................................... 5-23




第 4 页 GL 2010

5.5.6 粘接接头 .............................................................. ................................................................ .................. 5-24

附录 5.A

5. A 使用有限元方法进行强度分析 ............................................................... ............................................. 5-25

5.A.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-25 5.A.1.1 介绍 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-25 5.A.1.2 确定强度分析的目标，型式和内容................................................................... .................................. 5-26 5.A.1.3 整体变形和应力 ............................................................. ............................................................... ........ 5-26 5.A.1.4 局部变形和应力 ............................................................. ............................................................... ........ 5-26 5.A.1.5 局部增加应力 ...................................................... ................................................................ .................. 5-26 5.A.2 结构建模 .............................................................. ................................................................ .................. 5-26 5.A.2.1 模型内容 .............................................................. ................................................................ .................. 5-26 5.A.2.2 选择元件 .............................................................. ................................................................ .................. 5-28 5.A.2.3 元件剖分 .............................................................. ................................................................ .................. 5-29 5.A.2.4 简化 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-29 5.A.2.5 边界状况和支撑 ............................................................. ............................................................... ........ 5-29

5.A.2.6 检查输入数据

...................................................... ................................................................ .................. 5-29 5.A.3 结构载荷 .............................................................. ................................................................ .................. 5-30 5.A.3.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-30 5.A.3.2 载荷建模 .............................................................. ................................................................ .................. 5-30 5.A.3.3 检查载荷输入 ...................................................... ................................................................ .................. 5-30 5.A.4 结果计算和评估 ............................................................. ............................................................... ........ 5-30 5.A.4.1 结果的真实性 ...................................................... ................................................................ .................. 5-30 5.A.4.2 变形 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-30 5.A.4.3 应力 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-30 5.A.4.4 疲劳强度 .............................................................. ................................................................ .................. 5-30 5.A.4.5 结果说明 .............................................................. ................................................................ .................. 5-31 5.A.5 风机认证 FE 分析文档 ............................................................. ............................................................. 5-31 5.A.5.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-31

5.A.5.2 关于文档的一般要求...................................................... ............................................................... ........ 5-31 5.A.5.3 关于文档的特殊要求...................................................... ............................................................... ........ 5-31 5.A.5.4 结果 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-32

附录 5.B

附录 5.B 合成材料 S/N 曲线计算 ........................................................... ............................................................. 5-34 5.B.1 总则 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-34 5.B.2 文档 ............................................................ ............................................................... ............................. 5-34 5.B.2.1 输入参数文档 ...................................................... ................................................................ .................. 5-34 5.B.2.2 结果参数文档 ...................................................... ................................................................ .................. 5-35 5.B.3 S/N 曲线的计算 .............................................................. ............................................................... ........ 5-35



IV – 第 1 部分 5.1 总则第 5 章

GL 2010 第 5-1 页

5.1 总则

(1) 应对风机部件的极限和正常使用极限状态进行验证（请遵照第 1.3.2.2 节）。为此，应根据第 4章确定载荷工况的设计载荷（请参见第 1.3.2.3节）。

(2) 强度指的是部件对载荷的阻力。应根据本章节进行验证（另请参阅第 6 章内的相应章节）。强度取决于材料，载荷结构的形状和载荷的型式（拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转）。

(3) 通常情况下需使用计算进行分析。不过对于疲劳分析，还允许在模拟运行工况下进行部件试

验。

(4) 不可忽视在一定程度上影响风机应变和压力水平的动态载荷，例如共振效果或冲击力，并应以

适当的方式将其考虑在内（另请参阅第 6.6 节和第 7.1 节）。

(5) 局部的塑性和弹性变形可能会对部件的功能性造成负面影响。需对该部件及其邻近部件的功能进行验证（例如，轴承、齿轮箱外壳）。关于变形限制要求的分析在相关的章节中有详细的描述（例如，第 5.3.2 节或第 7.1 节）。

(6) 除下列指南外，对结构（转子叶片，锻造、铸造和焊接结构，外壳，塔架和基座，以及螺栓连接）和特殊机械部件（例如，齿轮箱，偏航系统，

制动系统，轴承、联轴器和液压系统）进行分析的更多要求可在第 6 章和第 7 章中找到，请仔细阅读。



IV – 第 1 部分 5.2 应力测定第 5 章

GL 2010 第 5-3 页

5.2 应力测定

5.2.1 结构载荷的一般说明

(1) 对于强度分析，通常需考虑对分析结构区域具有决定性作用的被选中载荷工况。对于疲劳强度评估，需考虑能够在关键区域生成动态周期应力的载荷工况。第 4.3.3 节中提供有设计工况（例如，运行工况）和设计载荷工况。

(2) 载荷和载荷工况通常应按照第 4 章中的内容进行测试。更为详细或特别地对改编的载荷标准及相关值应进行充分记录并得到认可。设计计算中需考虑的载荷工况和组合应包括可能发生的最不利工况。

(3) 载荷部件中的非线性特点在存在关联时，应考虑在内。对此，应注意到的是线性叠加原理并不在此处适用。在部分工况下，仅在特定变形时才会出现的力（例如，通过结构区域的接触）可通过额外载荷工况的形式得到分析，并且对分线性结构行为（例如，轴承上的径向压力载荷）的研究实现叠加。

(4) 作为对使用一般强度分析和挑选载荷工况方

法的替代，还可使用特别适合于运动和载荷（即所谓的时间序列计算）整体研究的特殊方法。

(5) 在使用时间序列进行计算时，载荷或下压过程应通过设计载荷工况的特性数据得出（请参见第 4.3.3 节）。应根据第 4 章的内容选择用于结构分析的时间序列和统计频率。应采用合乎情理的方式对选中的计算目标简化适用性进行记录。

5.2.2 分析方法

5.2.2.1 总则

(1) 通常可采用常规静态理论完成应力计算。若通过这些方法无法准确和充分确定具有决定性作用的应力，则应采用数字程序进行计算（例如，有限元方法）。

(2) 对于强度分析，由于作用在部件上所产生的效应通常被确定为应力。在故障关键区域，应按照使用标准和规章中描述的，目前可接受的技术规则确定结构应力的标称应力。应对所选择的故障关键区域进行记录。

(3) 对以下列出分析程序的修正需得到 GL 的认可。此处需要确保应用的是前后一致的分析理念。

(4) 关于强度分析目标、型式和范围的定义，以及评估和文档的计算和详情，可在附录 5.A “使用有限元方法进行强度分析”中找到。

5.2.2.2 标称应力方法

(1) 标称应力为通过现行弹性力学的基础理论方法确定的应力。其中不包含切口效应中的应力部件。应通过有关标称应力的应力集中系数 (SCF) 和疲劳缺口系数，对其进行研究。

(2) 标称应力概念仅限于细长杆和柱，以及部件

元件采用带状、杆状或柱状，可使用近似数值理想化的此类结构。

(3) 在对非焊接部件进行疲劳分析时，应使用包括所研究详细分类或几何形状不连续性的 S/N 曲线。若在焊接部件中，所选的详细分类对设计细则的分配未将单个几何形状不连续性包含在内时，需要对标称应力进行修正（请参阅，例如 [5.1] 、 [5.2]、[5.3]）。

(4) 对于组合型式应力，请阅读第 5.3.3.2.4 节和第 5.3.3.3 节。

5.2.2.3 结构应力方法

(1) 结构应力被认为是能够完整描述应力状态

的应力。其中包括来自复杂部件外形施加的影响

（空间弯曲结构）和与设计有关的缺口（例如，凹

槽、阶梯和钻洞），以及对载荷引进的局部影响。

在焊接结构中，结构应力被称为“热点应力”（另

请参阅 [5.3] 和附录 5.A ）。这一说法表明该结构

几何形状应力内包括标称应力和局部效应的影响，

但并不包括焊缝的缺口效应。

(2) 在进行疲劳测试时，若结构应力包括缺口效应的所有局部影响，则非焊接部件应使用随材料变

化的 S/N 曲线。疲劳验证需通过使用与部件真实质

量对应的 S/N 曲线进行验证。应根据特定的质量

（例如， j 和 j 0，请参阅第 5.3.3.5.3 节）选择与质

量相关的升级因素。如果部件特定区域质量有不同

的规定，应确保对不同的质量区域进行分析。

(3) 根据离散度，必须通过缩减 S/N 曲线，在数

值结算中考虑未包含在结构应力的部分缺口效应。

(4) 对于焊接接头，热点应力（几何形状应力）

在疲劳分析中具有决定性作用。当在焊接接头评估

中使用结构热点应力方法，则有限元建模在元素型

式和网格质量方面应按照 IIW 建议 [5.3] 进行。在



第 5 章 5.2 应力测定 IV – 第 1 部分

第 5 4 页 GL 2010

焊接接头评估中使用结构热点应力应按照 IIW [5.3]进行计算。

(5) 对于组合型式应力，请阅读第 5.3.3.2.4 节和

第 5.3.3.3 节。

5.2.2.4 影响

影响会因载荷型式、几何形状形状或材料而不同，在强度分析中应将其考虑在内。这同样适用于一些项目的非线性影响

- 载荷（例如，滚轴或滑动轴承的纯压缩载荷），或

- 几何形状形状（二阶，线性理论；大幅度变形研究），或

- 材料（塑性理论和屈服铰理论）。

5.2.3 动态计算

(1) 使用动态计算，产生自时变载荷，对结构和

部件的振动关联系统回应可通过整个风机的结构力

学影响得到确定（请参见第 4 章）。

(2) 单个结构和部件的动力学计算要求出现在第 6 章和第 7 章的相关章节内。关于塔架振动导向设

计的特别说明可参见第 6.6.5.2 节。

5.2.4 准静态计算

(1) 准静态计算载荷仅在一定程度包括整个风机

结构动力学的影响。遗失的动力学部件应通过动力

学放大因素（例如，诸如阵风作用因子等放大因

素，请参见第 4.1.1 节，第 4 段）考虑在内。

(2) 单个结构和部件的准静态计算要求出现在第 6 章和第 7 章的多个章节内。关于塔架准静态设计

的特别说明可参见第 6.6.5.3 节。



IV – 第 1 部分 5.3 金属材料第 5 章

GL 2010 第 5-5 页

5.3 金属材料

以下是对一般金属结构的要求。扩充要求包含在第

6 章和第 7 章内（例如，第 6.6 节和第 6.7 节中，对塔架和基座极限和正常使用极限状态的验证）。

5.3.1 材料属性

(1) 关于机械部件材料的要求、分析和认证均包含在第 3 章内。本章余下章节将包含其他附加信息。

(2) 材料参数应根据欧洲或在与 GL 协商后认定的等效国际守则，例如，适用于结构钢热轧产品的 EN 10025:2004 等进行选择。

5.3.2 静态强度分析

5.3.2.1 总则

(1) 一般的强度分析应根据欧洲或在与 GL 协商后认定的等效国际守则进行。

(2) 若标准规则中不涵盖机械部件的尺寸，则该机械部件应按照目前公认的技术原则进行设计和分析。对与螺栓连接的尺寸，应严格遵守第 6.5 节中的相关要求。

(3) 应根据 Eurocode 3 或 DIN 18800 ，以及相关要求对塔架和基座进行验证。

(4) 关于对应设计强度（请参阅第 1.3.2.4 节），部件应使用设计载荷（请参阅第 1.3.2.3 节）确定尺寸。

(5) 对于所有载荷工况分组内的金属部件，可供其作为基础使用的局部材料安全系数 γ M 为：

γ M= 1.1

(6) 塔架和基座应根据设计载荷的统一分项系数

概念进行处理（请参阅第 6.6.1 节和第 6.7 节）。

5.3.2.2 分析方法

(1) 在进行分析时，应遵守第 5.2.2 节中的一般要点。

(2) 结构或部件的尺寸确定主要取决于可能发生故障的型式。若两个或更多型式的载荷会同时出现时，需对其组合后产生的应力进行评估。通常，最终极限状态验证应针对材料和载荷，使用以下等效的应力假设进行。

(3) 对于塑性材料，需使用最大剪切应变能假设

或最大剪切应力假设。其他假设，例如剪切应力强度假设可在其有效性得到充分证明后，用做替换方法。

(4) 对于脆性材料（例如，EN-GJS-700-2U），材料行为可通过最大主应力假说进行描述。对于半塑性材料（例如，EN-GJS-400-18U-LT），可应用最大主应力假设或最大剪应能假设（例如，平均应力）。

(5) 若有充分的部件试验可确保其适用性，则其他假设也可用作替代方法。

(6) 对于使用塑性或半塑性材料制造的部件，其仅限于在局部缺口处出现细微塑化。对于包含有此类材料的结构，若局部应力值位于弹性极限（开始屈服）以上，则应注意在对静态部件强度评估时，将局部应力分配及局部应变考虑在内。此处应注意的是，局部应力和应变分配取决于部件形状（例如，缺口）和载荷的型式（拉伸/压缩，弯曲，扭转）。总的可允许缺口基应变不得超过塑性（例如，S235 J2+N）和半塑性材料（例如，EN-GJS-400-18U-LT）的 1.0% 。在所有工况内，由作用在局部缺口上的极限载荷工况导致的塑化被限定在最小范围内。

(7) 此外，允许的应变取决于结构的功能，因此，在遇到永久性拉伸时，需对部件及其临近部件提供可操作性证明。应与 GL 协商确定程序。对于塔架和基座，设计屈服应力 f yd 通常不得超过 10%。

(8) 需要避免出现任何与部件故障关键区域（例如，受高疲劳应力作用的区域）相关的塑化。在设计寿命未受影响的前提下，仅出现在缺口区域的局部塑化与疲劳关键区域的叠加是可以接受的。需采

用适当的方法对影响进行评估。

5.3.3 疲劳分析

5.3.3.1 总则

(1) 在以下内容中，处于各式周期载荷下的部件均被代指为“动态载荷”。

(2) 风机内主要用于动态载荷的金属部件需进行疲劳分析。通常这一要求同样适用于将叶片连接至

发电机的传动部件，主框架及其与塔架的连接，连接原件与其他涡轮特定的部件（例如，叶片螺距机构）。



第 5 章 5.3 金属材料 IV – 第 1 部分

第 5 6 页 GL 2010

(3) 疲劳分析可通过部件试验，计算分析，或在适用时使用解析分析完成。部件试验应使用与操作相关的载荷进行，并以第 4 章内容作为基础。试验结果的评估应使那些不能直接予以考虑的影响效应（大批量的载荷周期 > 10 9，试验结果的分散等）

得到可靠的涵盖，请参阅 [5.2] ）。

(4) 适当疲劳强度的分析，例如，在动态操作载荷下防止裂纹开裂的阻力，可在结构设计的范围内，为部件裂纹开裂可能性的评估和减少提供帮助。考虑到载荷过程的无法计数性，其中有与材料和生产相关的差异和老化效应，操作过程中随后出现的裂纹开裂无法完全排除在外，需要对此采用定期核查和其他适当行动等必要措施。

(5) 技术裂纹开裂应视为一般故障标准内，例如，可使用常规非破坏性核查方法在现场发现的裂纹。

(6) 在特殊工况中，通过与 GL 协商确定后，可在风机限定的持续操作中使用已开裂并稳步增长裂纹的剩余寿命。。对此，需使用合适和公认的分析方法验证剩余寿命。此外，应在与 GL 协商后，确定定期核查的适当间隔。

5.3.3.2 疲劳分析方法

5.3.3.2.1 总则

(1) 根据要求的计算精度，计算获得的疲劳分析需在以下 3 个程序之一的帮助下进行。

– 使用应力时间序列和损坏累积，来尽可能精确地记录外部载荷和结构响应之间复杂的相互作用。

– 使用应力范围和损坏累积。各种载荷效应的叠加应包括最差的物理意义组合。

– 以等效变化恒定范围作为疲劳分析的简化形式。此处的等效变化恒定范围应按照第 4.B.2.3节中的要求使用。

(2) 需对程序和应用的载荷进行准确记录（请参阅附录 5.A.5 ）。

(3) 塔架和基座应根据 EN 1993-1-9:2005 进行验证。

(4) 若在参看的标准中没有相关定义，则需按照第 5.3.3.4 节研究平均应力造成的影响。

(5) 对于需承受组合载荷的复杂部件（请参阅图 5.3.1），需在进行热点定位时应用适当的程序。通

常情况下需使用应力时间序列并必需对部件整体进行分析。

5.3.3.2.2 简化的疲劳分析

(1) 简化的疲劳分析通常在应力储备验证（例

如，对比拥有不同转子直径的机组种类时）中，研

究安全边界量时得到应用。在进行简化的疲劳分析

时，可使用等效的变化恒定范围。随后，将会开始

在已知的 Palmgren/Miner 法则基础之上，开始对等

效变化恒定范围的描述。关于法则的说明可在例如

[5.2] 中找到。

(2) 在生成等效变化恒定范围时，需要应用与所用材料相对应 S/N 曲线的斜率参数。对设计 S/N曲线时具有决定性作用的斜率参数可在第 5.3.3.5节中找到。

(3) 在这一分析方法和其他分析方法中，需在涉及表 5.3.1 中的标准时，应用分项系数 γ M。

(4) 在遇到多轴向应力工况出现应力叠加时，请

参阅第 5.3.3.2.4 节。

(5) 当使用简化疲劳分析进行安全边界量研究

时，应注意到假设的参考载荷周期数通常与假设的

部件设计使用寿命并不互相对应。

(6) 应采用与按照第 5.3.3.5 节确定 S/N 曲线的类

似方式，将对抗疲劳性持续下降的影响（例如，可

靠概率 P ü，表面影响等）考虑在内。

注意

举例来说，分项系数 γ M 的应用实例在表 5.3.2（供

疲劳分析使用）中给出。疲劳分析通常根据在表

5.3.1（供被研究风机内力和力矩传送部件使用）中

列出的标准进行应用。




GL 2010 第 5-7 页

表 5.3.1用于疲劳验证的分项系数 M

核查和可达性部件故障导致风机毁坏

或危害人员

部件故障导致风机故障

或间接损坏部件故障导致操作断

定期监控和维护；可达性良好

1.15 1.0 1.0

定期监控和维护；可达性不佳

1.25 1.15 1.0

表 5.3.2分项系数 M实例

基座部分的钢筋出现穿透无法核查 γ M =1.25

转子轴的轴承环只有在移除风轮后才能进行核查 γ M =1.25

主齿轮箱的行星架无法核查；故障后将会导致风机损坏 γ M =1.25

轮毂 / 转子轴的螺栓连接（多螺栓连接）

可在导致连接整体故障前，在多螺栓连接中发现故障的单个螺栓

γ M =1.15

控制箱固定

储压器固定风机操作将中断 γ M =1.0




第 5 8 页 GL 2010

5.3.3.2.3 损坏计算

(1) 通过损坏累积执行疲劳验证在下文中将作为

已知内容。该方法的说明可在 [5.1] 、[5.2] 等章节

中找到。

(2) 在进行损坏计算时，按照第 4 章要求，作为

一项原则，由于操作载荷形成的应力范围 σi 应连

同与其关联的应力周期数目 n i 一起使用。疲劳强

度计算中的损坏总和 D 受到材料、载荷型式和结

构几何形状形状的影响。损坏总和不得超出以下数

值：

D ≤ 1

对于需要承受各式级别载荷的焊接机械部件，损坏

总和不得超过

D ≤ 0.5

例如，在使用 Palmgren/Miner 线性损坏累积假设

时。

D = ∑i

n i / N i ≤ D admi

其中：

n i = 多个应力周期位于应力范围的同个类别内

N i = 多个容许应力周期位于应力范围的同个类

别内

(3) 容许应力周期的数量 N i 在此处为应力范围 Δσi · γ M关联 S/N 曲线可允许的应力周期数量。

(4) 分项系数 γ M 出现在表 5.3.1 中。

(5) 对于损坏累积，应使用以下段落中提供的设

计 S/N 曲线（请参阅第 5.3.3.5 节）和第 5.3.3.3 节

中的等效应力描述。

(6) 在遇到多轴向应力工况出现应力叠加时，请

参阅第 5.3.3.2.4 节。

5.3.3.2.4 关于多轴向应力工况叠加的说明

(1) 对于多轴向应力受压部件（请参阅图 5.3.1），必须以实际方法考虑复杂的应力工况，并准备以物理意义方式，为其进行损坏累积计算。对此，需按照第 4 章要求应用疲劳载荷的关联时间序列。

PeriodicalNon-

periodical

Cyclic

Cycle forms

Single loading Combined loading

Proportional

Non-proportional

Synchronous(in phase)

Out of phase

Differentfrequencies

Uniaxialstress state

Multi-axialstress state

1

-1

0

g(t)

π 2πωt

a) Sinusoidal

1

-1

0π 2π

ωt

b) Trapezoidal

1

-1

0 π 2πωt

c) Triangular

σ σ

t tt t+T

Principal directions

σ2

σy τyx

τxy

σx

σ1

ϕ = constant ϕ = varying

ϕ

t

t

t

t

e.g..

στ

F F

图 5.3.1 根据 Liu/Zenner 得出的多轴对称性领域各术语间关系

定期

单一装载

多轴向应力状况

非定期

组合装载

不成比例

同步（同相）

单轴向应力状况

周期性

周期模式

正弦曲线

不同频率

异相

三角形

梯形

成比例

变化定

主方向




GL 2010 第 5-9 页

(2) 在分析多轴向应力时，建议通过研究主应力和主应力方向，为关键区域建立主导（损坏相关）应力分布或应力组合。有时主导载荷部件，或符合部件组合的出现可能会致使应力工况与单一轴向靠近。在此工况中，可采用适合该问题的

简化方法。

(3) 若标称应力方式被选中用于评估焊接接头，

且遇到正应力和剪切应力同时出现时，其组合效

应应根据 [5.1] 或 [5.3] 进行研究。

(4) 若结构应力方法被选中用于焊接接头的评估

时，应分析主应力。在某些情况下，若主应力的

方向矢量大约与焊缝呈直角，且随时间改变并未

出现明显变化时，该应力可根据 [5.1] 或 [5.3] ，连

同抗疲劳度值一起使用。若方向矢量变化显著，

则还需对其他的主应力进行分析。应根据 [5.3] 对

组合效应进行研究。

(5) 适用的程序取决于材料、载荷型式和结构几

何形状形状，并需要在与 GL 协商后才能确定。

5.3.3.3 等效应力假设

(1) 在多轴向应力工况中，疲劳关联应力部件

（也为时间序列）将通过适当的等效应力假设方

法，转化为单一轴向应力工况。

(2) 对于塑性材料，等效应力假设（例如，最大

剪切应变能假设，最大剪切应力假设）可作为临

界面方法进行应用。其他假设，例如针对塑性材

料的剪切应力强度假设，可在其有效性得到充分

证明后，用做替换方法。

(3) 对于易碎和半塑性材料（例如，属于半塑性

材料的 N-GJS-400-18U-LT ），正应力假设可作为

临界面方法进行应用。若预计部件会因其他型式

应力效应而出现故障时，则必需使用其他假设。

(4) 若标称应力方法被选中用于进行焊接接头评

估，则其中具有决定性作用的应力为与焊缝垂直

或平行的应力。若标称和剪切应力在焊接接头处

同时出现，则应根据 [5.1] 或 [5.3] 研究其组合效

应。

(5) 若结构应力方法被选中用于焊接接头的评估

时，主应力将具有决定性作用。若主应力的方向

矢量出现显著变化，则需按照 [5.3] 对这些应力的

组合效应进行研究。

研究中使用的程序应在与 GL 协商后确定。

S/N curve according to Eurocode 3

Δσ A

108 109

N A = 2 · 106

ND = 5 · 106

Number of stress cycles N

Δσi

Design S/N curve

σ

tN = ND(ΔσD/Δσ)3

N = ND(ΔσD/Δσ)5

ΔσD

ND = 1 · 107

S/N curve according to IIW

图 5.3.2 焊接结构的 S/N 曲线，一般形状

应力周期的数量

根据IIW

绘制的S/N

曲

设计 S/N 曲线应力范围

根据 Eurocode 3 绘制的 S/N曲线




第 5 10 页 GL 2010

5.3.3.4 平均应力修正

(1) 通常情况下，平均应力对材料疲劳强度的影响非常明显。平均应力的影响可通过赫氏图（请参见图 5.3.3 ）进行研究。

(2) 若在详细分类中已包括平均应力修正时，则可以无需进行额外的平均应力修正。

(3) 当在疲劳分析中使用应力时间序列时，对于每个给出的应力幅 ó A

* 和平均应力 ó m，都必需对相同应力比 R 的 S/N 曲线相应的损坏等效幅度 ó A

*(R)进行计算。

(4) 另外，S/N 曲线也需要采用相应的方式进行调整。

(5) 若使用的是应力范围或等效变化恒定范围（请参见第 5.3.3.2.1 节），则应以可论证的谨慎方式，研究平均应力造成的影响。

(6) 应力幅的转化需通过 1 或 2 条与赫氏图（请参见图 5.3.3 ）中疲劳寿命线相平行的线条进行。

(7) 平均应力敏感度 M 必需根据材料进行选择。对于铸铁，平均应力敏感度 M 必须为 - ∞ ≤ R ≤ 1 。对于塑形钢材料，斜率 M/3 可适用于 0 ≤ R ≤ 1 。其他方法应事先获得 GL 的认可。

(8) 附录 5.B 中提到的平均应力修正程序也可适用。

(9) 通常对于焊接部件而言，仅在无显著剩余应力出现（例如，在焊后热处理完成后）时，平均应

力修正的积极效应才适用。

(10) 可使用容许屈服应力（例如，R p0.2 / γM）确定极限应力水平。出现的平均应力及应力幅 σa 之和不得超过极限应力水平 ( σm+σa <= σlim)。

5.3.3.5 测定尺寸使用的 S/N 曲线

5.3.3.5.1 焊接钢结构和螺栓连接 S/N 曲线

(1) 对 S/N 曲线的选择需遵照，例如 EN 1993-1-9:2005 [5.1] 或 IIW 建议 [5.3] 进行。详细分类的选择应遵照适用于塔架和基座的 Eurocode 3(EC 3)[5.1] 和适用于机械结构的 IIW 推荐 [5.3] ，或等效规范进行。等效规范的应用可在与 GL 协商后获准使用。

(2) 降低影响，例如，由于材料厚度或 2 个连接在焊接时未能充分对准等造成的影响需根据 EC 3[5.1] 或 IIW [5.3] 仔细检查。

(3) 与 EN 1993-1-9:2005 不同，在应用结构应力

方法时，厚度修正需根据按照 IIW [5.3] 进行。

Mean stress σm

σm,i (R) R=1

45°

M

M/3

σ* A,i (R)

σ* A,i (R=-1)

MR= - ∞

45°

75 % of Limiting stress level

图 5.3.3. 赫氏图

75%极限应力级别

平均应力

应力幅

极限应力级别极限应力级别




GL 2010 第 5-11 页

(4) 焊后改进技术必须得到 GL 的认可（请参阅第 3.4.2.7 节）。

(5) 对于受压来自主要为各式应力范围 Δσi 的焊接机械部件，疲劳验证通常通过使用损坏累积，以

及以第 4 章的应力范围为基础进行。损坏总和 D不得超出 0.5 ：

D ≤ 0.5

(6) EN1993-1-9:2005 中的 S/N 曲线

在采用正应力载荷时，按照 EN1993-1-9:2005 ，以

下附加协定将适用于 S/N 曲线：

– 区域 I ： S/N 曲线斜率参数 m1 = 3 ，应力周期数量 N i < 5 · 10 6区域 II ： S/N 曲线斜率参数 m2 = 5 ，应力周期数量 N i ≥ 5 · 10 6

对于主要剪切应力载荷部件，EN 1993-1-9:2005 规定的 S/N 曲线需使用恒定的斜率参数 m = 5 ：

– 区域 I + II ： S/N 曲线的斜率参数 m = 5

(7) IIW 推荐中的 S/N 曲线

在对机械结构评估时，对 S/N 曲线需适用以下要求：

– 区域 I ： S/N 曲线斜率参数 m 1 = 3 ，应力周期数量

N i < 1 · 10 7

– 区域 II ： S/N 曲线斜率参数 m2 = 5 ，应力周期数量

N i ≥ 1 · 10 7

(8) 在所有情况下都不得超出疲劳强度（截断）阈值。图 5.3.2 显示了作为基础使用的 S/N 曲线的一般形状。

(9) 在确定应力周期容许数量 N i（请参阅第 5.3.3.2.3 节）时，需根据表 5.3.1 将分项系数 γ M考虑在内。

(10) S/N 曲线中的疲劳强度线应受到基础材料弹性性能的限制，其中包括材料的分项系数 γM。在

确定疲劳强度线的上限时，应考虑到对应的平均应力级别。

(11) 在对分析应力级别是在研究螺栓的拉伸和弯曲后确定的螺栓连接进行疲劳强度分析时，以下详

细分类可适用于不超过 M30 （公制标准螺纹）的尺寸。

– 在热处理之前轧制的热浸镀锌螺栓：详细分类 50

– 在热处理之前轧制的螺栓：详细分类 71

– 在热处理之后轧制的螺栓：

85

min20

max271 ≤− )

,F

S F *(分详细类

其中：

FSmax = 极限载荷下的最大螺栓力

F0,2min = 0.2 % 的弹性拉力极限下的螺栓力

螺栓的 S/N 曲线应按照 EN 1993-1-9:2005 绘制。

(12) 此处与方向相关的横截面 A 为螺纹中的应力横截面 A S 。横截面减少的影响通过会对热浸镀锌零件造成负面影响。

(13) 对于大于 M30 的螺栓，通过系数 k s 及

k s = (30mm/d) 0,25

将 S/N 曲线减少的情况应考虑在内，其中的 d 为标称直径。更多关于螺栓尺寸的要求可在第 6.5 节中找到。

5.3.3.5.2 设计非焊接、锻造和轧制零件的

S/N 曲线

(1) 选择

原则上，统计上拥有保证的材料 S/N 曲线应作为基础使用。关于材料试验的要求，需要与 GL 协商确

定。若 S/N 曲线并不适用于将使用的钢材时，附录 5.B 中的合成 S/N 曲线可用于综合性的疲劳分析

（损坏累积遵照第 5.3.3.2.3 节）。




第 5 12 页 GL 2010

Design S/N curve

Δσ A

108 109

ND

Number of stress cycles

Δσi

σ

t

N = ND(Δσ* A/Δσ)m1

Δσ* A

107

N1

Δσ1 Synthetic S/N curve (Δσ = 2σa)

Reduction with SPü = 2/3


图 5.3.4 非焊接锻造和轧制零件 S/N 曲线，实例“合成材料 S/N 曲线”；一般形状

(2) 降低影响

以下对抗疲劳性的降低影响应予以考虑（例如，附

录 5.B 或 [5.4] ）：

– 载荷型式

– 应力比

– 应力集中系数

– 缺口效应系数

– 部件尺寸

– 影响面

– 技术参数的影响

– 生存概率

– 环境工况（腐蚀等）

(3) 生存概率

通常情况下，S/N 曲线得到的生存概率为 P Ü =50 %，例如，请参阅 [5.4] 。应配合生存概率 PÜ > 97.7 % 进行疲劳分析。除非另行确定，否则 S/N 曲线参考值 ΔσA需降至

Δσ∗A

= ΔσA · SPü 其中 S Pü = 2/3

这相当于生存概率 P Ü > 97.7 % （平均值 – 2 标准偏差）。若使用的是生存概率为 P Ü > 50 % 的

S/N 曲线，则折减系数 S Pü > 2/3 需要在与 GL 协商后确定。

(4) 容许应力范围

S/N 曲线中的疲劳强度线应受到材料弹性性能的限

制，其中包括材料的分项系数 γM。在确定疲劳强

度线的上限时，应考虑到对应的平均应力级别。

(5) 应力周期数量

对于应力周期数量 N i > ND，S/N 曲线应延伸自斜

率参数为 2m 1-1 的 Δσ*A ，其中 m1 是疲劳强度线的

斜率参数（请参阅图 5.3.4 ）。其中的极限周期数

量 N D 为在最佳试验工况（无腐蚀效应等）下，并

给出耐久极限时的数量。合成材料 S/N 曲线使用的

是从该计算中得出的 N D。

5.3.3.5.3 用于铸钢和球墨铸铁设计的 S / N 曲线

(1) 选择

原则上，应使用统计上拥有保证的材料 S/N 曲线。

关于材料试验的要求，需要与 GL 协商确定。若 S/N 曲线并不适用于将使用的铸造材料时，附录 5.B 中的合成 S/N 曲线可作为基础，用于综合性的

疲劳分析（损坏累积计算遵照第 5.3.3.2.3 节）。

通过 Spu=2/3 降低

应力周期数量

合成材料 S/N 曲线

应范

设计 S/N 曲线




GL 2010 第 5-13 页

Design S/N curve

Δσ A

108 109

ND


Δσi

σ

t


Δσ* A

107

N1

Δσ1 Synthetic S/N curve


Δσ* A = SPü ⋅ Sd ⋅ Δσ A

图 5.3.5 铸钢和球墨铸铁的 S/N 曲线，实例“合成材料 S/N 曲线”；一般形状

(2) 降低影响

以下对抗疲劳性的降低影响应予以考虑（例如，附录 5.B ）：

– 载荷型式

– 显著的剩余应力（例如，喷丸强化）

– 应力比

– 应力集中系数

– 缺口效应系数

– 部件尺寸

– 影响面

– 技术参数的影响

– 生存概率

– 环境工况（腐蚀等）

(3) 生存概率

通常情况下，S/N 曲线得到的生存概率为 P Ü=50 %。对于疲劳分析，S/N 曲线参考值 ΔσA需降至

Δσ∗A

= ΔσA · S Pü 其中 S Pü = 2/3

这相当于生存概率 P Ü > 97.7 % （平均值 – 2 ·标准

偏差）。若使用的是生存概率为 P Ü > 50 % 的 S/N曲线，则折减系数 S Pü > 2/3 需要在与 GL 协商后确

定。

(4) 容许应力范围

S/N 曲线中的疲劳强度线应受到材料弹性性能的限

制，其中包括材料的分项系数 γM。在确定疲劳强

度线的上限时，应考虑到对应的平均应力级别。

(5) 折减系数

需将大型墙体厚度和表面粗糙度的影响考虑在内。

若 S/N 曲线根据采自拥有相同厚度的部件区域，则 S/N 曲线将会受到大型墙体厚度的影响。在确定合

成材料的 S/N 曲线时（请参阅附录 5.B ），取决于

厚度的机械特性值（保证最低抗拉强度和屈服

点），以及通过现有面的粗糙度实现的降低都应得

到考虑。

(6) 在使用合成材料 S/N 曲线时，应通过系数

Sd = 0.85(j-j

0)

将质量级别（请参见第 3.3.2.2 节和第 3.3.2.5 节）的影响考虑在内。系数当中：

j = 部件的质量级别或需要通过适当的疲劳

强度设计的部件详情（1...3；请参见第 3.3.2.2 节和第 3.3.2.5节)

j0 = 始终取决于试验方法（0 或 1 ），附带以

下数值：

设计 S/N 曲线

应范

应力周期数量

合成材料 S/N 曲线




第 5 14 页 GL 2010

超声波 (UT) 或射线 (RT) 核查

j0=0

附加试验液体渗透 (PT) 或磁性粒子 (MT)表面核查

j0=1

在对铸件和表面质量，以及应用的试验技术进行评估时，应遵照第 3.3.2.2 节和第 3.3.2.5 节中列出的要求。MT/PT 质量级别通常限定为级别 3 。对于 UT 质量级别 1 区域，MT/PT 质量级别将限定为级别 2 。这可以确保在 UT 质量级别 1 区域内，MT/PT 发现的关键性更高的表面瑕疵不会大于 UT发现的内部瑕疵。

(7) 对质量级别的分类应持续以图样，计算和技术规范的形式记录，并提交 GL ，供在对生产和架

设中的设计要求进行设计评估和应用，或在生产过程中监督（请参见第 1.2.2.4.2 节和第 1.2.3.5 节）的范围内评估使用。需遵照第 3.3.2.2 节（铸钢）和第 3.3.2.5 节（铸铁）中的要求进行操作。

(8) 设计 S/N 曲线

供 S/N 曲线用作基础的参考应力范围是：

Δσ∗A = S Pü· Sd · ΔσA

为应力周期数量 N D （请参阅图 5.3.5 ）的理想疲劳极限。对于应力周期数量 N i > ND，S/N 曲线应延

伸自斜率为 2m 1-1 的 Δσ*A ，其中 m1 是疲劳强度线

的斜率参数（请参阅图 5.3.5 ）。

5.3.3.5.4 设计铝质零件时的 S.N 曲线

(1) 原则上，应使用统计上拥有保证的 S/N 曲线。

(2) 对于详细分类，应根据 [5.3] 进行详细分类的选择。如有疑惑，则应与 GL 协商确定程序。

5.3.4 适用性分析

5.3.4.1 分项系数

对于在正常使用极限状态进行的验证，分项系数应为 γM = 1.0 。

5.3.4.2 变形分析

若针对机组的使用周期（例如，操作和维护）未出

现特殊的要求，则无需对变形进行限制（另请参阅第 5.3.2.2 节第 6 段）。

注意

应避免在极限载荷下，出现转子锁定塑化，否则

转子锁定系统的功能将会受限或出现故障。



IV – 第 1 部分 5.4 混凝土第 5 章

GL 2010 第 5-15 页

5.4 混凝土

5.4.1 材料属性

5.4.1.1 特性值

(1) 可在第 3 节中的 Eurocode 2 ，或第 9 节中的 DIN 1045-1 内，找到在分析混凝土、钢筋和预应力钢时所学的材料参数。

(2) 应保证在场地内施工时所用的材料符合计算标准，并也符合设计图样中的技术规范。

5.4.1.2 分项系数 γM

根据表 5.4.1 ，设计阻力应在适当考虑分项系数 γ M 之后确定。对于在二阶理论范围内，为由钢筋和预应力混凝土制成的塔架进行变形计算时，

2.1γM = 可用于弹性模量混凝土。

5.4.2 最终极限状态

5.4.2.1 断裂和失稳

(1) 在对采用钢筋混凝土或预应力混凝土制造的部件进行分析时，应以设计载荷的统一分项系数概念为基础（请参阅第 1.3.2.3 节）。

(2) 应根据第 4.3.3 节，表 4.3.1 和表 4.3.2 ，使用 N ，A 和 T 分组中作用组合最不利的分组进行分析。

(3) 在对钢筋混凝土和预应力混凝土进行分析

时，需应用 Eurocode 2 或 DIN 1045-1 。除了 a.m.标准需要得到 GL 的认可外，a.m. 标准的安全级

别还需在所有工况下都得到满足。 (4) 由于非线性影响（例如，二阶理论，裂纹形

成）造成的内力和力矩的增加都应考虑在内。增

加量可利用准静态计算予以确定。

(5) 对于预应力部件工况，应考虑的包括蠕变、收缩和放松造成的影响。

(6) 应对集中载荷引进区域进行仔细审查。

5.4.2.2 疲劳分析

(1) 对于钢筋混凝土或预应力混凝土部件，应对混凝土，钢筋和承受 F 分组载荷的预应力钢进行详细的疲劳分析。验证需采用载荷谱和对应的平均值，或马尔可夫矩阵方法进行。疲劳验证需应用 CEB-FIP 模型规范 1990[5.5 a/b] ，第 6.7.4 节和

第 6.7.5 节，以及其他同等的规则。

(2) 对于拥有最小操作载荷周期数量的风机

N nom = r ⋅ nR ⋅ T ≤ 2 ⋅ 10 9 (5.4.1)

其中：

r = 转子叶片的数量

nR = 额定的转子速度

T = 预定的服务寿命

若能够满足以下方程式 5.4.2 中描述的情况，则无

需对处于压缩装载下的混凝土进行详细的分析：

S cd,max ≤ 0.40 + 0.46 ⋅ S cd,min (5.4.2)



第 5 章 5.4 混凝土 IV – 第 1 部分

第 5 16 页 GL 2003

表 5.4.1 材料的分项系数 M

最终极限状态

材料

断裂和失稳疲劳

正常使用极限状态

混凝土 1.5 1 (1.2) 2

1.5 1.0

旋制混凝土 1.4 1 (1.2) 2

1.4 1.0

钢筋和预应力钢 1.15 1 1.15 1.01 对于非常规设计情况，例如，地震计算，混凝土和旋制混凝土可设定为 γ M = 1.3 ，钢筋和预应力钢为 γ M = 1.0 。

2 在考虑几何形状形状和/或材料的非线性特点进行变形计算时，可使用 γ M = 1.2 （括号内的数值）。

3 对于预制混凝土部件，可允许混凝土分项系数 M降低，前提是这种降低包括在所使用的公认设计规章（EC 2 或 DIN 1045-1 ）

内。在此情况下，适用于降低的规章条件需要得到满足。应在与 GL 协商后，确定要求的措施。允许混合使用两项规章。

以及：

S cd,min = γ Sd ⋅ σ c,min ⋅ η c / f cd,fat

S cd,max = γ Sd ⋅ σ c,max ⋅ η c / f cd,fat

其中：

γ Sd = 1.1 – 用于研究应力计算模型不准确度的

分项系数

σ c,max = 最大混凝土压应力级别，以及第 4.3.3节、表 4.3.1 和 4.3.2 所列举的 F 组作用组

合进行。

σ c,min = 与出现 σc,max 处于相同位置的受压区域最

小混凝土压应力级别，由作用效应（对于

拉伸应力，需设定为 σc,min = 0 ）的较低值

确定。

η c = 按照 DafStb 手册 439 ，方程式 (8) 研究非

统一混凝土压应力的系数；作为简化，可

设置为 ηc = 1.0 。

f cd,fat = 0.85 ⋅ ßcc(t ) ⋅ f ck ⋅ ( 1 – f ck /250 ) / γ c ；在压缩载荷下，混凝土疲劳强度的设计值

以及：

f ck = N/mm² 下的特性圆柱体压缩强度 γ c = 混凝土分项系数（请参阅表 5.4.1 ）

ßcc(t) = 研究混凝土内取决于时间变化强度的系

数。此处的 ß cc(t) 设定不得超过 1.0 ，对应

的是混凝土龄期 ≥ 28 的周期初始载荷。对

于处于早期龄期混凝土的周期初始载荷，

应确定 ß cc(t) < 1.0 并分析中考虑。

(3) 原则上，应根据第 5.4.2.2 节，第 2 段中的简化分析程序，对以下事项进行审查：

– 最大载荷范围

– 具有最大混凝土压缩应力 σ c,max的载荷范围

– 具有最小混凝土压缩应力 σ c,min的载荷范围

– 具有混凝土压缩应力最大平局值的载荷范围

应根据第 6.6.6.1.5 节，对无机器架设工况载荷效

应的损坏部件予以考虑。

5.4.3 正常使用极限状态

5.4.3.1 分项系数

对于在正常使用极限状态进行的验证，分项系数应为 γM = 1.0 。

5.4.3.2 变形分析

若对涡轮操作没有特殊要求，则无需对变形进行限制。

5.4.3.3 应力极限

(1) 对于使用钢筋混凝土和预应力混凝土制造的塔架，作用 DLC 1.5 ，1.6 和 9.4 罕见组合的混凝土压缩应力将限定为 0.6 f ck 。否则需考虑应用其他替代性措施，例如，根据 DIN 1045-1:2008-08 ，11.1.2 (1)。

(2) 此外，对于使用钢筋混凝土的塔架，处于恒定载荷（自身重量和预应力）下的混凝土压缩应力限定在 0.45 f ck。



IV – 第 1 部分 5.4 混凝土第 5 章 GL 2010 第 5-17 页

5.4.3.4 裂纹控制

(1) 对于粘结预应力混凝土部件，应使用超越概率 p f = 10-2 （等同于 20 年内的 1750 小时），面向作用 DLC 1.1 和 6.4 准永久组合进行减压验证。当

这些部件暴露在由于氯化物（例如，靠近或位于海岸的结构）引起腐蚀的环境工况时，甚至还应对这些部件作用 DLC 1.5 和 9.4 的频繁组合进行减压验证。

注意

对于准永久作用组合，推荐使用作用 DLC 1.1 和 6.4 作为保守的替代方法，其发生频率在 10

4 以上。

(2) 裂纹宽度限制的验证通常使用的是 0.2mm的理论裂纹宽度。对于无粘结的钢筋混凝土和预

应力混凝土部件，应使用的是超越概率 p f = 10-2

（等同于 20 年内的 1750 小时）的 DLC 1.1 和 6.4准永久作用组合。对于处在常规环境工况的粘结预应力混凝土部件，其裂纹宽度极限应使用的是 DLC 1.5 和 9.4 频率作用组合。对于处在由氯化物引起腐蚀的环境工况，拥有粘结的预应力混凝土部件，应使用的是 DLC 1.5 、1.6 和 9.4 罕见作用组合。在这些验证中，应使用的是第 4.2.4.1 节中的热影响。

5.4.3.5 取决于载荷硬度的降低

(1) 对于使用钢筋和预应力混凝土制造的塔架，由于出现裂纹（钢筋混凝土章节状态 2 ）所造成的

载荷型硬度降低应在计算塔架固有频率时得到考虑。对此计算，塔架整体将假设具有稳定的裂纹工况。需要提供弯矩-曲率图。

(2) 若针对超越概率 p f = 10 -2 （等同于 20 年内

1750 小时）的 DLC 1.1 和 6.4 准永久作用组合减压得到验证，则在固有频率计算时，可将其中的载荷型硬度降低验证去除。

注意

对于准永久作用组合，推荐使用作用 DLC 1.1和 6.4作为保守的替代方法，其发生频率在 104以上。

(3) 对于使用二阶理论进行的塔架弯曲力矩计算，载荷型硬度降低需在其中得到应用。



第 5 章 5.5 纤维增强塑料 (FRP) 及粘接接头 IV – 第 1 部分

第 5 18 页 GL 2010

5.5 纤维增强塑料 (FRP) 及粘接接头

5.5.1 总则

(1) 本节中的分析借助特性值进行，特性值由第 5.5.2.3 节中描述的试验结果决定。验证应采用以下方式进行：作用设计值 S d 小于部件阻力设计值 R d （由特性值 R k除以材料分项系数 γ Mx得出)。

d Mxk d R / RS =≤ γ

(2) 若无试验结果或其它确认数据用于进行分析，则可使用第 5.5.4 节至第 5.5.6 节中的最小特征值进行分析。最晚在生产开始前，应验证材料是否至少达到了分析中假定的特性值。

5.5.2 材料

5.5.2.1 制造商要求

(1) FRP 组件由 GL 进行评估，组件的生产应由 GL 批准的制造商优先进行。

(2) 第 3.1 节列出了对于转子叶片制造商的要求。同时还列出了车间认证的型式和范围。

(3) 第 3.2 节说明了制造商质量管理体系统的认

证要求，以及获得和维护认证的程序。

(4) 第 3.4.3 节至第 3.4.5 节说明了关于生产的特殊要求。

5.5.2.2 材料要求

(1) 只可使用特性经确认的材料。在一些工况下还需要 GL 认证；请参阅第 3.4.3.4 节的第 1 段和第 5.5.6 节的第 5 段。

(2) 第 3.3.3.8 节和第 3.4.5.2 节的第段列出了常

用结构材料的要求和质量验证（证书、试验报

告、批准）。 (3) 在每个工况下，需针对平行或垂直于纤维和

剪切拉伸和压缩载荷，清楚了解使用材料的强度

和劲度，例如，弹性模量（E -模量），泊松数，

典型层压的破坏应变以及破坏应力。

(4) 矩阵和结构粘结材料的玻璃化转变温度（根据 ISO 11357-2 推断的起始温度 T eig）应高于 65 °C，同时也要高于构件的预计温度。

5.5.2.3 特性值

(1) 一般而言，特性值 R K根据以下公式计算：

( ) ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+−=

n

U U xn , ,P , R pk α υ υ α 1

其中：

Ui = 正态分布分数（百分比）i%

n = 试验次数

x = 试验值的平均值

õ = 第 n 次试验值的变化系数

(2) 此等式假定观察值的标准偏差符合正态分布。由此产生的误差由折减系数涵盖。

(3) 其中，可假定为正态分布（DIN，第 1 部分）的概率 P=95% （置信度）应使用 = 5 % 分数。由此得出：

( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+−=

n

1.6451.6451xn,5%,95%,R k υ υ

5.5.2.4 材料分项系数

(1) 材料 γ Mx的分项系数应单独确定以下几项：

– 短期验证 (x=a),

– 疲劳验证 (x=b),

– 稳定性分析 (x=c), 以及

– 粘结分析 (x=d 和 x=e) 。

这些系数可由分项系数 γ M0 乘以折减系数 C ix 得出：

γ Mx = γ M0 ·

∏i

ixC

在所有的分析中，分项系数 γ M0的值是：

γ M0 = 1.35

下面列出的折减系数 C ix可直接应用而无需进一步验证。经过试验验证的折减系数可作为可选择项。

(2) 在短期强度验证中，γ Ma 应根据第 5.5.2.4 节的第 1 段，用 γ M0乘以折减系数 C ia 得出。考虑到材料性能所受的影响，需应用以下折减系数：

C1a = 1.35 老化影响



IV – 第 1 部分 5.5 纤维增强塑料 (FRP) 及粘接接头第 5 章 GL 2010 第 5-19 页

C2a = 1.1 温度效应

C3a = 1.1 采用预浸料、叠绕技术、挤压

或树脂灌输方法生产的层压板

= 1.2 采用手工铺设和压制技术制造

的湿层压板 C4a = 1.0 二次固化后的层压板

= 1.1 未经二次固化的层压板

(3) 在疲劳验证中，γ Mb 应用 γ M0 乘以以下折减系数 C ib得出（请参阅第 5.5.2.4 节的第 1 段）：

C1b = N 1/m 载荷周期数 N 的高频疲劳曲线

和斜率参数 m 。 m 通过分析（S/N 曲线分析）

确定，此分析需与 GL 一起共同

批准。关于 m 的简化假设，请参阅第 5.5.4 节第 13 段和第 5.5.5 节第 6 段。

C2b = 1.1 温度效应

C3b = 1.0 单向 (UD) 增强产品

= 1.1 无纺纤维及 UD 纺织粗纱

= 1.2 纺织纤维和垫子

C4b = 1.0 二次固化后的层压板

= 1.1 未经二次固化的层压板

C5b = 1.0 至 1.2

叶片后缘的分项系数。其精确

等级取决于验证的质量（翼弦

向的动态叶片试验值为 1.0 ，FE计算的值为 1.1 ，根据伯努利理

论计算时的值为 1.2 ）。

5.5.3 分析

5.5.3.1 总则

(1) 应变或应力的设计值应根据要求进行确定，以在所有载荷工况下避免短期强度、疲劳强度和稳定性的层压故障与稳定性故障。层压板的不连续性应将载荷引入区和高载荷周期数考虑在内。

(2) 实际安全性应记录在短期强度和疲劳强度分析中，记录使用已通过文件，如 VDI 2014 或 Puck 认证的各向异性的故障假设进行。咨询 GL后还可应用其它故障假设。对于强度分析，应始终进行单独的纤维故障和内部纤维故障验证。

若应用如上所述的故障假设，则应包含以下系数：

p⊥II (-) = 0.25

p⊥II (+) = 0.3

其中， p⊥II (-) 和 p ⊥II

(+) 是根据 Puck[5.6] 得出的倾

斜参数。

(3) 应变或应力分析的表格可体现纤维故障和内部纤维故障的验证以及关于短期强度和疲劳强度的稳定性验证。

5.5.3.2 极限载荷分析

5.5.3.2.1 纤维故障分析

(1) 纤维故障分析应使用作用 S d 的设计值，在

拉伸区、受压和/或剪切载荷区进行。

5.5.3.2.2 内部纤维故障分析

(1) 内部纤维故障应根据第 5.5.3.1 节第 2 段对每一层层压板进行计算平均值验证。为确定此验证中平行和垂直于纤维和剪切所允许的故障应力和故障应变，试验强度值的平均值应除以分项系数 γ M0和以下折减系数 C IFF的乘积：

CIFF = 1.25 代表由于温度、老化等导致材

料性能发生变化的系数。

内部纤维故障分析应借助这些作用的特性值进行。

注意

垂直方向的应变可通过计算或试验确定。

除应用计算平均值验证内部纤维故障外，还可应用以下方法进行验证：

(2) 根据以下要求进行基于转子叶片疲劳试验的验证：

– 之前所做的基于静态试验载荷的内部纤维故

障分析，用以确定转子叶片结构的关键区域

（请参阅第 6.2.5 节）

– 根据第 6.2.5 节进行静态转子叶片试验

– 根据 IEC 61400-23 对同一片转子叶片进行疲

劳试验

– 根据 GL 规范进行转子叶片后续核查

– 根据 GL 规范进行试验结果评估

(3) 基于 S/N 曲线进行疲劳分析：S/N 曲线应使用经认证的内部纤维故障标准（如降低劲度、提高光散射度）予以确定。试验样品应使用已界定




第 5 20 页 GL 2010

的初始静态载荷。其几何形状和初始静态载荷的范围应事先确定是否符合 GL 规范。

注意

对于所有使用的材料，其验证应在转子叶片的所有相关载荷方向进行。若操作温度低于 -30°C ，则

试验应使用所允许的最低操作温度。

5.5.3.2.3 安全性分析

(1) 零件在拉伸、挤压和/或剪切载荷时的（屈曲和起皱）稳定性应根据这些作用的设计值 S d 进行验证。无论在任何位置，均应确定屈曲、压缩和剪切的最不利组合或合适的坚固外壳，并用于验证（另请参考第 6.2.4.1 节第 4 段)。

(2) 对于稳定性分析，材料劲度的平均值应采用材料 γMD 的分项系数，以确定部件阻力 R d 的设计

值。γMD 由分项安全系数 M0（请参阅第 5.5.2.4 节

第 1 段）乘以以下折减系数 C ic得出：

C1c = 1.1 代表模量分散度

C2c = 1.1 温度效应（请参阅第 5.5.4 节第 15 段和第 5.5.5 节第 8 段）

C3c = 1.25 代表线性计算

(3) 其中，验证借助于分析计算进行，所做（例如边界条件）的假设和估计应具有真实性。

(4) 线性有限元计算应对啮合的高精度予以证

明。若元素的数量加倍后，只要屈曲特征值的变

动范围不超过 5% ，则可确定啮合的高精度。

(5) 稳定性分析（在几何形状上）可借助非线性有限元计算（最少有 10 段时间间隔）进行。由此，载荷矢量应服从结构变形。对于每项载荷，结构应使用仿射至第 1 张线性屈曲特征表的无应力预变形。在第

1张线性特征表的全尺寸标示

中，临界屈曲的最大高度为特征表水平最大尺寸（波长）的 1/400 。若临界屈曲的高度经验证，则可采用轻度预变形。在些情况下，需要对整个转子叶片结构进行纤维故障分析。根据第 5.5.2.4 节第 2 段，考虑到折减系数 C 1a，特性短期强度应为最大强度。

注意

分项系数可应用于载荷，以此实现简化。此种方法产生的误差较小。

(6) 在使用非线性有限元计算进行稳定性分析时，还应根据线性方法进行附加验证，以确定第 1个分岔载荷。此载荷应大于特性载荷。此外，应

说明预变形后发生的屈曲不会损坏相连的构件和结构细件（例如，粘接接头）。

(7) 稳定性分析要求采用分析法的方式，此外，稳定性还可通过试验进行验证。此时，应根据第

5.5.3.2.3 节第 2 段，考虑载荷和折减系数的设计值。该折减系数的值为 C 3c = 1.0 。除非对多个试验样品进行试验，否则折减系数 C 1c的值始终应为 1.1。若要对结构部件或样品进行试验，则这些试验的认证条件应事先参考 GL 规范后再界定。

5.5.3.3 疲劳分析

(1) 疲劳分析基于特征（请参阅第 5.5.2.3 节）S/N 曲线进行。该曲线的确立有利于正在讨论中的层压，同时还可用于绘制古德曼应力极限图。若在讨论层压时无

S/N曲线可用，则应根据第

5.5.2.4 节第 3 段（系数 C 1b），第 5.5.4 节第 13 段以及第 5.5.5 节第 6 段假定此曲线。

(2) 古德曼应力图显示了部件阻力 R 和作用 S的平均值和范围值（R 和 S 为应变 ε 或应力 σ），此关系图如图 5.5.1 所示。

允许载荷循环数 N 可通过以下公式确定：

( )

m

Ak,1bMb

ck,tk,Mk,Mack,tk,

S/Cγ2

R R Sγ2R R N

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎣

⎡

⋅⋅

+−⋅⋅−+=

其中：

Sk,M = 特征作用的平均值

Sk,A = 特征作用的振幅（|Sk,max – S k,min|/2）

R k,t = 拉伸时的特征短期构件阻力

R k,c = 压缩时的特征短期构件阻力

m = S/N 曲线的斜率参数 m辅助变量 m 可通过应用 GL 规范分析

（S/N 曲线）予以确定。关于简化假

设，请参阅第 5.5.4 节第 13 段和第 5.5.5 节第 6 段）。

N = 允许载荷循环数

γ Ma = 材料的分项系数（请遵照第 5.5.2.4 节

关于短期强度的内容）γ Mb =材料的分项系数（请遵照第

5.5.2.4 节关于疲劳强度的内容）

C1b = N 1/m，请参阅第 5.5.2.4 节第 3 段 [ 例如，（γMb/C1b）代表使用 γMb 而不使用 C1b]




R k,A/γMb

R k,c/γMa

平均值

振幅

Sk,A

Sk,

M

R k,t/γMa

Ma

c,k t,k

2R R

γ−

(3) 对于既定作用，可使用古德曼应力极限图确

定允许载荷循环数 N ，此图还可用于进行损坏累

计计算。损坏 D 为施加的载荷循环数 n i 与允许载

荷循环数 N i商的总和.

(4) D 须小于或等于 1 ：

1≤= ∑i i

i

N

n D

其中：

D = 损坏

n i = I 级应变变程作用的载荷循环数

Ni = i 级应变变程作用的允许载荷循环数

图 5.5.1 古德曼应力极限图




第 5 22 页 GL 2010

R k,A = 载荷循环数 N=1 时特征构件阻力的振

幅（关于玻璃纤维增强塑料，请参阅第 5.5.4 节第 14 段；关于碳纤维增强塑

料，请参阅第 5.5.5 节第 7 段）

5.5.4 玻璃纤维增强塑料 (GRP)

(1) 为确定在允许周边温度为 -30 °C 至 +50 °C条件下构件材料的强度和劲度，应由经 GL 认证的实验室或认可的实验室至少进行以下试验。

(2) 试验结果经数据处理获得特征值（请参考第 5.5.2.3 节第 1 段）后，应作为进行强度验证时所选取的标称值的参照值。

(3) 生产所用材料应证明其达到了特征强度值

（请参阅第 5.5.2.3 节），且高于强度验证的标称

值。在计算/验证时假定的其它材料值（如模量）应介于指定值（在设计文档中指定）与高出指定

值 10% 的值之间。 (4) 对于劲度/特性分布，应精确表明设计值，

以用于载荷及其固有频率计算。

(5) 基体和粘合材料试验：

– 载荷时挠度温度的确定（根据 ISO 75-2 进行，且至少采用 3 个样品）；玻璃转变温度的最低值应根据第 5.5.2.2 节第 4 段确定）

(6) 复合试验：

– 确定以下试验中所有样品的纤维、树脂和空隙体积率（基于 ISO 1172 ）。关于最大允许纤维体积率，请参阅第 5.5.4 节第 13 段（关于碳纤维增强塑料的体积率，请参阅第 5.5.5节第 6 段）。

纤维故障试验：

试验结果需根据试验样品和生产层压板中不同的纤维体积率再次进行计算。试验样品中纤维体积率的范围应不超过或不低于生产层压板纤维体积率的 5% 。

– 在 ISO 291 中界定的正常气候 23/50 下进行纤维平行方向（ISO 527-4 /-5，B 类）的拉伸试验，此时，要确定拉伸强度、故障应变、E 模量和泊松数，应至少采用 6 个样品

– 在 ISO 291 中界定的正常气候 23/50 下进行纤维平行方向 (ISO 14126) 的压缩试验时，此时，要确定挤压强度、故障应变和 E 模量，B类试验样品应至少采用 6 个样品

内部纤维故障试验：

试验结果不允许基于试验样品和生产中不同的纤

维体积率再次进行计算。然而，若试验样品和生产层压板的纤维体积率之差不超过 ±2.5 %，则试验值可直接用于计算。

对于纤维垂直方向的拉伸和压缩试验，载荷平行方向的最大纤维重量不可超过 5% 。

– 在 ISO 291 中界定的正常气候 23/50 下进行纤维垂直方向（ISO 527-5，B 类）的拉伸试验，此时，要确定拉伸强度、故障应变和 E

模量，应至少采用 6 个样品

– 在 ISO 291 中界定的正常气候 23/50 下进行

± 45° 层压板 (ISO 14129) 的拉伸试验，此时，要确定剪切强度，应至少采用 6 个样品

– 在 ISO 291 中界定的正常气候 23/50 下进行纤维垂直方向（ISO 14126，B 类）的压缩试验，此时，要确定挤压强度和故障应变，应至少采用 6 个样品

(7) 夹层结构试验：

– 在 ISO 291 中界定的正常气候 23/50 下，按照 DIN 53294（或 ASTM C 273 ）对采用典型设计的夹层层压板的核心层和表层进行剪切试验，此时，要确定剪切模量和剪切强度，应至少采用 6 个样品。样品的试验程序和产生过程应事先确定其符合 GL 规范。

(8) 在允许周边温度低于 -30 °C 的条件下，还应至少进行以下试验：

(9) 基体和粘合材料试验：

– 确定基体和粘合材料的动态机械性能（基于

DIN EN ISO 6721-5），所采用的起始温度低于最低允许周边温度 10°C ；采用的样品数量为 3 个

– 根据 DIN EN 1465 对采用典型设计的胶合层压板进行搭接剪切试验，所采用的温度为室温且为最低允许周边温度；采用的样品数量为 6 个样品的试验程序和产生过程应事先确定其符合 GL 规范。

(10) 复合试验：

– 纤维垂直方向（DIN EN ISO 527-5，B 类）的拉伸试验，此时，要确定在最低允许周边温

度下的拉伸强度、故障应变和 E 模量，应至少采用 6 个样品,在最低允许周边温度下进行的

– ± 45° 层压板拉伸试验（基于 DIN EN ISO14129），此时，要确定剪切应力和剪切模量，应至少采用 6 个样品

(11) 夹层结构试验：

– 在最低允许周边温度条件下，按照 DIN 53294（或 ASTM C 273 ）对采用典型设计的夹层层压板的核心层和表层进行剪切试验，此时，

要确定剪切模量和剪切强度，应至少采用 6个样品。样品的试验程序和产生过程应事先确定其符合 GL 规范。




(12) 其它所需量可从试验值或文献中获得。其它

标准在参考 GL 规范后可予以选择。按照规定，

试验结果应每 4 年验证一次。

(13) 第 5.5.2.4 节第 3 段的疲劳验证中系数 C 1b的

斜率参数 m 可参考第 3.3.3.4 节第 4 段按以下情况确定：

– 对于采用聚酯树脂基体的层压板，m = 9

– 对于采用环氧树脂基体的层压板，m = 10

以上 m 值只适用与玻纤体积含量在 30%-55% 范围内的层压板，无需进一步验证。若不在此范围内，或采用其它基体树脂，则应进行合理的（S/N曲线）分析。

(14) 载荷周期数 N=1 时，特性构件阻力的振幅

可假定为：

R k,A = (R k,t+|R k,c|)/2

纤维与主载荷轴呈 ± 45° 时，R k,A可假定为：

R k,A = 1.85% （为应变）

(15) 周边温度为 50 °C 时，若层压板的剪切模量

或弯曲模量比在 23 °C 时下降幅度不超过 20% ，

则系数 C 2x适用的周边温度为 –30 °C 至 50 °C 。

(16) 由单向玻璃纤维加筋垫层构成的承重层压板结构可进行短期强度和疲劳强度简化应变验证。这些作用的设计值在沿纤维方向的应变应始终为以下设计值：

– 拉伸应变 εRd,t ≤ 0.35%

– 挤压应变 εRd,c ≤ |−0.25|%

(17) 在沿纤维方向，载荷引入区平均承载应力的

设计值不可大于 100 N/mm² 。在力的方向，单向

纤维体积含量应至少为 35% 。

5.5.5 碳纤维增强塑料 (CRP)

(1) 本节中规定的特征值是指高张力 (HT) 增强纤维。其它类纤维（HM、HS、IM、沥青基纤维和“粗大”纤维等）的验证应在确定符合 GL 规范后进行（请参阅第 3.3.3.4 节第 5 段）。

(2) 若 CRP 与金属部件直接接触，则应采取合理的措施消除接触腐蚀可能产生的损坏。

(3) 纤维平行方向的压缩机械性能应通过试验证明。层压板试验样品的质量应与之后生产线上所使用层压板的质量相同。部件生产规格中应具体说明层压板的特性（纤维方向和波状、孔隙率等）。

(4) 对于在允许周边环境 -30 °C 至 +50 °C 条件下所使用的材料，其强度和劲度的确定请参考第 5.5.4 节第 5 段至第 7 段。此外，当出现差异时，还应根据以下标准,对允许周边环境为 -30 °C 至 +50 °C 的情况进行两项试验：

– 纤维垂直方向（基于 DIN EN 2597 ）的拉伸试

验，要确定拉伸强度、疲劳应变和 E 模量，

应至少采用 6 个样品

– 纤维平行方向（基于 DIN EN 2850 ，1998 年 4月版）的挤压试验，要确定压缩强度、疲劳应变和 E 模量，A1 类试验样品（自由屈曲长度减少的允许范围为 8 mm ± 0.25 mm ）应至少采用 6 个样品

(5) 可允许的周边温度低于 -30 °C 时，应参考

第 5.5.4 节第 8 段至第 11 段。此外，当出现差异时，还要根据以下标准，对允许周边环境低于 -30°C 的情况进行一项试验：

– 纤维垂直方向（基于 DIN EN 2597 ）的拉伸试验，要确定拉伸强度、疲劳应变和 E 模量，应至少采用 6 个样品

(6) 第 5.5.2.4 节第 3 段的疲劳验证中系数 C 1b的斜率参数 m ，对于 CRP 可假定该值为 m=14 。该值只适用与玻纤体积含量为 50%-60% 的层压板和环氧树脂基体。若不在此范围内，或采用其它基

体树脂，则应进行合理的（S/N 曲线）分析。

(7) 载荷周期数 N=1 时，特性构件阻力的振幅可假定为：

R k,A = (R k,t+|R k,c|)/2

纤维与主载荷轴夹角呈 ± 45° 时，R k,A可假定为：

R k,A = 1.1% （为应变）

(8) 周边温度为 50 °C 时，若层压板的剪切模量或弯曲模量比在 23 °C 时下降幅度不超过 20% ，则系数 C 2x适用的周边温度为 -30 °C 至 50 °C 。

(9) 由单向碳纤维加筋垫层构成的承重层压板结构，若可进行高层压质量验证，则可进行短期强度和疲劳强度简化应变验证。关于这些作用的设计值，其沿纤维方向的应变应始终为以下设计值：

– 拉伸应变 εRd,t ≤ 0.24%

– 挤压应变 εRd,c ≤ |−0.18|%

(10) 在沿纤维方向，载荷引入区平均承载应力不可大于 150 N/mm² 。




第 5 24 页 GL 2010

5.5.6 粘接接头

(1) 粘合强度分析应根据第 5.5.3 节进行，必要时可做更改。分析时应考虑粘合表面的应力集中和缺陷（请参阅第 3.4.4.1 节第 2 段）。

(2) 应查看生产商规定的粘合剂的应用限制条件。粘接接头的设计应尽最大可能避免产生剥离力矩或剥离力。

(3) 若该分析基于试验中所获取的特性值进行，则在各种情况下均应查看样品的应力集中结果是否可应用于实际构件。如有必要，特性值须按不同应力集中值进行更正。

(4) 为确定稳定应力曲线的可允许剪切应力，应

在 23 °C 至 50 °C 时对粘合剂进行搭接剪切试验或

同等试验。样品的试验程序和产生过程应事先确定其符合 GL 规范。特性值在确定时应借助材料

分项系数 γ Md 。γMd 由分项系数 γ M0（请参阅第 5.5.2.4 节第 1 段）乘以以下折减系数 C id得出：

C1d = 1.5 老化影响

C2d = 1.0 温度效应

C3d = 1.1 粘合面可再塑性

C4d = 1.0 后固化粘合成型

= 1.1 非后固化粘合成型

(5) 在静态强度验证中，可使用以下特性剪切应力：

τRk = 7 N/mm 2

前提是多部件热固性粘合剂符合 GL 规范。该值

涵盖了此构件产生的应力集中，系数值为 3 。此值

可用于壳和板之间的粘接接头。

(6) 对于疲劳强度验证，应基于古德曼应力极限图和 S/N 曲线进行计算。特性 S/N 曲线应根据 ISO 291 界定的正常气候 23/50 条件下所做的试验而予以确定。确定时应进行剪切疲劳试验，此试验应至少反映具有 4 个不同载荷等级且每级至少包含 3 个试验样品的真实剪切连接。所选的最低载荷等级产生的载荷循环数至少应为 10 7（建议载荷周期数为 N=1, N=104, N=106, N=107）。R 关系值应为 0.1 。样品的试验程序和产生过程须在试验执行前须确定其符合 GL 规范。

注意：

对计算产生影响的粘接接头的几何尺寸（如宽度或厚度）值应考虑最不利的制造公差。

(7) 特性 S/N 曲线确定时应借助材料分项系数 γMe。γMe 由分项系数 γM0（请参阅第 5.5.2.4 节第 1段）乘以以下折减系数 C ie得出：

C1e = 1.0 用于单向搭接剪切试验 = 1.1 用于双向搭接剪切试验

C2e = 1.1 温度效应

C3e = 1.1 粘合面可再塑性

C4e = 1.0 后固化粘合成型

= 1.1 非后固化粘合成型

在疲劳验证中，应根据第 5.5.3.3 节第 2 至第 3 段考虑平均应力的影响。

(8) 除了根据第 5.5.6 节第 6 段至第 7 段的程序进行疲劳强度验证外，还可根据以下简化程序进行:

对于具有稳定连续剪切应力曲线的接头（如壳和板之间或上壳和下壳之间的连接），若载荷循环数为 10 7 时应力在恒定范围谱内（无需考虑平均

值）且在 m=4 和 m=14 时，维勒幂值的差小于以下值，则疲劳验证只需确定多部件热固性粘合剂符合 GL 规范

τRd = 1.0 N/mm 2

该程序可适用于验证壳和板之间的粘接接头。

(9) 对于连接预制叶根层压板和预制翼梁帽部件

的粘接接头，除了进行计算验证外，还须对计算

验证中的载荷进行试验。试验载荷应根据第 5.5.6节第 8 段中述及的简化程序予以确定，然后根据

第 5.5.6 节第 7 与安全系数相乘。

(10) 在载荷周期数最低为 N=10 6的条件下，应至少完成 3 个样品（代表接头部件的形状和材料）的成功试验。样品的试验程序和产生过程须在试验执行前须确定其符合 GL 规范。

(11) 对于载荷引入点（例如金属嵌件）的疲劳验证，其特性 S/N 曲线应根据 ISO 291 界定的正常气候 23/50 条件下所做的试验进行确定。同时要考虑接头上水分的影响。



IV – 第 1 部分附录 5. A 使用有限元方法进行强度分析第 5 章 GL 2010 第 5-25 页

附录 5. A 使用有限元方法进行强度分析

5.A.1 总则

关于强度分析目标、型式和范围定义的要求和建议，以及评估和文档的计算和详情将如下所示。取决于各个工况中特定项目的所需范围可能与此处的描述的要求存在差异。

5.A.1.1 介绍

(1) 本附录的目的在于以本指南中特别提到的要求为基础，为使用有限元方法 (FEM) ，对风机进行强度分析提供所需的信息和说明。此处的目的

在于防止在方法选择，建模和进行分析，以及分析结果时出错，同时还允许对同时独立于谈及的人员和项目进行评估，并最终得到有用的结构方面结论。附录可用作一般指南和建议中与应用相关方面内容的补充。这些指南和建议可提高有限元分析的质量保证。在这一方面，附录参考了更为详尽的特殊文献，其中包括有国际工程分析领域协会 (International Association for the EngineeringAnalysis Community) 的出版物。以下参考主要涉及的是金属结构。对于使用纤维增强塑料，则其中的表述将需要进行适当的修正。

(2) 一般而言，强度分析包括以下步骤（将在随后章节内更为详细地说明）：

– 结构和边界条件的建模

– 主载荷和载荷工况的确定和建模

– 执行分析

– 对模型验证

– 评估结果

最后，所有的程序都应该记录在案（请参阅第

5.A.5 节）。

(3) 在对结构、以及边界条件和装载建模时，根

据分析的目标和结构型式，可以或甚至必须进行

部分简化。鉴于这些方面均由可用程序和电脑提

供的可能性，以及分析设想的程度所决定，并且

还能够与不断增加的知识状态相交换，因此以下

说明必须采用通用的形式进行表述，以便其能够

继续适用于众多工况。除对目前使用中的程序进

行简短的提示外，附录将会对在建模、分析和评

估，特别是针对各式风机机构和部件时，需要遵

守的多个注意事项。更进一步的说明和信息科通

过更为详尽的专业文献，以及软件的说明中获

得。

(4) 分析的型式和内容主要取决于需评估结构响应的类型。通常，在强度分析中，以下结构响应最为重要：

– 特定载荷和状况下的应力和变形

– 破坏行为和破坏载荷（例如，屈曲载荷）级别

– 确定关键结构响应的本征频率和固有模式

结构响应或者直接进行评估，或者出现在随后的计算中。

(5) 在装载时，应将第 4 章所描述的外部载荷，还有来自静重和加速物体的潜在附加力考虑在内。对于时变载荷，结构的动力特性应在适用时，被以动态增加载荷和/或结构响应（例如，塔架或传动系统）的形式予以考虑，或作为替代，进行动力分析（但，这里将不对此进一步讨论）。

(6) 应注意到结构响应可以线性或非线性的方式，由载荷级别决定。非线性效应可在以下工况中发挥巨大影响：

– 通常用于对结构破坏行为的分析

– 几何形状非线性对于出现大规模变形且相对

柔软的结构

– 结构非线性接触问题或各式边界条件，例如，螺栓连接的载荷控制开口

– 材料非线性：通过结构区域塑化表现出的非线性材料行为



第 5 章附录 5. A 使用有限元方法进行强度分析 IV – 第 1 部分第 5 26 页 GL 2010

(7) 在风机的结构设计中，根绝结构状况的不同，变形和应力通常可细分为以下类别：

– 主要结构部件（轮毂、主框架和塔架等）的整体变形和应力

– 主结构部件及其结构细部（例如，加劲板）的局部变形和应力

– 结构细部处的局部应力上升

强度分析的目标及这一类的建模、载荷和评估可参考在第 5.A.1.3 节到第 5.A.1.5 节中，描述更为详细的任一类别。

5.A.1.2 确定强度分析的目标，型式和内容

(1) 考虑到强度分析的目标、型式和内容在结构和载荷建模中的决定性效应，因此必须对这些方

面进行清楚制定。

(2) 替代方法的分析结果目标可在第 5.A.1.1 节第 4 段中找到，其中变形和应力的类型必须在分析中予以考虑；可请参阅第 5.A.1.1 节第 7 段和第 5.A.1.3 节至第 5.A.1.5 节。

(3) 分析的型式中或将包括线性，或与几何形状、结构和/或材料相关的非线性分析；请参阅第 5.A.1.1 节第 6 段。

(4) 分析的内容主要注重模型的被选内容和所需

网格的细度；另请参阅第 5.A.2.1 节到第 5.A.2.3节。

5.A.1.3 整体变形和应力

(1) 处于拉伸、剪切、弯曲和扭转载荷下的结构

响应包括整体（例如，大面积）变形和应力。特

别对于符合几何形状（例如，主框架）或载荷

（例如，轮毂）而言，预期的结构响应不得按照

板梁或塔板理论中的规定进行建模。

(2) 出现的应力为标称应力，例如，可能是源自

截面载荷的积分值和横截面数值的应力。整体标称应力不包括局部应力增加；这些增加必须另行叠加（请参阅第 5.A.1.4 节和第 5.A.1.5 节）。

5.A.1.4 局部变形和应力

(1) 附加局部变形和应力可出现在部件的结构细部处（例如，加劲板、翼缘板、翼缘板和开口，半径和转换）。

(2) 部件的结构细部包含加劲板、连接板、翼缘板和开口，半径和转换。

(3) 产生的局部应力也同样为标称应力（请参阅第 5.A.1.3 节第 2 段）。该应力自行与整体应力叠

加。本叠加可以通过在能够在局部生成附加力矩或力的力程上的偏心或其他重定向实现。此外，局部增加应力可能会通过结构细部出现。

5.A.1.5 局部增加应力

(1) 在结构细部和中断处，必须对局部增加应力进行评估，特别对于可能出现疲劳强度的方面。以下是两种型式应力的区别：

- 缺口根部的最大应力；请参阅第 2 段

- 针对焊接接头特别定义的结构热点应力；请

参阅第 3 段

(2) 缺口部件的最大应力可能会超过材料的弹性极限。在假设线性-弹性材料行为的情况下，正常工况的缺口应力 σk ，而非非线性缺口应力 σ 和应变 ε 可以得到确定和评估。对于缺口，需对材料的（韧性和半韧性）局部支撑效应予以考虑。

(3) 在复杂的焊接结构中，仅由结构几何形状形状造成的应力增加通常会在 FE 分析中计算，同时，由焊接自身造成的应力增加则（仅）在通过适当的详细分类评估时予以考虑（请参阅第

5.3.3.5.1 节）。这将会形成焊趾处结构热点应力 σS 。其是在对弹性材料行为假设的情况下确定的。

(4) 除了对局部增加应力直接计算外，还可以使用分类的应力集中系数和详细分类。当使用集中系数和详细分类时，关联的标称应力必须根据其定义，使用适当的精度进行确定。另外，还应注意应用范围和分类数据有效性。

(5) 关于局部增加应力的定义和确定可在第 5 章中的疲劳分析中找到。

5.A.2 结构建模

5.A.2.1 模型内容

(1) 风机的 FE 模型通常用于单个部件。对于这些模型，为能够以合适的方式展示于邻近结构区域的互动，因此需要确保采用的是有意义的边界条件。如有必要，同样还需将邻近部件考虑在模型中（请参阅图 5.A.1 ）。非线性效应应得到考虑，或通过随时使用的适当简化方法进行线性




化。若存在理想化边界条件损害结果的风险时，则应考虑在模型边界和结构区域之间设置相应扩大的距离。

(2) 局部模型或子模型均被用于对风机部件零件

的局部强度分析中（请参阅图 5.A.2 ）。如同 3D整体模型，局部模型或子模型通常被用于分析复杂、三维的强度行为。

(3) 局部模型被用于对次级或特殊部件，以及结构细部进行强度分析。调查通常主要关注的是局部结构行为和/或结构细部和不连续处局部增加应力（图 5.A.3 或图 5.A.4 中的细部）的分析，并可包含在粗制模型（图 5.A.3 ）中，但对于强度分析目前的目的几乎不产生或只有很小的影响（请参见第 5.A.1.1 节第 3 段）。基于此，针对目前手中的任务（敏感性研究），图 5.A.3 中半模型的网格被选中，但其并不适合于对托架进行定量应力分

析。

实例

图 5.A.4 中对托架分析的目标（应用子模型技术，目的在于分析托架焊缝对整体结构疲劳行为的影响）完全不同于使用半模型技术进行分析的目标（如图 5.A.3中的详情 1，对塔架顶部法兰 / 细部塔壳体安排的敏感性研究）。

图 5.A.1 主框架和邻近部件模型

图 5.A.2 主框架子模型（图 5.A.1 中的细部 1）

细部 1




图 5.A.3塔架顶部偏航轴承安排的敏感性研究半模型

5.A.2.2 选择元件

(1) 选择将使用元件的型式主要取决于分析的目标。被选中元件型式的特性必须能够足以准确地反映出结构和被分析应力的硬度。在进行强度分析时，对所使用元件特性的充分了解是一项基础要求；同时还应查阅项目文档和适用的文献资料。

(2) 通常情况下，以下元件类别可在对风机结构

的强度计算中使用：

图 5.A.4 局部型号（图 5.A.3 中的细部 2）

- 桁架杆元（1D 元件，具备轴向刚度，但不具

备弯曲刚度）

- 梁元（1D 元件，具备轴向、剪切、弯曲和扭转刚度）

- 板元和壳元（2D 元件，具备膜、弯曲和扭转

刚度）

- 固态元件（3D 元件）

- 边界和弹簧元件

- 接触元件（弹簧元件，具备非线性弹簧特性）

- 多点约束元件

在使用不同的元件型式时，应特别注意移位功能的兼容性，以及边界载荷和应力的可转移性，特

别是那些在节点处具备和不具备弯曲刚度的元件联轴器。

(3) 所选择的元件型式必须能够反映载荷工况的变形和应力，或需要分析的固有模式，或反映在确定破坏极限载荷级别时的破坏行为。在有些工况中，部分此等重要的效应可通过核实的元件选择进行排除。以下是在风机结构建模时，针对常用元件型式的一些注意事项：

(4) 通常在强度分析中，必须确定如何和在什么样的程度上考虑部件的弯曲。在纯弯曲行为工况中，应针对对应的元件型式应用板梁或壳体理论中的原理。在使用固态元件时，若对应的弯曲行为获得允许，将可能必须选择高阶移位功能（例如，使用附加边节点），或更优的网格。

偏航轴承

滚珠轴承

螺栓和接触面

细部 2

细部 1

支撑架




(5) 在局部模型中，所有的刚度部件通常都非常重要 — 即使是那些结构细部 — 因此此处的板元、壳元和固态元件均适合。关于在局部增加应力计算中选择元件的进一步信息可在第 5 章“强度分析”中找到。

(6) 为评估结果，模型表面壳元的安排可能有助

于指示表面应力，因为这里为双轴向应力状态。此处应注意壳元不得向局部刚度施加任何影响。

5.A.2.3 元件剖分

(1) 应在考虑元件的特性后选择网格精度，这样一来，结构刚度状况，需分析的应力型式，以及可能性和破坏行为均以足够的精度完成建模。元件型式的选择和网格精度会对局部增加应力，以及破坏极限载荷的计算施加极为显著的影响。不充分的精确网格剖分常常会导致对局部应力峰值的严重低估，以及对破坏极限载荷的明显高估。以下是在风机结构建模时，关于通常使用的内核剖分的一些注意事项：

(2) 在对网格细分时，结构几何形状和载荷引进或支撑的位置应得到考虑。

(3) 在关注元件特性的同时，还应选择元件比

例，由此刚度、出现的变形和应力将不会被更

改。对于简单的移位功能，元件的边长比不得大

于 3:1

(4) 在计算局部增加应力时，应根据应力梯度，逐渐增加网格的细度。关于在局部增加应力计算中网格细度的更多注意事项，可在相关文献中找到（例如， NAFEMS）。

5.A.2.4 简化

(1) 考虑到风机结构的复杂性，简化通常在建模，特别在整体强度分析中是必需的。若所造成结果的损害几乎可以忽略时，允许使用简化。

(2) 仅对整体模型的刚度在很小程度上造成影响的小型次级部件或细部可在建模中忽略不计。此类情况的事例为小型开口、钻孔和半径；他们的局部应力增加效应应使用适当的方式予以考虑（例如，通过应用应力集中系数）。

(3) 大型开口会影响整体结构，并会对局部结构始终施加效应，因此需要在所有工况中予以考虑。

(4) 在板块厚度或外形尺寸上的阶梯应尽可能远地放置在元件边界上。由于其并未放置在元件边界上，因此需要通过对应的适合元件数据考虑在内，或通过特性获得等效的刚度。

(5) 平面元件通常应位于对应部件的中间平面上。

5.A.2.5 边界状况和支撑

(1) 为模型提供支撑，通过阻止或规定移位或旋转具有多种用途：

- 阻止刚体移位和模型旋转

- 用于仿制物理上存在的支撑点

- 用于仿制模型边缘邻近结构区域的互动

应确保支撑不会对移位或旋转造成任意不真实的限制。

(2) 承载力和力矩的物理存在支撑应使用实际支

撑程度和弹簧刚度，尽可能地做到真实建模。

(3) 对于风机的结构和部件零件的强度分析，位于模型边缘邻近结构区域的交互可应竟可能真实地予以建模。这可通过对称或不对称状况在对称面完成，因为载荷和/或结构为对称或非对称分布的。在部分工况内，交互还可通过规定应力、或力和力矩，在边界进行描述。这些参数可通过，例如，更大区域的结构分析（子模型技术），或板梁力和力矩（例如，塔架部分）获得。如果适用能够线性化，则非线性边界状况应予以考虑，（例如，法兰连接上的开口，滚轴载荷传输和仅通过压缩载荷的滑动轴承）。

5.A.2.6 检查输入数据

(1) 用于结构几何形状建模和材料特性的输入数据需进行做彻底检查，以避免错误。通过数据可视化，该数据检查的有效性可明显提高。

(2) 有限元网格的几何形状通常应通过目测核查。应将单个元件错误计入 2 次，或邻近元件之间未连接的可能性考虑在内。此外，不能立即可见的几何形状数据，例如 2D 元件的厚度，或 1D元件的横截面，也应进行检查。

(3) 除几何外形数据外，材料参数以及边界条件和采用的支撑也应仔细检查。请注意，这些参数通常会对结果产生相当大的影响。

(4) 所做过的检查需要记录。

(5) 关于内容、要求和文档的更多注意事项可在

第 5.A.5 节中找到。




5.A.3 结构载荷

5.A.3.1 总则

对风机结构和部件强度分析关联载荷的应用应遵

照第 5.2.1 节“结构载荷的一般注意事项”进行。

5.A.3.2 载荷建模

(1) 载荷必须真实建模。如有必要，结构建模必须适应载荷建模；请参阅第 5.A.2.3 节第 2 段。

(2) 在适用时，考虑到元件的移位功能，分布载荷（例如，线载荷或区域载荷）应转换至等效的节点力和力矩。

(3) 如果源自大型结构区域粗模型的边界变形应用于局部模型，则中间节点的相应内插值应予以指明。

5.A.3.3 检查载荷输入

(1) 应彻底检查载荷的输入数据是否存在错误。虽然这是一个结构几何形状工况，但在适合的检查程序和数据可视化的帮助下，检查的效率将能够得到显著提高。

(2) 这在检查力和力矩总和时特别重要。对于平衡载荷工况，必须确保剩余力和力矩几乎可以忽略不计，同时反作用力和力矩同应用的载荷相对

应。

(3) 所做过的检查需要记录。关于内容、要求和文档的更多注意事项可在第 5.A.5 节中找到。

5.A.4 结果计算和评估

5.A.4.1 结果的真实性

(1) 在评估过程中，应对结果的真实性进行检

查。这其中特别包括对变形的视觉呈现和检查，

以此查看其级别是否位于预期范围内，以及其分

布是否在载荷和边界条件或支撑方面具有意义。

(2) 此外，还需检查支撑的力和力矩是否在预期的数量级范围内。

(3) 对于大型结构区域中，拥有特定边界变形的局部模型，需要检查边界附近的应力是否与两个模型对应（子模型验证）。

(4) 对于载荷和边界条件，应针对其位置、分布和应力级别，检查应力峰值的真实性。由于可以确定标称应力，因此可从应力分布中确定集中系

数并使之与平板集中系数进行对比。

(5) 对于非线性计算，必须检查解决方案是否在非线性区域通过适当的精度得到确定。

5.A.4.2 变形

一般情况下应对结构变形进行标绘，以便他人对结果进行真实性检查。

5.A.4.3 应力

(1) 在特定载荷状态的强度分析中（例如，极限载荷），通常应对整个部件的应力绘图说明。唯一的例外是对局部增加应力的分析,因为它可能只与最大值相关。

(2) 应按照第 5 章中的规定，就允许值检查应力，在第 5 章中有定义。必须遵守相应的应力分类；请参见第 5.A.1.1 节第 7 段。

(3) 对于应力评估，元件中心和元件边缘或角落间的应力变化应予以考虑。评估中应包括关于实际结构的模型简化。如果以简单的方式在粗网格模型中考虑开口，则应力应涉及开口旁边的剩余横截面。

(4) 在拥有相对粗网格的型号中，若不将它们的效应分开进行考虑，则应将在现有结构细部和不连续处的局部应力增加包括在评估内。

(5) 为了提高清晰度，建议在储备系数的帮助下

进行评估。储备系数源从许可的和现有的应力间的关系中获得的。至于广泛的模型，应该建立结果表。

(6) 对于在材料方面非线性的分析，除了局部弹塑性应力外，通常也应确定和评估局部应变。

(7) 在使用 FEM ，按照第 6.5.2 节对螺栓连接进行疲劳验证时，应考虑到源自拉伸和弯曲应力的最大表面应力。

5.A.4.4 疲劳强度

(1) 鉴于通常会出现周期应力，因此一般情况下，应在对风机部件评估时，将疲劳强度方面考虑在内。

(2) 在针对疲劳强度进行应力评估时，应考虑到应力的型式，例如，标称应力或局部增加缺口，或结构应力使用被选中的模型进行计算；另请参阅第 5.A.1.1 节第 7 段。

(3) 对于评估，建议对利用率或储备系数进行计算。

(4) 更多注意事项，特别是关于疲劳分析方面的注意事项可在第 5 章中找到。




5.A.4.5 结果说明

(1) 获得的结果和在这些结果基础上得出的结论应完整和清晰记录。

(2) 文档可采用图形和列表形式。特别在当图形无法以适当的精度描述结果时，必须使用列表。需对过多的列表进行分类，例如，根据列表的利用率或储备系数。

(3) 应对所有被使用的标记和名称进行说明。若可能的话，需将说明放置在图表和列表内或其之前。

(4) 关于内容、要求和文档的更多注意事项可在

第 5.A.5.4 节中找到。

5.A.5 风机认证 FE 分析文档

5.A.5.1 总则

风机结构认证计算分析文档的正式和内容相关要求如下所示。所需范围可能会与此处的描述有所差异。

5.A.5.2 关于文档的一般要求

(1) 在本节中，对文档要求的描述将很大程度上独立于分析方法（解析或 FEM ）。这些要求请遵循 [5.7] 。

(2) 从技术和计算的角度而言，计算分析文档应连同所有其他文档（图样、技术规范）共同组合为时的统一整体。

(3) 文档应具有明确的标题名称、参考及修改编号。创建和发布日期应做到易于辨认。

(4) 文档前部应有整体目录，以反应每种工况的当前修订状态。

(5) 以下项目应予以提示：

- 目标、型式（使用的方法和应用的理论），以及计算的内容。

- 总体结果，以及对主载荷工况的说明，还有可能对根据这些结果日后进行边缘研究特别有用的利用率和 /或储备系数 (另请参见第 5.3.3.2.2)。

(6) 术语、标记和单位应在文档中清楚描述和应用，

(7) 所选择的分类系统应做到清楚描述。若使用

了多个分类系统，则这些分类系统应彼此之间做到明确分派。分类系统包括

- 坐标系

- 符号规约（例如，对于章节或移位数量，或

对于应力和应变）

- 分派（例如，物品编号、部件、节点元件编

号方式） - 载荷工况和载荷工况组合，整体系统的子系

统

分类系统中数据的分派（例如，条目和结果）应清晰可辨。

(8) 对应用标准和准则，以及对反映最新技术参考资料的引用（同样还有特殊的分析方法或模型），应根据其在文档中的出现顺序，标明名称和详细列出。

(9) 对认证载荷的参考通过带有标题、参考编号和修改编号的命名的载荷文档说明实现。应记录用于载荷的分项系数。由于疲劳分析中应用了时间序列，因此需记录每个载荷部件的使用期加权载荷谱，以此来证明毫无疑问使用的是有效且经过认可的载荷。此外，应记录等效恒定范围谱（损坏等效载荷）。

(10) 若机械模型被用于载荷的单独调节/适应，则应记录其出现的差异。这一操作可在草图或（修改的）组装图样的帮助下，以图示的方式完美完成。结果应作为部分或暂时结果进行描述

（请参阅第 5.A.5.4.2 节）。

(11) 作为对计算分析中所使用尺寸和偏心距，以及作为计算基础机械边界条件和简化的证明，文档中应附加以下内容：

- 可清晰展示几何形状的组装图样和剖面图

- 生产和材料技术规范（用于检查设计极限和分析假设）

- 单独零件图样和/或邻近部件的型式清单，以及连接橡胶衬套的弹簧特性，还有在分析中所使用的数据

注意

如果在邻近部件或结构认证范围内分开提交文档，则只需命名关联文档的标题、参考编号和修改编号。

5.A.5.3 关于文档的特殊要求

(1) 文档中需应用以下要求，其中特别是 FE 分析文档。本节主要涉及输入数据，同时第 5.A.5.4节主要讨论了结果描述。如若适用，文档应包含

以下数据：




- 使用的程序识别（名称、变体和版本名称；用于预处理、后处理和解决阶段的各种软件包名称（若适用））

- 清楚描述机械结构模型上作用的输入除了在第 5.A.5.2 节第 9 段中的提到的载荷之外，作

用还包括特定温度、预应力以及，在适用时，缺陷。

- 对模型通过命名或下列说明进行描述：

– 使用的元件（1D、2D、3D 元件，元件方

法命名；接触元件和质元）

– 附加元件选项（例如，平面应力方法，轴

向对称）

– 附加常数元（例如，惯性力矩、横截面定

义、元件厚度）

– 材料值（例如，弹性、塑形、摩擦系数） – 所有关联视角的网格 FE 模型，用于展示

细节层次和明确支撑和边界条件此处的细

部应采用缩放视角和/或模型剖面（例

如，内视图）进行描述

– 所有几何形状简化被忽视的钻孔、开口、

半径等，应予以描述并根据结果进行验证

– 载荷引进（如单一、区域或容量载荷），

根据位置、大小和效应方向

– 联轴器条件、合并和接触元件

– 用于进行螺栓和弹簧预应力的元件

– 模型中使用但目前尚未列出的选项，连带

证明

(2) 作为计算基础的输入应在其中的一个程序中准备，并记录适当数量的综合和部分描述。这些输入应采用图形形式。只有当数据集的总览和清晰程度无法通过图形描述得到显著提高时，这些输入才可使用表格形式打印。需要特别注意任意附带的附件和说明（即使是手写文件）。

5.A.5.4 结果

5.A.5.4.1 总则

(1) 结果大致可分为部分和最终结果两部分。

(2) 如果需要对数值结果进一步处理，应注意到，总体结果是否精确在很大程度上取决于模型的质量。

5.A.5.4.2 部分结果

(1) 部分或中间结果应当在文档中用于检查输入数据的真实性（请参阅第 5.A.5.3 节）。

(2) 在适用的地方，应记录一下部分结果：

- 网格质量评估（在承受高应力区域）

– 通过对高度扭曲、翘曲和元件边缘不可容

许的狭窄或宽大角度 FE 模型中元件的描

述

– 通过元件的错误评估（例如，通过能量假

设方式）

– 通过说明整体 FE 模型或部分模型，特别

是复杂系统更改网格的敏感性研究结果

- 影响

– 载荷引进区（例如，使用辅助结构、螺栓

应力、辐轮/圣韦南原理传输单独载荷）

– 使用的对称条件和联轴器条件（圣韦南原

理）




– 偏差和简化（半径、钻孔、平均刚度等）

应就承受最高应力区域的结果，针对应用的单元载荷使用变形检查进行评估对此，主应力和应变及其方向的描述具有帮助作用，这些结果应在所选的边界条件和简化中，用作

立论依据。

- 在使用非线性时，外部载荷和应力（例如，结构响应）间的连接应使用图形和表格形式（例如，螺栓应力的非线性曲线对比连接中部分开口的载荷）描述。需对任何进行的线性化描述。

- 对部件或结构评估区域（例如，几何缺口）选择进行的评定。此处的数值应用于明确指示网格整体模型的位置如果适用，应力（应变）列表应提供给这些评估区域，至少以单元载荷作为传输因数（或传输功能）。

- 需要看到的是，在被审核子模型上的应力集中并未对子模型边缘（圣维南理论）的结果未造成任何影响。

- 通过使用反作用力分析对平衡进行检查

- 通过将 FE 模型的计算质量与图样技术规范对比，进行质量评估

- FE 模型评估数据的描述（例如，平均或非平均元件/节点结果）

(3) 计算结果应在适当程序中准备，并记录在适当数量的整体和部分描述中。这些结果应采用图形形式。只有当数据集的总览和清晰程度无法通过图形描述得到显著提高时，这些输入才可使用表格形式打印。需要特别注意任意附带的附件和说明（即使是手写文件）。

(4) 对于边缘研究，可使用认证模型和其中计算得出的传输系数。

(5) 对于频遇结构重复，可应用参考实例。

(6) FE 结果，模型和 CAD 数据（优先使用的 CAD 格式为 *.iges, *.stp and *.x_t ）应连同文档一起，采用通常可读取格式（例如，非机器或程序代码、除非 GL 清楚表示允许/要求），通过适当的数据媒体提交。

5.A.5.4.3 最终结果

(1) 最终结果是按照第 5.A.5.2 节第 5 段确定的

目标。此处涉及曾在第 5.A.4.5 节中提到的结果。

结果应与极限载荷疲劳强度的观点区分单独记

录。

(2) 一般强度分析的文档：

- 在描述极限载荷的结果时，需连同评注，最好作为单元载荷的一个组合进行。应确保在图形/列表中，载荷与其描述间准确对应

- 计算（等效）应力和设计值之间的对比应按照第 5 章中的技术规范进行记录

(3) 疲劳强度分析文档：

- 在描述结果时，应考虑到第 5 章至第 7 章中

的规定，参考整体 FE 模型或之前选择的区域

（例如，关键横截面，热点）



第 5 章附录 5. B 合成材料 S/N 曲线计算 IV – 第 1 部分第 5 34 页 GL 2010

附录 5.B 合成材料 S/N 曲线计算

5.B.1 总则

(1) 一般情况下，原料在统计上拥有保证并具有

代表性的 S/N 曲线应作为基础，在疲劳分析中使

用。若此类 S/N 曲线不适合所使用的材料，则可

使用合成材料 S/N 曲线。

(2) 附录旨在明确合成材料 S/N 曲线计算，以

及文档的必要内容。

(3) 以下附录图表中说明的程序适用于非焊接锻

造和轧制零件、铸钢和球墨铸铁。

(4) 疲劳验证需通过使用与部件局部质量对应的

S/N 曲线进行验证。应根据特定的质量（例如， j和 j 0，请参阅第 5.3.3.5.3 节）选择与质量相关的升级因素。如果部件特定区域质量有不同的规定，应确保对不同的质量等级进行分析。

5.B.2 文档

5.B.2.1 输入参数文档

输入参数文档应在表 5.B.1 的基础之上进行。

表 5.B.1 合成材料 S/N 曲线计算的输入参数

符号含义单位数值

R m 拉伸强度 N/mm²

Rp0.2 屈服强度 N/mm²

R 应力比 -

αk（αk = 1 结构应力方

法）应力集中系数 -

n由于应力梯度影响造成的缺口敏感型

和在缺口基上的局部塑性变形 -

R z 表面粗糙度 ìm

γM 材料分项系数 -

j 部件质量级别 -

j0 材料和试验方法常数 -

t 塔壁厚度 mm



IV – 第 1 部分附录 5.B 合成材料 S/N 曲线计算第 5 章

GL 2010 第 5-35 页

5.B.2.2 结果参数文档

确定合成材料 S/N 曲线关键参数文档应以表 5.B.2位基础进行。S/N 曲线的图形描述也应作为文档

的一部分（请参见图 5.B.3 ）。

图 5.B.2 确定合成材料 S/N 曲线的结果参数

符号含义单位数值

Äó1 升级后的疲劳寿命线（应力范围）上限 N/mm²

N1 疲劳极限上限的载荷周期数量 -

ÄóA* 升级后的 S/N 曲线弯曲处应力范围 N/mm²

ND S/N 曲线弯曲处的载荷周期数量 -

m1 N 1 < N ≤ N D的 S/N 曲线斜率 -

m2 N > N D的 S/N 曲线斜率 -

108 109ND



Δσ* A

107

N1

Δσ1

N = ND

(Δσ* A

/Δσ)m2

图 5.B.1 合成材料 S/N 曲线的图形描

5.B.3 S/N 曲线的计算

Inp t parameters

Non-w elded f orge d androlle d pa rts :Fig. 5.B . 2

Cast steel and spheroidalgraphite cast iron:Fig. 5.B.3

u输入参数

非焊接锻造和轧制零件：

图 5 。B。2

铸钢和球墨铸铁：

图 5 。B.3

应力范围

应力周期数量



第 5 章附录 5.B 合成材料 S/N 曲线计算 IV – 第 1 部分

第 5 36 页 GL 2010

图 5.B.2 非焊接锻造和轧制零件的合成材料 S/N 曲线计算

抛光试件疲劳强度 σ

w0.436 σ

0.2⋅ 77+

拉伸强度（标准）σ b = 1.06·R m 拉伸强度（拉伸试验）σ b = R m 屈服强度（标准）σ0.2 = 1.06·R p0.2 屈服强度（拉伸试验）σ0.2 = R p0.2

技术系数

Ft = ((2195- σ b) / 1790) 其中 t > 100 mm

Ft = 1 其中 t ≤ 100

部件疲劳强度

σwk

σw

Fotk

平均应力敏感度

M 0.00035σ b

⋅ 0.1−

平均应力影响系数

u1

M 1+

σwk

σ b

⋅

a1 R +

1 R −

σwk

σ b

⋅

p

1

M 1+1− u

2+

u2

u−

Fm 1− 1 p a⋅+2 a

2⋅ 1 p−( )⋅

⋅ 11 p−( ) a

2⋅

1 p a⋅+2 a

2⋅ 1 p−( )⋅

⎡⎣

⎤⎦

2

++if p≤1

Fm

1−1 p a⋅+

2 a2

⋅ 1 p−( )⋅

⋅1

1 p−( ) a2

⋅

1 p a⋅+

2 a2

⋅ 1 p−( )⋅

⎡

⎣

⎤

⎦

2

+−

if p>1

S/N 曲线弯曲处应力幅 σ

Aσ

wk F

m⋅

S/N 曲线 m 1 和 m2斜率

m1

12

Fotk ( )

23+

m

22 m

1⋅ 1−

S/N 曲线弯曲处载荷周期数量

ND

106.4 2.5 m1( ) 1−

⋅−

升级系数

生存概率:

SPü

2

3

塔壁厚度：由塔壁厚度决定的数值 R m(t) or by

St

t

25⎛ ⎝

⎞0.1−

整体升级系数： S S

PüS

t⋅

升级后的 S/N 曲线弯曲处应力范围

M

S2

*A γ

⋅Α

σ⋅=σΔ

疲劳寿命线上限

Δσ1

σ0.2

1 R −

γM

⋅

表面粗糙系数

Fo

1 0.22 log R z( )( )

0.64⋅ log σ

b( )⋅− 0.45log R z( )

0.53⋅+

表面和技术组合系数 F Ot

Fot

1 1 Fo

−( )2

1 Ft

−( )2

+−

缺口系数 ßk = αk / n整体影响系数

Fotk

βk ( )

21−

1

Fot( )

2+

疲劳限度上限的载荷

周期数量

1m

1

*A

D N1 N⎟⎟

⎞

⎜⎜⎛

σΔ

σΔ⋅=



IV – 第 1 部分附录 5.B 合成材料 S/N 曲线计算第 5 章

GL 2010 第 5-37 页

图. 5.B.3 铸钢和球墨铸铁合成材料 S/N 曲线计算

抛光试件疲劳强度铸铁 σ

w0.27 σ

b⋅ 100+

铸钢 σ

w0.27 σ

b⋅ 85+

拉伸强度（标准）σ b = 1.06*R m 拉伸强度（拉伸试验）σ b = R m

表面粗糙系数

Fo

1 0.22 log R z( )( )

0.64⋅ log σ

b( )⋅− 0.45log R z( )

0.53⋅+

缺口系数

ßk = αk / n 整体影响系数

Fok

βk ( )

21−

1

Fo( )

2+

部件疲劳强度

σwk

σw

Fok

平均应力敏感度

铸铁 M 0.00035 σ

b⋅ 0.08+

铸钢 M 0.00035 σ

b⋅ 0.05+

平均应力影响系数

u 1M 1+

σwk

σ b

⋅

a1 R +

1 R −

σwk

σ b

⋅

p

1

M 1+1− u

2+

u2

u−

Fm

1−1 p a⋅+

2 a

2

⋅ 1 p−( )⋅

⋅1

1 p−( ) a

2

⋅

1 p a⋅+

2 a

2

⋅ 1 p−( )⋅

⎡

⎣

⎤

⎦

2

++

if p≤1

Fm

1−1 p a⋅+

2 a2

⋅ 1 p−( )⋅

⋅1

1 p−( ) a2

⋅

1 p a⋅+

2 a2

⋅ 1 p−( )⋅

⎡

⎣

⎤

⎦

2

+−

if p>1

S/N 曲线弯曲处应力幅 σ

Aσ

wk F

m⋅

S/N 曲线 m1 和 m2

斜率

m1

5.5

Fok ( )

26+

m

22 m

1⋅ 1−

S/N 曲线弯曲处载荷周期数量

ND

106.8 3.6 m1( ) 1−

⋅−

升级系数

质量级别：

Sd

0.85 j j 0−

生存概率:

SPü

2

3 塔壁厚度：由塔壁厚度决定的拉伸数值 R m (t) or by

St

t

25⎛ ⎝

⎞0.15−

整体升级系数 S S

PüS

t⋅ S⋅

升级后的 S/N 曲线弯曲处应力范围

M

S2

*A γ

⋅Α

σ⋅=σΔ

疲劳寿命线上限

Δσ1

R p02

1 R −

γM

⋅

疲劳限度上限的载荷周期数量

1m

1

*A

D N1 N ⎟⎟ ⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛

σΔ

σΔ

⋅=



2010版

规则和指南 V 工业用途 1 风发电机组认证指

6 结构




GL 2010 第 3 页

目录

6.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 6-1

6.2 转子叶片总则 ....................................................... ............................................................... ................... 6-2 6.2.2 评估文档....................................................................................................................................................6-2 6.2.3 交付检查....................................................................................................................................................6-2 6.2.4 分析............................................................................................................................................................6-2 6.2.5 叶片试验....................................................................................................................................................6-3

6.3 机械结构 ............................................................... ............................................................... ................... 6-5 6.3.1 总则............................................................................................................................................................6-5 6.3.2 评估文档....................................................................................................................................................6-5 6.3.3 分析............................................................................................................................................................6-5

6.4 机舱盖和整流罩 ............................................................. ................................................................ ........ 6-6 6.4.1 总则............................................................................................................................................................6-6 6.4.2 评估文档....................................................................................................................................................6-6 6.4.3 分析............................................................................................................................................................6-6

6.5 螺栓连接 ............................................................... ............................................................... ................... 6-9 6.5.1 评估文档....................................................................................................................................................6-9 6.5.2 螺栓连接的强度分析................................................................................................................................6-9 6.5.3 螺栓连接核查..........................................................................................................................................6-10

6.6 塔架 ............................................................ ................................................................ ........................... 6-11 6.6.1 总则............................................................... ................................................................ ........................... 6-11 6.6.2 评估文档....................................................... ................................................................ ........................... 6-11

6.6.3 分析概念....................................................... ................................................................ ........................... 6-11 6.6.4 待应用载荷.............................................................. ............................................................... ................. 6-11 6.6.5 内力和力矩的测定............................................................ ................................................................ ...... 6-11 6.6.6 塔架验证..................................................................................................................................................6-13 6.6.7 设计细则..................................................................................................................................................6-15 6.6.8 耐久性......................................................................................................................................................6-18

6.7 基座 ............................................................ ................................................................ ........................... 6-19 6.7.1 总则..........................................................................................................................................................6-19 6.7.2 评估文档..................................................................................................................................................6-19 6.7.3 分析概念..................................................................................................................................................6-19 6.7.4 待应用载荷..............................................................................................................................................6-19

6.7.5 基座

..........................................................................................................................................................6-19 6.7.6 土壤..........................................................................................................................................................6-20



IV – 第 1 部分 6.1 总则第 6 章

GL 2010 第 6-1 页

6.1 总则

(1) 本指南内关于风机的术语“机械结构”意指承重部件。这些部件包括转子叶片，铸造、锻造和

焊接结构，机舱盖和整流罩、塔架和基座，以及用

于连接这些机械机构的螺栓。机械部件将单独说

明，请参阅第 7 章

(2) 本章以下内容将介绍需提交评估文档的范围

和型式，以及应对机械结构进行的分析。此外，其

中还将提及对制造商、材料和最终核查的要求，并

会在存在关联时，涉及到第 3 章的内容。

(3) 在涉及到计算强度分析时，还需考虑第 5 章的内容。应根据第 4 章确定载荷工况的设计载荷

（请参阅第 1.3.2.3 节第 3 段）。

(4) 若计算强度分析包含由试验决定的特性值

（例如，摩擦系数）时，需注意以下事项：

- 试验应交由根据 ISO / IEC 17025 获得认证的实

验室进行，或试验过程应有 GL 参与。

- 对试验结果的描述应包含对系统性错误的测定和对随机错误的描述（统计描述）。

注

若没有其他要求并假定试验结果呈现正态分布，则应至少使用概率 P = 95 % 的置信度 1-á = 0.95，以及全域未知方差进行统计描述（例如， DIN

55303，第 5部分，1987年）。

(5) 在施工或安装过程中，若移动或运输其中的

单个机械结构或零件，此类操作将会对整体设计造

成决定性影响。据此，此类涉及结构完整性的操作

应包含在设计审核当中（设计评估和 IPE ）。



第 6 章 6.2 转子叶片总则 IV – 第 1 部分

第 6-2 页 GL 2010

6.2 转子叶片总则

6.2.1.1 设计

(1) 操作者可根据本章内容，对绝大多数水平轴

风机转子叶片的强度和适用性进行分析。对非常规

设计的分析需事先得到 GL 的同意。

(2) 用于制造转子叶片和连接部件的典型材料为

纤维强化塑料 (FRP) 和木材。在对使用上述材料制

造的转子叶片和叶片零件进行强度分析时，应遵照

第 5 章的内容操作。

(3) 转子叶片应根据第 8.9.3.9 节，装配适当的防

雷系统。需为其中特定导体横截面与叶片结构的连

接提供证明。雷击传导布置应确保叶片-轮毂传输，或其他连接物能够安全地将雷电流从转子叶片传送

至塔架。

6.2.1.2 制造商要求

请参阅第 5.5.2.1 节。

6.2.1.3 材料要求

请参阅第 5.5.2.2 节。

6.2.2 评估文档

a) 适用材料试验的文档可参阅第 5.5.4 节。试验应由公认的测试实验室根据第 6.2.5.1 节第 2 段进行。

b) 用于验证的评估书面文档位于第 6.2.4 节内。

c) 需提供可全面说明材料铺叠情况的详细图样。

d) 清楚描述生产顺序的图样和技术规范。

e) 侧剖面坐标，采用 ASCII 或 MS Excel 格式。

f) 叶片试验文档（请参阅第 6.2.5 节）。

g) 载荷假定，包含对所使用坐标系的定义。

h) 项目 b) ， e) 和 g) 内列出的数据应提供足够多

叶根和最大局部翼弦间截面数（通常为 10 ），

还有至少 10 个最大局部翼弦与叶顶间的横截

面。

6.2.3 交付检查

6.2.3.1 最终试验

(1) 除在生产过程中的试验外，制造商或其指定

人员还应在与 GL 协商一致的范围内进行最终试验。适用于转子叶片的质量文档应提交至 GL （请

参阅第 1.2.2.5.3 节）。

(2) 在每个叶片进行最终试验时都必需至少执行

以下检查：

- 对伴随转子叶片整个生产过程的试验单、控制单、工程进度表和检查单内数据和项目的真实

性和完整性检查。

- 检查几何形状，其中包括外形数据的准确度。

- 确定质量和重心。

- 按照第 4.3.4.1 节第 8 段中的要求，检查各套叶片的平衡精度。

(3) 作为最终试验的一部分，在每个系列中至少

应对单片叶片进行以下检查：

– 确定叶片在翼面向和翼弦向上的固有频率。在遇到叶片质量和重心出现大幅度偏差时，应继续检查更多叶片。

6.2.3.2 文档

(1) 在完成最终试验后，应针对每片叶片提供至

少包括以下数据的的交付文档：

– 转子叶片型式

– 序列号和制造年份

– 尺寸

– 质量和重心

– 空气动力制动装置型式（若适用）

(2) 每片转子叶片都需要在方便查看的位置永久

性地标记其序列号。此外，还需附带包含以下信息

的识别牌：

– 制造商

– 型式名称

– 序列号

6.2.3.3 故障

应对与制造过程存在的偏差进行记录。若在制造检测过程中发现与安全关联的故障时，请与 GL 联系协商确定修正措施。

6.2.4 分析

6.2.4.1 分析概念

(1) 部件的阻力 R d 的设计值大于作用设计值

Sd.。转子叶片的强度通常需要通过使用极限强度分



IV – 第 1 部分 6.2 转子叶片总则第 6 章

GL 2010 第 6-3 页

析和疲劳分析验证。处于受压和/或剪切载荷以下

的区域应在处于最终极限状态时，通过分析检测稳

定衰竭（屈曲，起皱，起皱）。

(2)

在遇到无法使用常规方法验证部件强度时，可在与 GL 协商后使用必要的特殊调查方式。

(3) 当风机的额定输出最高位 100kW 时，可在

与 GL 协商后缩小分析范围。

(4) 需列出每个工况中决定性载荷在转子叶片上

最大载荷/损坏和最低安全（临界点）的位置，以

供极端和疲劳强度分析使用。若无法立刻了解这些

临界点，及其决定性载荷的型式和大小，可通过计

算获得这些信息。应特别注意与几何结构和/或使

用材料呈现非线性关系的各点。

注意：

对于夹层结构，伯努利假设可能并适用所有工况。

这一因素需在计算时适当考虑。

(5) 在特殊情况下（例如，疲劳分析时），可使

用简化方式，通过适用的载荷（例如，在主轴线上

或在坐标系弦轴上的点）来验证参考点，而非临界

点，随后可从中针对临界点的安全得出结论。应采

用基础调查、样本分析等方法对参考点和临界点之

间的最低安全关系进行充分验证。对于疲劳分析，若翼面向和翼弦向方面给定的剩余安全为 1.2 ，则

无需进行加长检查。

(6) 局部载荷引进区（例如，轴梢、叶根的金属

嵌入物）附近的连接用采用最低损坏容限设计。若

损坏实例未导致结构立即发生故障，则该结构可视

为具备损坏容限。

(7) 为使转子叶片和机组的其他零件之间保持最

小间隙，应在适用性的极限状态之内进行变形分

析。应采用动态和气动弹性方式进行变形分析。相对与处于无载荷状态时的间隔，间隙不得小于 30%

供转子转动的最小间隔，以及 5% 转子处于静止载

荷工况时的间隔。

6.2.4.2 作用

(1) 对转子叶片进行强度分析的载荷可在第 4 章

中找到。应对由外部工况和运行工况（设计载荷情

况）（请参阅第 4.3 节）确定的载荷工况进行审

核，并验证标注载荷工况（设计载荷工况）。

(2) 这通常足以确定极端内力和决定性作用力矩

的包络。

6.2.4.3 结构件阻力

应根据第 5 章确定结构件阻力。

6.2.5 叶片试验

6.2.5.1 总则

(1) 为验证分析，转子叶片须进行固有频率试

验，并进行设计评估范围内的转子叶片全面试验。

对此类试验的要求如下。

(2) 所有试验或需由公认的测试实验室（例如，

根据 EN 17025 或由 GL 认证，获得相关认证的测试

实验室）或在 GL 的监督下进行。所有在 GL 监督

下进行的试验都需要有经过认可的试验技术规范；

这些信息需在试验开始之前提交。

(3) 根据第 1.2.2.4.1 节第 3 段规定，静态叶片全

面试验的成功完成与安全直接相关。

(4) 针对完整叶片，转子零件或参考样品进行附

加疲劳试验可能是必要的。在遇到以下情况时，可

能需要进行必要的疲劳试验：

– 叶片设计异于目前工艺水平

– 在操作过程中发现的损坏

– 运行载荷下出 x 现异常变形表现（例如，横截

面验证变形）

对应的要求视具体工况而定。

6.2.5.2 试验要求

(1) 试验的转子叶片通常应与所提交图样和技术

规范具有一致性。若由于试验考虑，必须进行局部

强化时（例如，在局部的载荷引进区），应事先与

GL 达成一致。作为试验报告的一部分，应对试验叶片与所提交图样和技术规范间的一致性进行验

证，在出现差异后，需列出修正方法。在开始试验

前，应确定和记录叶片的质量和重心。

(2) 通常应至少在翼面向和翼弦向上，进行正反

面试验。对试验中出现的最大载荷，在试验中至少

在从叶根到叶片长度 70% 处，取得各点的试验载

荷 STest 。此外，应对具有最低剩余安全的零件进

行试验。此处应对转子叶片变形产生载荷的影响予

以考虑。经与 GL 协商，试验范围可在合理的工况

下缩小。此外，应至少在翼面向和翼弦向上，确定

夹紧转子叶片的第一固有频率。对于长度超过 30

米的转子叶片，还需另外在翼面向和翼弦向上确定

第二固有频率，连同扭转柔软型



第 6 章 6.2 转子叶片总则 IV – 第 1 部分

第 6-4 页 GL 2010

(f 0,n,Torsion < 5·f 0,n,Flap) 叶片的第一扭转固有频率。应

测量失速控制涡轮的转子叶片在翼面向和翼弦向上

的阻尼。

(3) 可通过以下方式确定试验载荷 S Test ：

STest = S d • γ1Τ • γ2Τ

其中：

Sd = 载荷的设计值

γ1T = 1.1 连续生产中转子叶片的散射特征

γ2T = 1.0 执行试验周边温度至少为 20 °C

= 1.1 执行试验周边温度至少为 -30 °C

20°C 和 -30 °C 之间的值可能是

线性插值替换。

(4) 在以下可能的关键区域，必须有不受干扰的

载荷：

– 转子叶片从叶根到纵剖面的部分，其横截面特性的变化缓慢且持续。

– 转子叶片的这些部分拥有相对于折皱或故障而言最低的计算剩余安全。

– 转子叶片的这些部分拥有局部强化（例如，叶顶制动）或其他特殊设计功能。

无需进一步分析，可以假定，在载荷引进区两侧，长度超过局部断面深度 80% 处不存在不受干扰的载荷。

(5) 在试验范围内，至少应进行以下列出的测量

操作。此处的试验结果应至少通过最大试验载荷

下，从 40 % 到 100 % 之间的 4 个载荷等级确定。

– 应在每个载荷引进点测量外加载荷。

– 应至少在转子直径一半处和叶顶位置测量转子叶片的挠度。

– 应按照第 6.2.5.2 节第 4 段，对上下壳的大梁应变在试验区域内分布的至少 4 个横截面上进行测量。

– 前缘和后缘的应变应至少在最大弦长和叶片一半长度的位置进行测量。

– 应测量叶根区域连结板的剪切应变，最好是在

最大载荷点位置。

– 应记录试验过程中的外界温度。

(6) 在部分情况下，还必须对其他临界点进行应

变测量。试验过程中，对应的载荷等级需至少保持 10 秒钟。在未经过进一步分析时，在试验过程中

不允许出现局部故障或屈曲。

(7) 建议对风机的转子叶片连同其周围结构等仪

器一起进行试验，并通过测量对螺栓连接的应力条

件进行确定。

(8) 在试验过程中，出于操作需要，应安装转子

叶片防雷系统以供试验（请参阅第 8.9.3.1 节第 2

段）强烈建议照此操作，因为根据第 8.9.1 节这是

针对防雷装置所需进行的评估。在试验之前和之

后，应对防雷系统（如果有）的状况进行目测，还

需记录应目视检查和电气测量导体电阻应在报告

中。测量电气导体的阻力并在报告中记录。

6.2.5.3 文档

(1) 试验技术规范中需清楚描述载荷和加载设

置。特别需要记录引进载荷的位置和大小，以及叶片长度上，与实际和要求的试验载荷 Stest 之间偏差。需明确指明所有的测量和计量设施并列出预期的结果，并应在与计算和测量精度比较后，确定在试验中出现的最大允许偏差。通常最大允许偏差分别为：± 7 ％的弯曲变形，± 5 ％的固有频率和±

10％的应变。必须追加试验序列计划和试验记录试样。

(2) 应在报告中记录试验，报告中还需要清楚地描述试验主题和试验程序，列出试验结果，并就计

算进行评估。试验报告应包括以下几点：

– 试验的日期和时间

– 试验负责人

– 转子叶片的描述和性能数据

– 生产文档（如有必要，可采用附件形式）

– 确定质量，重心和固有频率

– 描述和从载荷模拟中得出试验载荷 S Test

– 描述试验设置和载荷引进方法

– 描述测量设备

– 校准测量设备

– 测量精度

– 测量参数（力、挠度，应变，温度等）

– 比较试验载荷 S Test的实际值和要求值

– 比较计算值与测量值

– 测量结果评估



IV – 第 1 部分 6.4 机械结构第 6 章

GL 2010 第 6-5 页

6.3 机械结构

6.3.1 总则

(1) 以下特别适用于风机的力和力矩传送机械结构，或按照第 3.3.2 节，使用金属材料制成的风机部件。

(2) 对于下面列出的组件（若适用），因为它们对风机机组的完整性意义重大，并还对人类健康和生命存在潜在威胁，因此需要进行结构评估。

– 转子轮毂

– 转子轴和轴

– 主轴承座

– 齿轮箱结构（例如，扭矩臂，行星齿轮架和外壳，如果载荷传送）

– 扭矩臂

– 主框架

– 发电机框架

– 螺栓连接

螺栓连接在载荷传输过程具有重要作用，可应用第

6.5 节。

(3) 齿轮箱的载荷承载结构使用高强度铸铁（非韧性材料，A5 < 12.5 % 和 KV < 10 J ）和球状石墨制造，需要通过充份的鉴定程序拓展通用设计计算。此类结构的适用性必须经过评估。应与 GL 协商确定鉴定程序细节。

(4) GL 保留对特殊结构风机相应扩大评估范围的权利。对于特殊结构，评估范围应事先与 GL 协商一致。

6.3.2 评估文档

在评估风机机械机构的强度和适用性时，需要提供

以下文档：

a) 部件及材料特性数据，量产零件的制造商数

据，标准件的标准信息，所使用图样和技术规

范的注意信息等。此外，焊接结构还必须提供

零件清单。

b) 应提交设计文档（组装图，如有必要，施工图

和技术规范），还有对主要邻近部件，采用标

准形式并带有清楚识别（零件名称、图号、修

正指数）的文档。这些文档应包括：

– 若结构使用铸造和锻造材料制成，则包括所有，例如表面光洁度，微观结构，热处理，防腐等交付状况的所有必要数据。

– 若使用焊接结构，则需包括材料名称，焊缝

型式，热处理，防腐等数据。

c) 对于包含量产零件，并通过在类似技术应用中的成功使用证明其用途适用性时，通常只需提交型式/数据表。专为风机改造过的结构需要有更多文档或验证。

6.3.3 分析

(1) 强度计算应用于验证极限强度、疲劳强度和

适用性是否完全，清楚和与机械结构一致。强度计

算应包括关于以下方面的足够信息

– 设计载荷

– 静态系统（模拟型号）和应用的一般边界条件（还有邻近部件的影响）

– 材料

– 许用应力

– 使用的参考

(2) 关于对材料的要求、验证和认证可在第 3 章

中找到。额外说明可从第 5.3 节，以及在适用时从

第 7 章中获得。需要仔细阅读第 4 张中关于载荷的

指南。

(3) 从技术和计算角度而言，计算分析文档应与

所有其他文档（图纸、规格）构成统一的整体。在

这里应当指出的是，在计算分析中对邻近部件和结

构区域的参考应包括在文档内。对用于风机认证使

用的计算分析文档正式和内容相关的要求可请参阅

附录 5.A.5 中描述。必要的范围可能会与其中的描

述存在差异。

(4) 若适用不同标准和指南的分析概念时，这些

分析不得混淆。



第 6 章 6.4 机舱盖和整流罩 IV – 第 1 部分

第 6-6 页 GL 2010

6.4 机舱盖和整流罩

6.4.1 总则

6.4.1.1 设计

(1) 操作者可根据本章节内容，对绝大多数水平

轴风机的机舱盖和整流罩强度和耐用性进行分析。

对非常规设计的分析需事先得到 GL 的同意。

(2) 关于机舱盖和整流罩防雷系统的内容请参阅

第 8.9 节。

6.4.1.2 制造商要求

应采用标准的工艺程序；例如，请参阅第 3.4.3 节和第 3.4.4 节。

6.4.1.3 材料要求

(1) 通用要求请参阅第 3 章，对于纤维增强塑料

(FRP），请参阅第 5.5.2.2 节。

(2) 对于纤维增强塑料 (FRP) ，与第 5.5.2.2 节不

同，应适用以下规定：在每个工况下，需针对平行

或垂直于纤维和剪切拉伸和压缩装载，清楚了解使

用材料的强度和劲度，例如，弹性模量（E -模

量），泊松数，典型层压的破坏应变及破坏应力。

无需进行材料试验；模量、强度和劲度可从制造商

的材料技术规范或从资料中获知。制造商需验证分

析根据的特征值（请参阅第 6.4.3 节）能够满足开

展生产的要求。

6.4.2 评估文档

a) 用于验证的评估书面文档位于第 6.4.3 节内。

b) 图样和文档描述设计。

6.4.3 分析

6.4.3.1 分析概念

(1) 应通过计算或试验，证实阻力 R d 的设计值

大于作用设计值 S d.。应将附件中的整体力量和载

荷引进考虑在内，并找寻到主要结构元件（例如，

主框架、轮毂）。以下内容适用于纤维纤维增强塑

料 (FRP) ：

在通过试验进行验证时，作用 S d 应仿照第

6.2.5.2 节第 3 段，通过试验因子进行增加。

对于内部纤维故障的分析可以省略。

(2) 至于作用，通常仅应用极端载荷。

(3) 若部分结构元件没有现行适用的计算方法

（例如，连接 FRP 并用于防止掉落的固定孔和护

轨）时，需进行试验进行验证。试验需由工人的机

构（例如，获得认证或 GL 认可的实验室），火灾

GL 监督下进行。

(4) 在对正常使用极限状态分析时，可省略准确

分析。在特性载荷下，建议单个结构元件的最大弯

曲挠度不得大于其最大自由范围的 1/200 （框架或

悬臂为：1/150）。

6.4.3.2 作用

根据本章节，作用被定义为特性载荷 (F sk 、 p sk )。分项系数应在提及的关联段落中得到应用。

6.4.3.2.1 静重

(1) 通常应使用来自 Eurocode 1 中的数值。若所

使用的材料并非平板状，则应在特征值未明确说明

的工况中，使用制造商提供数字平均值乘以 1.05

倍（作为估计的特征值）后得出的数字。在单独数

值出现矛盾或不可用时，应遵照以下优先顺序使

用：

– 根据制造商数字得出的平均值 1.05 倍数字

– Eurocode 1

(2) 对于静重，分析系数 γF应按照第章选择。

6.4.3.2.2 活载荷

(1) 梯台、底板、步行内覆盖件，平台等：

pSk = 3 kN/m²

FSk = 1.5 kN（

20 cm x 20 cm上）

(2) 屋顶载荷，徒步外覆盖件：

pSk = 3.0 kN/m²

屋顶的总载荷可通过在场地内适当标识得到降低（例如，出口舱盖上的通知）。

FSk = 1.5 kN （20 cm x 20 cm 上）

(3) 所有结构要素上的水平载荷都用于提供水平

抗性（载荷作用在地板上或站立水平上的高度 H=

1.1 米，载荷分布宽度 20cm 或大面积机舱盖上 20

× 20cm 压力面积）：

pSk = 1.0 kN/m



IV – 第 1 部分 6.4 机舱盖和整流罩第 6 章

GL 2010 第 6-7 页

FSk = 1.5 kN （所有方向）

(4) 每个工况内的最不利载荷应具有决定性。

(5) 用于防止掉落的固定孔和护轨（出于个人安

全考虑，需使用显眼的颜色标注）：

FSk = 20 kN （所有方向，其可能会出现由掉落产生的力）

(6) 以上提供的数值为最小数值。若风机安装地

点应用的指南或规定（例如，国家劳动者安全规

定）要求更高值时，则这些数值具有权威性。

(7) 活载荷的分析系数：γF= 1,5

(8) 固定孔载荷的分析系数：γF = 1.0 （可能需要

根据故障载荷进行验证）

6.4.3.2.3 风力载荷

FSk = ρ/2 · v2

Wind · A · c p （风属于外部事件；阵风作用因子可忽略不计。）

其中：

ρ 第 4 章规定的空气密度

vWind 根据第 4 章，

DLC 6.1 （50 年一遇阵风，气流位于前端为 ± 15° 扇区内， γF =

1.35），

DLC 6.2 （50 年一遇全方位阵风，电网故障且偏航驱动无能量缓冲

γF = 1.1 ），或

DLC 7.1 （一年一遇全方位阵风，电网故障切偏航驱动有能量缓冲

γF = 1.1 ），或

A 机舱盖和整流罩的参考面

c p 可能会应用到 Eurocode 1 中的规定。作为简化，可使用图 6.4.1 和表 6.4.1 中给

出的假设。

(1) 根据垂直气流代表每个表面的决定工况，选

择 c p的数值。

(2) c p 的假定适用于拥有尖锐边缘的机舱。对于

圆形结构，所有的 c p 可降低 20% 。圆形结构为角

落的曲率半径占据 10% 风中暴露表面的结构（中

间值，可线性插值替换）。

(3) 风力载荷的分析系数：γF 按照第 4 章中的

DLC 6.1、 6.2 和 7.1 。

图 6.4.1 针对机舱假设的简化 cp 数值

表 6.4.1 针对机舱假设的简化 cp 数值

A 面对风的朝向

迎风背风平行

c p +0.8 （压力） -0.5 （吸力） -0.6 （吸力）

cp = 0.5

风向

cp = 0.8

cp = 0.6

cp = 0.6

机舱盖



第 6 章 6.4 机舱盖和整流罩 IV – 第 1 部分

第 6-8 页 GL 2010

6.4.3.2.4 冰雪载荷

冰雪载荷包含在机舱顶的活载荷之内。载荷因此可按照第 6.4.3.2.2 节进行测定。若风机安装地点应用的指南或规定（例如，国家劳动者安全规定）要求更高值时，则这些数值具有权威性。

6.4.3.2.5 载荷组合

应对以下载荷组合进行审核：

- 静重应与活载荷叠加。

- 静重应与风力载荷叠加，以此涵盖最不有利的

工况。

6.4.3.3 部件阻力

部件阻力在一般情况下应根据第 5 章进行测定；可使用塑料替代品和大幅位移。



IV – 第 1 部分 6.5 螺栓连接第 6 章

GL 2010 第 6-9 页

6.5 螺栓连接

6.5.1 评估文档

在对螺栓连接评估时，至少应提交以下文档：

a) 根据第 6.5.2 节“螺栓连接分析”，第 6.6.7.1

节“环状法兰连接”和第 6.6.7.3 节“剪切载荷螺栓连接”设计对螺栓连接的计算。

b) 制备螺栓连接的操作说明（组装说明）。这些说明应至少包括以下信息：

– 预处理或检查连接面

– 如果设计中已经预料到连接施工中法兰的附加活动（例如，托换）时，这些活动必须连同材料一同描述。若这些活动仅在针对超过部分标准（例如，最大间隙宽度）时才必须进行时，应对标准和测量程序说明。

– 螺纹和螺栓/螺母的润滑情况。

– 拧紧程序和制备必需的所有数据（例如，预载荷、要求扭矩、拧紧工具）。

– 拧紧顺序

c) 检查螺栓连接的操作说明（维护说明），至少连同试验间隔和试验程序的说明；请参阅

第 6.5.3 节。

d) 图样和技术规范需提供用于螺栓连接设计的剩余参数，例如：

– 尺寸和公差

– 法兰表面或其中零件表面使用涂层的数据

– 螺栓，螺母和任意垫圈的名称

– 防腐

6.5.2 螺栓连接的强度分析

(1) 螺栓计算应根据 VDI 2230 ，第 1 [6.1] 部分

（机械部件），DIN 18800 （塔架和基座）或 GL

认可的其他规范进行。

(2) 对于拥有非均匀劲度的邻近地区和低应力储

备的螺栓连接，需要在解析分析之外，再进行数

值分析。

(3) 若上述标准并不适用，则需要进行数值分析

和实验测试（例如，应力测定）。

(4) 动态载荷螺栓连接必须进行充分的预载荷。

需考虑到装载偏心，连接处可能存在的间隙和缺

陷所造成的影响。这时可使用有限元方法（另请

参阅第 5 章，附录 5 ，A“使用有限元方法进行强度分析”）。

(5) 轴向上动态载荷的螺栓连接应通过在结合点

的磨擦夹钳传输切变应力。

(6) 作为依据的详细分类应根据第 5.3.3.5.1 节第

11 段进行应用。对于动态装载螺栓连接，只有性

能级别 8.8 和 10.9 （根据 ISO 898-1:2009 ）允许在

风机的力和力矩传输连接上应用。

(7) 在按照第 5.3.2.1 节第 5 段和 VDI2230 ，第 1

部分（请参阅第 6.5.2 节第 1 段）制备的机械部件

中，针对螺栓连接的静态强度分析进行计算设计

时，螺栓材料的分项系数可设置为：γM = 1.0 如果

需要在计算中考虑螺栓上的扭转载荷，以及张拉

伸和弯曲载荷。这并不对本指南其他章节中的疲

劳分析要求造成影响。

(8) 需要通过确定的书面资料或试验，验证所有

在计算过程中使用的摩擦系数。试验应交由根据

ISO / IEC 17025 获得认证的实验室进行，或试验

过程应有 GL 参与。

(9) 需要就超越弹性材料技术领域的拉伸螺栓技

术应与 GL 进行细节协商。至少应对以下规定予

以考虑。这些要求同时适用于，拉伸过程（在安

装/固定）中的屈服工况，还有连接螺栓使用期限

内由于极端载荷造成的屈服工况。

(10) 应对螺栓上出现最严重屈服的部分（通常是

自由螺纹的拉伸部分）在张拉过程中的塑性变形

进行测定。对此需考虑所有数据（拉伸过程数

据、摩擦系数、螺栓材料的材料数据等）的最不

利值。

(11) 若计算预计到会发生塑化，则应对可能出现

极端载荷中的塑性变形量进行测定。对此需考虑

所有数据的最不利值。

(12) 上述项目 a 中拉伸过程中的塑化应与上述项

目 b 中在极端载荷过程中另外出现塑化相叠加。

叠加总值（总塑化）应低于或等于暴露在屈服下

螺栓部分长度的 1 % 。按照上下文，得到的材料

分析系数应为：γM = 1.0.

(13) 需根据拉伸程序，测定螺栓的最低预拉伸力

（计算或拉伸试验/测量）。极端载荷中可能出现

的额外塑化（请参阅上述项目 b ）将会降低螺栓的



第 6 章 6.5 螺栓连接 IV – 第 1 部分

第 6-10 页 GL 2010

拉伸力，因此需相应地进行考虑。对此需考虑所

有数据的最不利值。

(14) 考虑到不准确度，上述项目 b 中测定的最小

预拉伸力应降低 10% 。这一降低的预拉伸力应用

于螺栓疲劳计算，以及螺栓连接正确功能考虑当中。

(15) 在根据第 5.3.3.5.1 节第 11 段选择详细分类

时，应使用“热处理前滚压螺栓”（详细分类 50

或 71 ）的数值。

注

在遇到拉伸螺栓超出弹性材料领域时，还需额外

考虑各国的限制要求。

6.5.3 螺栓连接核查

(1) 在风机的使用期限内，风机维护中应包括螺

栓连接试验。这些试验应在维护手册（请参阅第

9.4 节）中明确说明。请仔细阅读以下段落。

(2) 所有原本使用扭矩控制或拉伸力控制方式拧

紧的螺栓连接都应在调试结束后再次进行拧紧。

需应用作用在螺栓上原先的拧紧扭矩或拉伸力。

需明确再拧紧的操作时间。

(3) 风机使用期限内的定期目测核查和松动检查

间隔需得到明确。松动检查的目的在于查看螺栓

是否发生故障或尚未被拧紧。

(4) 在遇到螺栓连接采用其他方式拧紧，或在拉

伸时出现塑化区的情况时，应针对每个工况制定

特殊的核查程序。

(5) 在遇到螺栓连接的拉伸材料中包含 GRP 、

CRP 或混凝土的情况时，应针对每个工况制定特

殊的核查程序



IV – 第 1 部分 6.6 塔架第 6 章

GL 2010 第 6-11 页

6.6 塔架

6.6.1 总则

分析借助第 6.6.6 节中的最终和正常使用极限状态得以进行。

6.6.2 评估文档

6.6.2.1 计算文档

计算文档应记录计算分析。计算文档的结构应完整、易于了解且直观清晰。

6.6.2.2 图样

符合比例尺的工作图样制作时应包含所有必要信息和技术要求。其中特别包括：

- 塔架几何形状讲解，包括塔架总图。

- 设计细则详细演示

- 材料技术规范

- 焊缝技术规范和验收标准

- 公差数据

- 防腐系统的技术规范

6.6.2.3 架设描述

评估文档中应附有架设顺序简述，其中含有架设特定边界条件的简述。架设特定的边界条件特别包括：

- 架设时的最大风速，若适用

- 最小/最大架设温度，若适用

- 塔架架设和带转子叶片的机舱固定位置之间的

最小/最大间距

第 9.1 节中给出了更多关于架设的操作说明要求。

6.6.3 分析概念

塔架部件分析应使用第 5 章中所描述的安全概念。

6.6.4 待应用载荷

(1) 本章节应基于第 4.3.3 节、表 4.3.1 和表 4.3.2

使用所有组合作用中最不利的一项进行分析。

(2) 最终及正常使用极限状态分析需要使用分项

系数所适用的特性载荷和设计载荷。

(3) 由于塔架和基座倾斜导致的缺陷和影响而产

生的附加载荷应根据以下内容进行考虑：

- 由于生产导致的缺陷和单向太阳辐射导致的影

响而产生的塔架倾斜为 5mm/m 。

- 由于地面下沉不均衡而产生的塔架倾斜为

3mm/m。

6.6.5 内力和力矩的测定

6.6.5.1 总则

(1) 一般而言，塔架和基座尺寸标注时的内力和

力矩应按照第 6.6.5.2 节中的规定通过整体动态计算

的方式确定。采用此种方式确定的内力和力矩之间

可允许在任意点进行线性插值替换。

(2) 对于需审核的振动系统，假定材料具有弹性

时，应确定和特别指明塔架的固有频率。基座的影

响也应考虑在内。地面应使用动态土壤参数。注

需特别注意的是，在采用桩基座时，除了要考虑桩基的水平旋转外，还需考虑其垂直旋转和水平位移。

(3) 待确定的固有频率应选取足够数量，这样才

能保证最高固有频率的计算值比叶片跃迁频率至少高出 20% 。此值之外的格子支架的固有频率可能会

有所关联。

(4) 考虑到固有频率计算时的不确定因素，固有

频率的波动范围应在 ± 5 % 。

(5) 在连续运行时，如在共振范围附近连续运行

时，若风机不满足方程式 6.6.1 和 6.6.2 ，则应进行

运行振动监测（请参阅第 2.3.2.6 节）。



第 6 章 6.6 塔架 IV – 第 1 部分

第 6-12 页 GL 2010

95.0,0

≤n

R

f

f 或 05.1,0

≥n

R

f

f (6.6.1)

95.0,0

, ≤n

m R

f

f 或 05.1

,0

, ≥n

m R

f

f (6.6.2)

其中：

f R 正常运行范围内转子的最大旋转频率

f R,m m 个转子叶片的跃迁频率

f 0,n 塔架的第 n 个固有频率

6.6.5.2 整体动态计算

(1) 整体系统的载荷应根据弹性理论通过整体动

态计算来确定。应注意的是，作用分量可能也会对

某些分析产生有利影响。由于一般情况下内力和力

矩的单个分量的相位不同，所以在此应挑选出最不

利的时间间隔。

(2) 时域中的整体动态计算可能不能使用分析系

数程序。在这种情况下，应使用第 1.3.3 节中所描

述的程序。

(3) 整体动态计算能够计算出相关横截面受审核

的载荷组合所有内力和力矩的时间序列。这些时间

序列将用于塔架和基座的设计。此类内力和力矩应

予以确定，用于最终和正常使用极限状态分析。

(4) 强度和稳定性故障分析以及正常使用极限状

态分析可允许通过简化方式仅说明内力和力矩的极

端值以及受审核的横截面上同时产生的其余内力和

力矩的极值。

(5) 钢塔内力和力矩的疲劳安全分析可通过简化

方式在范围表中具体说明。螺栓连接和混凝土塔架

疲劳分析的内力和力矩应根据马尔可夫矩阵具体说

明其载荷范围及相应的平均值（请参阅附录 4.B 中

的 4.B.2.3 ）。

6.6.5.3 顺风向塔基的风致振动

(1) 在基于第 6.6.5.1 节对处于“故障”状态的

风机进行分析时，应使用已增加的静态载荷考虑由

阵风引起的顺风向塔基振动效应。在使用湍流极端

风速模型 (EWM) 时，应用阵风作用因子 G 乘以由平均风速 V(z) 产生且直接作用于顺风向塔架的风力

载荷。DIN 1055-4 中给出了确定 G 的合理方法。通

过简化的方式，结构宽度 b 可假定为结构高度 h 的

0.1，。预装载塔架、钢筋混凝土塔架或钢塔架的对

数衰减值可假定为 δB = 0.1，此对数衰减包括结构阻

尼和气动阻尼。

(2) 若基于 DIN 1055-4 计算不易于振动的塔架

时采用连续极端风速模型 (EWM) （阵风速基于 3s

平均值），则可假定阵风作用因子 G=1 。

(3) 在根据第 6.6.5.1 节对处于“运行中”状态

的风机进行分析时，可忽略由阵风引起的顺风向塔

基振动效应，此时，阵风作用因子可假定为 G=1 。

6.6.5.3 横向风致振动

水平于风向的横向风致振动作用于圆形或近圆形塔架的载荷可使用 DIN 1055-4 中的程序予以确定。

6.6.5.4 疲劳安全分析中的内力和力矩

(1) 第 4 章规定了疲劳安全分析时内力和力矩的

确定要求。

2) 若疲劳安全分析基于范围进行，则相应横截

面的内力和力矩应通过模拟关键的疲劳要求计算得

出，如有必要，可借助载荷测量（请参阅第 10.6

节）。内力和力矩的范围应采用最不利方式进行叠

合。

3) 作为简化方式，范围可由从模拟中获取的载

荷范围包络（如梯形）表示。在此应界定所有作用

分量的统一载荷循环数。



IV – 第 1 部分 6.6 塔架第 6 章

GL 2010 第 6-13 页

注

一般而言，对于作用分量，只需考虑转子推力 F x，倾斜力矩 M y 和塔架扭转力矩 M z。倾斜力矩和塔架扭转力矩可假定其作用于彼此的相位差为 90°。

6.6.5.5 接口

(1) 在计算范围内，机舱/塔架接口的内力和力矩

及相关风速和气流角度应统计在特性和设计载荷表

格中。在进行气弹计算时，应另外对“带基座的塔

架”的相关整套系统的几何形状、硬度、固有频率

和阻尼系数进行具体说明。此接口应附加说明以下

内容：

- 风机机械部件的质量和惯性力矩

- 用于塔架和基座疲劳分析的载荷工况的内力和力矩

- 塔架顶部偏心度产生的影响

(2) 关于塔架/基座接口的内容，请参阅第 6.6.4

节。

6.6.6 塔架验证

6.6.6.1 最终极限状态

6.6.6.1.1 安全概念

(1) 载荷的分项系数应根据第 4.3.5.2 节和第

4.3.5.3 节确定。

(2) 本章节中对所有 N 组、A 组和 T 组的作用组

合中最不利的一项的分析应根据第 4.3.3 节中的表

4.3.1 和表 4.3.2 ，使用设计载荷进行。

(3) 应考虑到非线性影响（如二阶理论，具体章

节中的说明 II ）会导致内力和力矩增加。增加量可

利用准静态计算予以确定。

6.6.6.1.2 强度最终极限状态

(1) 对于钢结构，应考虑第 5.3.2 节中述及的说

明。对于圆柱和圆锥形钢管塔，其最终极限状态验

证所需的应力可根据壳膜理论计算。也就是说，基

本的管道弯曲理论可适用于风力载荷跃迁。由于塔

架周围风压分布不均而产生的壳弯曲力矩，以及由

于法兰或加劲角钢边缘干扰而产生的二次应力不需

考虑。圆柱和圆柱塔架区之间的跃迁，由于力偏向

而产生的局部周围膜力和壳弯曲力矩应予以考虑，

但仅适用于此局部区无安装环形加劲钢的情况。若不是上述情况，则需精确验证环形加劲钢的尺寸。

因开口而衰弱的塔架区应观察第 6.6.7.2 节中所述及

的内容。

注

在此所描述的分析程序与 DIN 18800-1 中关于塔壁

局部内力和力矩弹性 / 塑性分析的术语是对应的，而

非与塔架整体内力和力矩弹性 / 塑性分析术语对应。

(2) 钢筋混凝土和预装载混凝土结构应根据第

5.4.2.1 节进行验证。在此处，若塔壁厚度至少为半

径的 1/20 ，则塔轴的内力和力矩可根据管道弯曲理

论进行确定。此种情况不适用于塔架开口附近的局

部分析。为确定钢筋混凝土塔架或预应力混凝土塔

架受热影响而产生装载，应将 ΔTM = 15 K 的温度分

量和 ΔT N = 15 K 的温度分量进行组合。前者集中作

用于塔架周围并根据塔壁厚度的不同而呈线性变

化，后者在周向 180° 呈余弦分布且保持不变，不随

塔壁厚度的变化而变化（请参阅图 6.6.1 ）。



第 6 章 6.6 塔架 IV – 第 1 部分

第 6-14 页 GL 2010

图 6.6.1 混凝土塔架的温度梯度图

6.6.6.1.3 稳定性最终极限状态

(1) 对于钢结构的稳定性，应基于 EN 1993-1-6

或 DIN 18800 的第 2 至第 4 部分进行分析。在根据

DIN18800-4:1990-11 中的方程式 (29 ）进行简化的

“长圆柱”塔架区屈曲安全性分析中，DIN 18800-

4:1990-11 中的方程式 (30 ）可替换为 6.6.3 中的方

程式：

x

N x

N x

x

M x

x C C σ

σ

σ

σ ,

,

,0.1 ⋅+⋅= (6.6.3)

其中：

σx 经向应力

σx,N 塔架正交力中的经向应力分量

σx,M 塔架弯曲力矩的经向应力分量

Cx,N DIN 18800-4:1990-11 (408) 中方程式 (30)

的系数 C x

以上公式要求：

r/t ≤ 150

6

5.0

≤⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅r

t

r

l

且结构钢的型式为 S 235 至 S355 ，或与此等同的型式。

其中：

l 壳的长度

r 中曲面半径

t 塔壁厚度

(2) 屈曲安全性分析还可借助有限元分析使之成

为“整体计算型数值支持屈曲安全性分析”。进行

此种分析的一项前提条件是要考虑 EN 1993-1-

6:2007 中第 8.6 节至第 8.8 节所列明的特殊变量应

用条件。

(3) 钢筋混凝土和预应力混凝土结构的屈曲和折

皱安全性分析可根据 Eurocode 2 ，EN 1992-1-1 中

的第 5.8 节进行。

6.6.6.1.4 疲劳最终极限状态

(1) 此分析应根据第 4.3.3 节、表 4.3.1 和 4.3.2

所列举的 F 组作用组合进行。

(2) 对于钢结构，应考虑第 5.3.3 节中述及的说

明。必备条件是要根据第 11 章进行常规维护和定

期监控。

注

通常，风机塔架应包含不会独自故障的部件。易于获得的部件包括塔壁的环形法兰连接螺栓和对焊螺栓。

(3) 钢筋混凝土和预应力混凝土结构应根据第

5.4.2.2 节进行验证。

(4) 关于钢结构 S/N 曲线的选择，请参阅第 5.3.3

节；关于混凝土、加固钢和预应力钢的选择，请参

阅第 5.4.2.2 节。

6.6.6.1.5 横向风致振动

(1) 横向风致振动的损坏影响 D Q 应始终予以考

虑。在此处，由“静止且机器已安装” D Q,1和“塔

15 K

1 5 K 15 K

15 K

0 K

0 K

15 K

T e m p e r a t u r e g r a d i e n t alo n g t h e w a l l t h i ckness Temperature gradient along th e c i r c u m f e r e n c e 温随塔壁厚变化的梯图温随塔壁周长变化的梯图



IV – 第 1 部分 6.6 塔架第 6 章

GL 2010 第 6-15 页

架站立但无安装机器” D Q,0两种状态产生的损坏影

响应根据第 6.6.5.3 节进行计算。

(2) 在计算损坏影响 D Q,1 时，应使用时长为使用

期限 1/20 的静止期。

(3) 在计算损坏影响 D Q,0 时，在无安装机器的状

态下，塔架站立的时间应由生产厂家具体说明且在

计算时予以考虑。损坏影响 D Q,0只有在无安装机器

的状态下，塔架站立时间超过 1 周时才予以考虑。

若未验证静止时间达到 1 周，则在确定内力和力矩

时所计算的风速至多应为临界风速的 90% 。若不是

以上情况，则应进行横向振动测量。

(4) 若在确定运行状态 D F 时而假定风向在整个作用持续时间内恒定不变，则损坏影响 D Q 无需与

来自 D F的作用损坏影响累积在一起。

(5) 若在确定 D F 时考虑风向，则 D F 与 D Q 应累

积在一起。在此处，方程式 6.6.4 和 6.6.5 中的较不

利值应考虑在内：

F D D = (6.6.4)

QF D D D +⋅=20

19 (6.6.5)

6.6.6.2 正常使用极限状态

(1) 正常使用极限状态分析的作用设计值应利用

特性值确定（请参阅第 4.3.5.1 节）。

(2) 钢结构应考虑第 5.3.4 节中述及的说明。

(3) 钢筋混凝土和预装载混凝土结构应根据第

5.4.3 节进行验证。

(4) 作为第 1.3.2.2 节的补充，下面列举了一些极

限状态的范例：

– 例如，变形极限状态通过安全间距（转子叶片/

塔架或转子叶片/拉线间的距离）维护来界定。

热膨胀也有可能成为决定性因素。

– 例如，振动极限状态通过在可接受范围内保持

振幅或加速度来界定。此极限状态通常通过控制系统来加强（请参阅第 2.3.2 节）。

– 若结构为混凝土结构，则需观察裂缝形成的极限状态。裂缝宽度应保持在可接受范围内。

– 例如，应力或应变极限状态通过限制混凝土结构的拉伸和/或压应力来界定，或通过先决条件 —— 钢结构在特性作用中不可进行塑化来界定。

6.6.7 设计细则

6.6.7.1 环形法兰连接

(1) 环形法兰连接应根据 DIN 18800 中第 7 部分

使其控制在拉紧状态。

(2) 在法兰连接的最终极限状态分析中无需考虑

螺栓的预装载力，即最终极限状态分析可视为在无

预装载螺栓连接的情况下进行。在此处可能会考虑

局部塑化（法兰和/或塔基保护层内的屈服铰）。

(3) 在法兰连接疲劳安全性分析中，若满足以下

条件，则螺栓的疲劳装载可通过考虑法兰的压应变

来确定。

(4) 在疲劳计算中，螺栓的最大预拉伸力应为其

常规预拉伸力的 70% 。若在第一次安装后六个月

（不是安装后即刻）可通过（如有必要）重复紧固

螺栓保证常规预拉伸力，则使用的螺栓预拉伸力可为其常规预拉伸力的 90% 。

(5) 若已安装法兰的间距符合生产厂家既定的公

差值，且至多为设计预载荷的 10% 时，则可假定

法兰接触面的精确压缩预装载最大值。这些应在工

作文档，特别是图样中加以说明。



第 6 章 6.6 塔架 IV – 第 1 部分

第 6-16 页 GL 2010

a) L 型法兰 b）T 型法兰

图 6.6.2 钢塔架中的环形法兰连接

注

塔壁区内的所有法兰间距 k 均与螺栓疲劳装载的破

坏损坏相关（请参阅图 6.6.1），特别是间距延至

部分周长时。损坏影响会随着间距跨越周长度 lk 的

减少而增加。（请参阅图 6.6.2 ）。

作为选择，除了说明法兰间距 k 的规定公差值最大

为设计预装载的 10% 外，还可在工作文档中具体

说明预装载度（称为设计预载荷）的最大值，达到

此值时所有塔壁区的法兰间距 k 均应已关闭。这些

值应通过计算得以验证。

(6) 若工作文档中指定的法兰间距公差值不一

致，则应采取合理措施。采取的合理措施可包括在

产生预装载前重新加工，填隙或填塞可能产生损坏

的间距区。

注

若对间距区进行填隙，应使用适合的填隙材料，其

压缩强度（压力下的屈服点）至少要与法兰材料的

压缩强度一致。若使用几层薄板进行填隙，则每片

填隙薄板的拟合差不得大于 0.5mm。还应在每个螺

栓附近或单个螺栓与塔壁（包括塔壁本身正下方的区域）间添加衬里，这样在实施预装载程序之前，

最晚在使用 10% 预载荷之后就会产生理想的压力

触点。若对间距区进行填塞，填塞物的材料应具有

弹性模量，且与法兰的弹性模量一致。

(7) 若在执行预装载后，法兰外表面的倾斜度 αS

根据 DIN 18800-7 的 814 部分依然超过限定值的

2%（请参阅图 6.6.2 ），则应使用合适的、足够硬

的锥形垫圈而非普通垫圈。

注

若借助理想计算方法确定螺栓力函数不存在缺陷（如：使用接触或弹簧元素的 FEM ），则在工作

执行过程中，可通过合理增加螺栓力函数初始梯度

考虑允许产生的法兰间距。

作为替代选择，若某种简化计算方法能够涵盖工作执行过程中所允许的法兰间距，则可使用此种方法。

本指南出版时未包含关于简化计算方法所涵盖的法兰间距大小的确切结果。因此，修订版出版前可使用 Petersen和 Schmidt-Neuper提出的简化计算方法以用于计算环形法兰连接。在使用不考虑弯曲力矩对螺栓产生影响的计算方法时，螺栓疲劳安全可使用具体类别 36*进行确定。

借助有限元分析 (FEM) 而不考虑法兰间距的计算，以及其它会产生比较结果的计算方法是不允许的。

Petersen和 Seidel [6.2] 的计算方法可用于进行环形法兰连接 ULS验证。

6.6.7.2 钢管塔的开口

(1) 若开口区的塔壁屈曲安全性借助有限元分析

进行验证，则需根据 EN 1993-1-6:2007 中第 8.6 节

执行“整体计算型数值支持屈曲安全性分析”。在

此处，弹性临界屈曲阻力 Rcr 应根据几何非线性弹

性计算 (GNA) 得出。在为确定塑性参照阻力 R pl 而

决定参考点时，可忽略开口附近区；此附近区设置

时不可大于 2( r t )0.5 。

(2) 添加有纵向硬化的边缘硬化开口区，屈曲安

全性分析可根据 DASt 指南 017 简化进行。还应参

考为此指定的设计相关的边界条件和合理的限制。

α s

α s

k

l k

α s

α s

k

l k

k

αs

αs

k

αs

αs



IV – 第 1 部分 6.6 塔架第 6 章

GL 2010 第 6-17 页

图 6.6.3 预装载环形连接螺栓力函数

(3) 对于未衰弱塔壁，未添加纵向硬化的周围边缘）硬化开口区（“冒口硬化”，请参阅图 6.6.4

a）和 b ）），若使用方程式 6.6.6 中的缩减临界经向屈曲应力而非使用 DIN 18800-4 中的临界经向屈曲应力，则其屈曲安全性缝隙可简化进行。

σ xS,R,d = C 1⋅σ xS,R,d-DIN (6.6.6)

其中：

σ xS,R,d-DIN DIN 18800-4 中的临界经向屈曲应力

C 1 使用方程式 6.6.7 中的折减系数考虑开口影响

C 1 = A1 – B1⋅(r /t ) (6.6.7)

A1 和 B1 来自表 6.6.1

其中：

δ 周边的开口角度

以上要求适用于

– (r /t ) ≤ 160 的塔壁，

– 开口角度 δ ≤ 60° ，以及

– 开口尺寸 h 1 / b 1 ≤ 3 ，

其中，开口角度和开口尺寸是指不考虑开口边缘硬化（请参阅图 6.6.4 ）时，切出塔壁和开口边缘硬化

– 其中显示了整个开口的恒定横截面或与其最小的横截面一同考虑，

– 横截面积至少为缺失开口区的三分之一，

表 6.6.1 方程式 6.6.7 的系数

S 235 S 355

A1 B1 A1 B1

δ = 20° 1.00 0.0019 0.95 0.0021

δ = 30° 0.90 0.0019 0.85 0.0021

δ = 60° 0.75 0.0022 0.70 0.0024

中间值可能是线性插值替换，且不允许插补。

P E T E R S E N - M e t h o d

e x a c t c a l c u l a t i o n m e t h o d

- w i t h o u t - w i t h i m p e r f e c t i o n s

w i t h o u t p reloading

p r o p o r t i o n a t e l y a xia l f o r c e o f t h e t o w er wall Z

F v

缺陷包含

不包含

精确计算法

PETERDEN 法

塔壁 Z 轴向力比例

无预装载

螺栓紧

固

数



第 6 章 6.6 塔架 IV – 第 1 部分

第 6-18 页 GL 2010

nx or σx

b1

t

d = 2r

nx or σx

Collar

stiffener

δt

Cross-section of theopening edge-stiffener

b1

a)

b)

图 6.6.4 圆周硬化开口

– 切出与塔壁中平面相关的开口边缘横截面进行了集中安排（请参阅图 6.6.4 ）

– 切出的横截面部分满足 DIN 18800-1:1990-11

中表 15 的限 (b/t) 值。

(4) 对于钢管塔的开口，根据原则开口边缘的应力集中度除屈曲安全性分析之外，还应考虑进行应力分析以及疲劳强度分析。

6.6.7.3 剪切装载螺栓连接

(1) 基础支撑结构部件连接处和表面的螺栓连接应按照拟合剪切连接 (SLP 、 SLVP) 或滑动预装载

连接 (GV 、 GVP) 进行连接。

(2) 在 SLP 和 SLVP 连接的情况下，应根据第

6.6.6.1.2 节和第 6.6.6.1.4 节进行穿孔部件和螺栓分

析。在具有热浸镀部件的拟合连接情况下，应采取

特别的防腐措施。

(3) 对于 GV 和 GVP 连接，作用在剪切连接处螺

栓的最终极限状态的最大力不应超过方程式 6.6.8

中的设计滑力，对此应进行验证。

V

M

Rd s F F ⋅⋅=3,

, 9.0γ

(6.6.8)

其中：

FV DIN 18800-7 中的常规预装载力。此预装载力应通过检查进行确保，如有必要，架设后的第一个半年内（而非架设后立即）对其再次加紧。

μ ≥ 0.5 基于 DIN 18800-7 的接触面执行滑动系数。在其它版本中，滑动系数应根据

826 部分通过程序试验进行验证。

γM,3 = 1.25 基于第 4.3.3 节中表 4.3.1 的 N 组作用和运行条件 1 至 4 组合的安全系数

γM,3 = 1.1 基于第 4.3.3 节中表 4.3.1 和表 4.3.2 的其余所有作用组合的安全系数

(4) 此外，还应对穿孔部件及剪切和面承受压力

进行最终极限状态分析。

注

这些分析也将疲劳安全性分析涵盖其中。

6.6.8 耐久性

随着风机结构定期核查之间的长期耗时间隔，应对

耐久性予以特别关注。对于钢筋混凝土和预应力混

凝土结构，Eurocode 2 中 EN 1992-1-1 的第 4 节或

DIN 1045-1 的第 6 节列出了其坚固结构的基本原

则，DIN 18800 的第 1 部分第 7.7 节，Eurocode 3

和 DIN EN ISO 12944 列出了钢结构坚固结构的基

本原则。

或

冒口硬化

或

开口边缘加劲条横截面



IV – 第部分 6.7 基座第 6 章 GL 2010 第 6-19 页

6.7 基座

6.7.1 总则

(1) 土壤的性质决定了基座的型式。施工前必

须获取精确的土壤信息。

(2) 需单独对内、外部承重及动、静态分析进行

评估。

(3) 仅就计算整套系统的固有频率时塔基的基座

子系统替换为扭转和位移弹簧而言，应在计算基座

时使用合理的近似公式等以确认这些假定弹力值

（基座和土壤的扭转硬度和水平硬度）。

6.7.2 评估文档

6.7.2.1 计算文档

(1) 计算文档应记录计算分析。计算分析应完

整、易于了解，且结构清晰明了。

(2) 不常用的方程式及计算方法的出处应予以说

明。

6.7.2.2 图样

符合比例尺的设计图样制作时应包含所有必要信息和技术要求。其中特别包括：

- 基座几何形状的讲解

- 详细的加固演示（加固图样）

- 材料技术规范

- 土壤要求

推荐使用图样上的风机型式技术规范和型式等级。

6.7.2.3 施工操作说明

应提供一份施工操作说明，说明中列明了所有施工

步骤和施工程序。由基座设计师起草的此操作说明

应用于向建筑合同商说明所有重要的生产设计要

求。

6.7.2.4 土壤调查报告

对于特定区的资质，应提交一份土壤调查报告。该

报告应说明以下内容：

– 地面的岩层、断层、干扰和杂质

– 地下水状况

– 土壤、岩石的性质和参数

– 受审核区的边界及这些区域的边界状况

GL保留关于要提交的文档范围的具体决定权。

6.7.3 分析概念

(1) 钢筋混凝土和预应力混凝土的成分分析以及

钢成分分析应使用第 5.3 节和第 5.4 节中所描述的

安全概念。

(2) 土壤（外部承重能力）应使用分项系数。载

荷应使用与表 4.3.3 一致的分项系数。阻力应使用

与 DIN 1054 一致的分项系数。与其它标准一致的

分项系数经咨询 GL 后若可达到之前所描述的安全

等级方可使用。


(1) 本章节中应根据表 4.3.1所列举的所有作用组合中最不利的一项进行分析。

(2) 塔架/基座接口的最终及正常使用极限状态分析需要使用分项系数所适用的特性载荷和设计载荷。

(3) 由于塔架和基座倾斜导致的缺陷和影响而

产生的附加载荷应根据第 6.6.4节第 3段的描述而进行考虑。

6.7.5 基座

6.7.5.1 结构钢成分

结构钢成分应根据第 5.3节或第 6.6节进行验证。



第 6 章 6.7 基座 IV – 第 1 部分

第 6-20 页 GL 2010

6.7.5.2 钢筋混凝土成分

(1) 钢筋混凝土成分应根据第 5.4 节进行验证。

(2) 集中载荷引入区应予以考虑。

(3) 基座区在土壤中的积深超过 0.5m 应进行宽

度为 0.2mm 的裂缝验证，其它区域进行宽度为

0.3mm 的裂缝验证（另请参阅第 5.4.3.4 节）

(4) 用于制成混凝土的水和土可根据 DIN 4030

执行评估。

6.7.5.3 桩的设计

基座桩的内部承重能力应根据第 6.7.5.1 节和第

6.7.5.2 节进行确定。桩的外部承重能力分析应根据

第 6.7.6.4 节进行。

6.7.6 土壤

6.7.6.1 安全概念

(1) 土壤的装载值比允许值小，应对此进行验

证。验证可根据 DIN 1054 进行。

(2) 在此可确定作用特性值产生的装载，由此

应考虑与第 5.4.2.1 节第 4 段中类似的非线性影

响。为了获取土壤装载的设计值，应根据表 4.3.3

将载荷分项系数应用于特性装载。

表 6.7.1 将表 4.3.1 和表 4.3.2 中的作用组合转

至 DIN 1054:2005-01 的载荷工况中

DIN 1054 中的载荷工况表 4.3.1 和表 4.3.2 中的作用组合

1 N、 T

2 施工条件

3 A

(3) 对于根据 DIN 1054 进行的分析，DIN

1054:2005-1，6.3.3 中的载荷工况 1 、2 或 3 应转至

表 4.3.1 和表 4.3.2 的作用组合中，如表 6.7.1 所

示。

6.7.6.2 土壤的性质

(1) 应确保土壤的性质符合静、动态计算中的假

定情况。

(2) 若基座设计后仍未获得土壤调查报告，应

对土壤进行保守假定估计，这些估计应于施工前由

一名土壤专家进行确认。

(3) 在动态分析中，整体结构的固有频率与激

活频率的差别决定了是否可以避免共振。预期固有

频率评估的动态土壤参数需要进行参数研究；参数

需进行界定，从而参数研究中会涵盖可能的土壤型

式和土壤性质。土壤剪切模量所要求的最小值应根

据与泊松比相关的 DIN 4178:2005-04 而指定为动态值。

(4) 应说明最高的允许水量。

6.7.6.3 板式基座

(1) 板式基座应验证以下内容：

– 倾斜（载荷偏心度/张开裂缝）

– 承重能力故障

– 滑动

– 浮力

– 沉降

验证可根据 DIN 1054 或以下标准进行：

– 承重能力故障计算

DIN4017

– 土壤压力分布

DIN 4018

– 沉降计算

DIN V 4019-100

(2) 滑动稳定性分析可根据第 7.5.3 节中的 DIN

1054 进行。

(3) DIN 1054 的第 7 节中的最终及正常使用极限

状态分析应使用以下程序：

- DIN 1054 的第 7.6.1 节中的永久载荷是 DLC

1.1 和 6.4 的作用力，其超越概率 p f = 10-2

（即

20 年 1750h ）采用这些作用力 ( γF = 1.0) ，不会

产生地面缝隙。

注

作为选择，对于 DIN 1054的第 7.6.1节中的永久载荷，推荐使用 DLC 1.1 和 6.4 中的作用力作为保守方法，这些作用力的发生频率在 10

4以上。

(4) 表 6.7.1 ( γF = 1.0) 中载荷工况 1 、2 和 3 的特

性载荷产生的力只可容许在基座底区的重心造成地

面缝隙。

(5) 若载荷工况 3 中的承重阻力已验证成功，则

其坍塌安全性验证可以省略。



IV – 第 1 部分 6.7 基座第 6 章

GL 2010 第 6-21 页

(6) 单独基座，如格子塔的基座部分应采用表

4.3.3 中的分项系数对所有载荷的方向进行升力验

证。若在塔架分析中验证了由于基座部分上升导致

增大的塔架应力，且其余基座部分的承重故障和倾

斜已完成验证，则此验证可以省略。

6.7.6.4 桩基座

(1) 载荷工况 1 、2 和 3 中的所有载荷应根据

DIN 1054 进行桩外部承重能力分析（请参阅表

6.7.1 和表 Table 4.3.3 中的 γF。

(2) 最大静态桩载荷应予以确定。

(3) 在对桩的外部承重能力进行拉伸装分析时，

其永久作用应使用分项系数 γ F = 1.0 ，非永久作用

应使用表 4.3.3 中的分析系数。验证拉伸时故障的

限制条件是否满足以上作用组合以及其 γP = 1.4。

桩的密间距应考虑桩的集体效应。

(4) 分析外部承重能力时，不要进行详细的疲劳

分析，而是进行一种使得桩在采用 DLC 1.1 和 6.4

中超越概率 p f = 10 -2（即 20 年 1750h ），γ F = 1.0

的作用组合时无拉力产生的分析。

注

另外，建议将发生超过 104 次以上的 DLC 1.1 和 6.4操作作为保守方法。

(5) 桩应为倾斜桩以承受水平压力以及扭转载

荷。

(6) 对于动态装载下桩的外部承重能力，土壤专

家应考虑须执行更强烈的要求以提供与静态装载下

的桩同等的安全等级.



2010版


7 机械部



IV –第 1部分目录第 7章

GL 2010 第 3页

目录

7.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-1

7.1.1 评估文档 ............................................................... ............................................................... ................... 7-1 7.1.2 材料 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-1

7.2 叶片变桨系统 ....................................................... ............................................................... ................... 7-2 7.2.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-2 7.2.2 评估文档 ............................................................... ............................................................... ................... 7-2 7.2.3 待应用载荷 ........................................................... ............................................................... ................... 7-2 7.2.4 叶片变桨系统的验证....................................................... ............................................................... ........ 7-2 7.2.4.1 变桨齿轮箱 .............................................................................................................................................7-2 7.2.4.2 连接元件 .................................................................................................................................................7-3 7.2.4.3 叶片轴承 .................................................................................................................................................7-3 7.2.4.4 润滑系统 .................................................................................................................................................7-3 7.2.4.5 其他验证 .................................................................................................................................................7-3

7.3 轴承 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-5 7.3.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-5 7.3.2 评估文档 ............................................................... ............................................................... ................... 7-5 7.3.3 材料 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-5 7.3.3.1 批准材料 .................................................................................................................................................7-5 7.3.3.2 材料评估 .................................................................................................................................................7-5 7.3.4 待应用载荷 ........................................................... ............................................................... ................... 7-5 7.3.5 计算 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-6 7.3.5.1 极端载荷下的静态额定值......................................................................................................................7-6 7.3.5.2 额定寿命 .................................................................................................................................................7-6 7.3.5.3 接触应力 .................................................................................................................................................7-6

7.3.5.4 边界条件 .................................................................................................................................................7-7 7.3.5.5 最小载荷 .................................................................................................................................................7-7 7.3.6 其他 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-7

7.4 齿轮箱 ........................................................ ................................................................ ............................. 7-8 7.4.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-8 7.4.2 评估文档 ............................................................... ............................................................... ................... 7-8 7.4.3 材料 ............................................................ ................................................................ ............................. 7-8 7.4.3.1 批准的齿轮材料 .....................................................................................................................................7-8 7.4.3.2 批准的轴材料 .........................................................................................................................................7-8 7.4.3.3 评估材料 .................................................................................................................................................7-8 7.4.4 待应用载荷 ........................................................... ............................................................... ................... 7-8

7.4.4.1 总则

.........................................................................................................................................................7-8 7.4.4.2 疲劳载荷 .................................................................................................................................................7-8 7.4.4.3 极端载荷 .................................................................................................................................................7-8 7.4.4.4 磨损载荷 .................................................................................................................................................7-8 7.4.5 齿轮载荷能力的计算....................................................... ............................................................... ........ 7-8 7.4.5.1 总则 .........................................................................................................................................................7-8 7.4.5.2 载荷能力计算的影响系数......................................................................................................................7-9 7.4.5.3 设计要求 ............................................................... ............................................................... ................. 7-11 7.4.6 轴和连接元件的强度分析......................................................... ........................................................... 7-11 7.4.6.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 7-11 7.4.6.2 疲劳强度分析 ....................................................... ................................................................ ................ 7-11 7.4.6.3 静态强度分析 ....................................................... ................................................................ ................ 7-11 7.4.7 其他验证 ............................................................... ............................................................... ................. 7-11

7.4.7.1 齿轮箱轴承 ........................................................... ............................................................... ................. 7-11 7.4.7.2 螺栓连接 ............................................................... ............................................................... ................. 7-11 7.4.7.3 外壳、扭矩臂和行星架............................................................. ........................................................... 7-11



第 7章目录 IV –第 1部分

第 4页 GL 2010

7.4.7.4 冷却系统分析 ............................................................... ................................................................ ........ 7-12 7.4.8 设备 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-12 7.4.9 齿轮箱核查 ......................................................... ............................................................... ................... 7-12 7.4.10 磨合 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-12 7.4.11 操作手册 ............................................................. ............................................................... ................... 7-12

7.5 机械制动装置和闭锁装置 ........................................................... ........................................................ 7-13 7.5.1 制动装置 ............................................................. ............................................................... ................... 7-13 7.5.1.1 总则 .......................................................................................................................................................7-13 7.5.1.2 评估文档 ...............................................................................................................................................7-13 7.5.1.3 材料 .......................................................................................................................................................7-13 7.5.1.4 验证 .......................................................................................................................................................7-13 7.5.1.5 其他 .......................................................................................................................................................7-14 7.5.2 闭锁装置 ............................................................. ............................................................... ................... 7-14 7.5.2.1 总则 .......................................................................................................................................................7-14 7.5.2.2 评估文档 ...............................................................................................................................................7-14 7.5.2.3 材料 .......................................................................................................................................................7-14 7.5.2.4 验证 .......................................................................................................................................................7-14

7.6 联轴器 ...................................................... ................................................................ ............................. 7-15 7.6.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-15 7.6.2 评估文档 ............................................................. ............................................................... ................... 7-15 7.6.3 材料 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-15 7.6.4 验证 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-15

7.7 弹性轴承 ............................................................. ................................................................ .................. 7-17 7.7.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-17 7.7.2 评估文档 ............................................................. ............................................................... ................... 7-17 7.7.3 待应用载荷 ......................................................... ............................................................... ................... 7-17 7.7.4 验证 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-17

7.7.5 其他 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-17

7.8 偏航系统 ............................................................. ................................................................ .................. 7-19 7.8.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-19 7.8.2 评估文档 ............................................................. ............................................................... ................... 7-19 7.8.3 待应用载荷 ......................................................... ............................................................... ................... 7-19 7.8.4 验证偏航系统 ............................................................... ................................................................ ........ 7-19 7.8.4.1 偏航齿轮箱 ...........................................................................................................................................7-19 7.8.4.2 连接元件 ...............................................................................................................................................7-20 7.8.4.3 偏航轴承 ...............................................................................................................................................7-20 7.8.4.4 润滑系统 ...............................................................................................................................................7-20 7.8.4.5 偏航制动装置 ............................................................... ................................................................ ........ 7-20

7.8.4.6 其他验证

...............................................................................................................................................7-20

7.9 液压系统 ............................................................. ................................................................ .................. 7-21 7.9.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-21 7.9.2 材料 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-21 7.9.3 设计和结构 ......................................................... ............................................................... ................... 7-21

7.10 传动链动力 ......................................................... ................................................................ .................. 7-22 7.10.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-22 7.10.1.1 范围 .......................................................................................................................................................7-22 7.10.1.2 实施 .......................................................................................................................................................7-22 7.10.2 分析方法 ............................................................. ............................................................... ................... 7-22 7.10.3 文档 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-22

附录 7.A 传动链动力 ......................................................... ................................................................ .................. 7-23 7.A.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 7-23




GL 2010 第 5页

7.A.1.1 范围..............................................................................................................................................................7-23 7.A.2 系统模型化.......................................................... ................................................................ ........................... 7-23 7.A.2.1 模型离散化..................................................................................................................................................7-23 7.A.2.2 模型输入参数..............................................................................................................................................7-25 7.A.2.3 边界条件......................................................................................................................................................7-25

7.A.2.4 检查模型和输入数据..................................................................................................................................7-25 7.A.2.5 通过测量验证扭转模型..............................................................................................................................7-25 7.A.2.6 全局传动链参数的验证..............................................................................................................................7-27 7.A.3 结果的计算和评估......................................................... ............................................................... ................. 7-27 7.A.4 扩展评估.............................................................. ................................................................ ........................... 7-27 7.A.5 文档 7-27 7.A.5.1 总则..............................................................................................................................................................7-27 7.A.5.2 输入数据文档..............................................................................................................................................7-28 7.A.5.4 模拟环境和模型文档..................................................................................................................................7-30 7.A.5.5 结果文档......................................................................................................................................................7-30 7.A.5.6 试验台测量文档..........................................................................................................................................7-30



IV –第 1部分 7.1 总则第 7章

GL 2010 第 7-1页

7.1 总则

7.1.1 评估文档

(1) 需要使用以下文档对风机机械部件的最终

极限状态和正常使用极限状态进行评估。

(2) 对于重要部件，需要零件明细表，以提供

材料数据、量产零件的制造商数据，标准件的标准

信息数据等。

(3) 应确保风机重要元件的工程图（组装图和

单个零件图）采用标准形式并带有清楚识别（零件名称、图号、修正指数）。它们应包含表面光洁

度、热处理、防腐等数据。

(4) 对于通过在类似技术应用中成功使用证明

其适用性的量产零件，通常只需提交型式/数据

表。但是，在个别情况下，此类零件可能需要其

他文档/验证。主齿轮箱不属于这种意义上的量产

零件。第 7.4 节中列出了所需的文档。

(5) 所有部件和连接方式的强度计算应完全、清楚和确定地验证最终极限状态和正常使用极限状

态。分析本身应该完整。它们应包含与以下项目

相关的充分数据：

– 设计载荷

– 静态系统（相似模型）

– 材料

– 许用应力

– 使用的参考

应根据第 5.3 节并使用其中所列的规范和技术文件

进行疲劳分析。

(6) 从技术和计算角度而言，计算分析文档应

与所有其他文档（图纸、规格）构成统一的整体。在这里应指出的是，在计算分析中对邻近部件和结

构区域的参考应包括在文档内。第 5.A.5 节（尤其

是第 5.A.5.2 节）中描述了风机部件认证的计算分

析文档的正式要求和内容相关要求。必要的范围

可能会与其中的描述存在差异。

(7) 在使用不同标准和指南的分析概念时，这

些分析不得混淆。

(8) 在施工或安装过程中，若移动或运输其中

的机械部件或零件，则可能会对整体设计造成决定

性影响。据此，此类涉及结构完整性的操作应包

含在设计审核（设计评估和 IPE ）中。

(9) 应在相应的型式表中指定所有润滑剂和液

压用液体。应在风机（轮毂和机舱）内配备防止

工作介质可能溢出的集油盘。

(10) 应指定风机运行的冷却和加热系统的设

计。

(11) 应在验证中附上风机制造商的机械部件设

计规格（要求）。

7.1.2 材料

第 3.3 节列出了要求、验证和核查认证。本章的以

下内容提供了其他数据。



第 7章 7.2 叶片变桨系统 IV –第 1部分

第 7-2页 GL 2010

7.2 叶片变桨系统

7.2.1 总则

(1) 如下所述，本节适用于风机的叶片变桨系统。在其他设计中，应在进行必要更改后适用本节内容。

(2) 在装有转盘传动的系统中，转子叶片变桨所需的力矩由附带变桨齿轮箱的变桨电机施加。力矩由变桨齿传输至安装在转子叶片上的叶片轴承。

(3) 在装有由一个或多个液压缸驱动的叶片变桨机构的系统中，转子叶片变桨所需的力矩由液压缸施加。力矩由活塞杆直接或间接地传输至安装在转子叶片上的连接点。

7.2.2 评估文档

第 7.1 节提供了需要提交的评估文档的一般信息。

a) 对于叶片变桨系统的部件，应提交型式表、规格和组装图。

b) 应提交组装图和截面图（包括相关零件明细表和单个零件图（若适用）），以及说明叶片变桨系统的功能原理说明。

c) 应说明用于验证叶片变桨系统部件的计算（包

括计算的输入数据，说明在安全裕度下的结果）。

d) 对于评估变桨齿，需要提供带有变桨齿轮箱的变桨系统的变桨小齿轮、变桨小齿轮轴和叶片轴承齿的单个零件图。根据第 7.2.4.1 节，对于带有变桨齿轮箱的变桨系统，需要提供位于输出位置的行星架和齿轮箱体的单个零件图。

e) 有关带有变桨齿轮箱的变桨系统的下列项目的分析：

− 变桨齿轮箱齿

− 叶片轴承齿

− 考虑疲劳载荷的载荷能力

− 克服轮齿断裂和点蚀的静态强度

− 变桨齿轮箱的输出轴和连接元件的疲劳强度和静态强度的分析，应满足第 7.2.4.1 节规定的文档中的要求。

f) 在带有由一个或多个液压缸驱动的叶片变桨机构的系统中，应提交标注尺寸的图纸，在其中以不同的叶片方位角图示变桨机构。至少应显

示最大和最小位置，以及最大载荷作用于叶片变桨机构的位置。

g) 对于由一个或多个液压缸驱动的叶片变桨机构

的部件，应对所有载荷传输部件和连接元件进行疲劳强度和静态强度分析评估。


(1) 计算叶片变桨系统载荷时，应采用第 4 章规定的设计载荷。

(2) 应该考虑静态和载荷相关轴承摩擦力矩。

(3) 对于疲劳分析，应该使用载荷持续分布

(LDD) 或载荷谱。应区分有叶片变桨运行和无叶片变桨运行。此处还应考虑其他惯性载荷（由转

子转动产生）和动态振动激励载荷。

(4) 应以第 4 章规定的标注载荷工况的设计载

荷进行（有叶片变桨运行和无叶片变桨运行的）静

态强度分析。如果由于采用变桨电机制动装置，

或由于液压限制而使力矩超过从标注载荷工况获取

的叶片轴的最大力矩，则应在变桨系统的静态强度

分析中使用变桨系统产生的最大力矩。

(5) 叶片轴承齿在运行时主要在其周长的极小

部分承受应力。启动和停止程序之间的最大转角

约为 90° 。由此，应以适当方式确定齿轮计算中使

用的载荷循环数，或至少乘以与使用的扇形齿轮相

关的因数。

(6) 在带有旋转传动装置的系统中，应在静态和疲劳强度分析中使用工况系数 KA = 1.0 。

7.2.4 叶片变桨系统的验证

7.2.4.1 变桨齿轮箱

(1) 在带有变桨齿轮箱的变桨系统中，变桨齿轮箱和变桨齿的齿轮载荷能力的计算应以 ISO

6336:2006 为依据。

(2) 应根据 ISO 6336-6:2006 使用 LDD 或使用根据 ISO 6336-6:2006 附录 A 从 LDD 得出的等效力矩进行疲劳载荷的载荷能力计算。在服务寿命计算中使用的Palmgren-Miner 和应小于或等于 1 。

(3) 此外，还需按表 7.2.2 规定的安全系数进行针对断齿和点蚀的静态强度分析。

(4) 根据 ISO 6336-5:2003 ，应考虑齿轮的主要交替载荷。应对相应的 S/N 曲线使用折减系数

0.7。可使用更多有用的值，例如，以 ISO 6336-

3:2006 附录 B 为依据。



IV –第 1部分 7.2 叶片变桨系统叶片变桨系统第 7章

GL 2010 第 7-3页

表 7.2.1 疲劳强度分析的安全系数

变桨齿轮箱和叶片轴承齿

的最安全系数齿轮箱变桨齿

表面耐久性 SH 1.0 1.1

齿根断裂 SF 1.15 1.25

表 7.2.2 静态强度分析的安全系数

变桨齿轮箱和叶片轴承齿

的最安全系数齿轮箱变桨齿


齿根断裂 SF 1.1 1.2

(5) 对于变桨齿轮箱的输出轴和连接元件，应提交疲劳强度分析和静态强度分析。应根据 DIN

743、DIN 6892 和 DIN 7190 或同等标准执行分析。

7.2.4.2 连接元件

在螺栓对载荷传输具有重要作用的情况下，必须对

螺栓连接进行强度分析（请参阅第 6.5 节）。

7.2.4.3 叶片轴承

(1) 对于叶片轴承的计算和设计，请参阅第 7.3

节。

(2) 风机制造商和/或叶片轴承供应商应验证叶片轴承的周围结构足以保证叶片轴承的功能。

(3) 应保护密封件，使其在主要环境条件下不

会受到损坏。

注

单个密封件不可视为叶片轴承滚道克服外部影响的

充分保护措施。通过整流罩或其他密封件提高保

护水平。

应可在安装条件下更换叶片轴承的密封件。

7.2.4.4 润滑系统

(1) 一般表明在风机的所有运行模式下，在叶片轴承齿的侧面，以及叶片轴承的滚珠或滚轴与轨道

面之间始终存在足够的润滑剂层。

(2) 对于叶片轴承齿，一般必须配有润滑系统。应记录润滑系统的功能（安装图、润滑时间间隔、润滑剂分布）。

(3) 如有必要，可通过试运行（例如，在 24 小

时内进行一次）来达到此项要求，期间转子叶片以及叶片轴承以最大可能的叶片变桨角度旋转。

(4) 应配备适当的收集槽，以容纳来自叶片回转支撑齿及叶片回转支撑的过量润滑剂。

7.2.4.5 其他验证

(1) 对于带有电气驱动的系统，应遵守以下第

8.2.3 节、第 8.4.7 节、第 7.2.4.5 节第 4 、5、6 和 7

段的规定。

(2) 对于液压系统的验证，应考虑第 7.9 节的内容。

(3) 如果叶片变桨采用不同于第 7.2.1 节第 2 段或第 7.2.1 节第 3 段所述系统的其他系统，则应与

GL 商定该系统的验证过程。

(4) 电气驱动热额定值的应根据采用最大力矩均方根值下最严格的力矩-时间曲线模拟运行而获得。平均时间应为 600 秒，或为要使用的模拟运行的总时间。模拟运行和有关使用哪个载荷工况的信息应提交给 GL 进行评估。

(5) 应使用 IEC 61800-6 或 IEC 60034-1 确定电气

驱动的热额定值。额定值计算应提交给 GL 进行评估。

(6) 功率半导体转换器中设置的参数应将驱动的运行范围限定至热容量、机械性能、电容量的设计值。相应的描述应提交给 GL 进行评估。

(7) 应对速度和力矩的全部运行范围提供电气驱动的设计值，例如，以下工况中的数据：

(i) 由控制参数设置

(ii) 对所有使用的运行模式（现场减弱范围的情况下，还应提供最大速度）

(iii) 紧急制动运行，例如，在最差环境条件下和可能最低的充电状态下通过使用备用电源

(iv) 紧急制动运行，例如，在最佳环境条件下和可能最高的充电状态下通过使用备用电源

注



第 7章 7.2 叶片变桨系统 IV –第 1部分

第 7-4页 GL 2010

根据第 4.5.4.3 节第 3 段，可能会对叶片变桨系统

进行载荷相关控制和安全系统功能 (LRF)试验。



IV –第 1部分 7.3 轴承第 7章

GL 2010 第 7-5页

7.3 轴承

7.3.1 总则

本节指南适用于用作风机传动链的转子、齿轮箱或发电机轴承，用作叶片轴承或偏航轴承，以及用作其他载荷传输部件的滚轴轴承。应与 GL 协商确定每一具体工况中对普通轴承的要求

7.3.2 评估文档

对于第 7.3.1 节所列的轴承，应提交以下评估文档：

a) 相关应用的组装图

b) 计算文档

c) 如果轴承不是标准型式，则提供相关详细图纸，包括滚动体的数目以及滚动体和滚道的几何形状（如 ISO 281:2007 所列）

d) 润滑剂数据表，包括必要的油流或必要的油脂量

传动链的每个轴承以及叶片和偏航轴承应清楚地标明轴承制造商。如果一个轴承由两个或更多制造商提供，那么应分别为每个轴承制造商提供评估文

件。

7.3.3 材料

7.3.3.1 批准材料

应与 GL 协商确定材料试验（仅当轴承为标准型式时）的范围。

7.3.3.2 材料评估

(1) 应与 GL 协商并充分考虑第 3.3.1.2 节，以确定材料试验的范围（仅当轴承为非标准型式时）。

(2) 应根据第 3.3.1.2 节提供叶片和偏航轴承的轴

承材料验证。对于主要承受小幅往返运动载荷的

轴承，应能满足以下各项：

- ISO-V 试验中的凹口试杆冲击功在 -20 °C 时的

3 次试验平均值应 ≥ 27 焦耳；最小值应高于平

均值的 70 % 。如果可以证明或根据试验结果

显示存在更低的应力级，则可在与 GL 商讨后

允许与这些值存在偏差。

- 轴承滚道面的最小硬度为 55 HRC 。


(1) 对于静态额定值，应使用极端载荷（正和

负）。叶片和偏航轴承设计用于实现一定的静态

承重能力。对于静态承重能力，应根据第 7.2.3 节

和第 7.8.3 节使用极端载荷。

(2) 对于动态额定值（确定额定寿命和接触应

力），应使用等效运行载荷。用于计算额定寿命

和接触应力的典型载荷，应使用持续时间计数法，

根据第 4 章疲劳载荷的时间序列确定（请参阅第

4.B.2.3 节第 9 段）。使用此计数法确定轴承的旋

转总数 n i，期间等效动态轴承载荷 P i 在单独组限内

作用。

(3) 对于根据 ISO 281:2007 进行的基本额定寿命

和修正额定寿命分析，可按以下方式计算整个寿命

内的等效载荷平均值：

p i

p

i

N

nPP

∑= (7.3.1)

其中：

Pi = 等效动态轴承载荷

p = 滚轴轴承为 10/3 ；滚珠轴承为 3

ni = 旋转次数（ Pi 在此期间作用）

N = 风机设计寿命的旋转总数

(4) 也可使用用第 4 章和附录 4.B 所述的疲劳载

荷的时间序列（正常运行载荷条件）计算动态额定

值。

(5) 使用持续计数算法，应可得出典型载荷等级

和载荷循环并将其用作输入值，对于每个载荷类别 i，推导每个轴承承载等效动态轴承载荷 P i 的轴承

旋转总数 ni 。使用 P i 和 n i 为每个载荷类别和轴承

计算相应的动态寿命额定值。应由推导的持续载

荷集 (P i,ni) 计算滚道接触应力，以得出 Miner 总数

的等效值。

(6) 发电机轴承和齿轮箱输出轴轴承上的运行载

荷，应使用根据发电机和齿轮箱之间的最大允许动

态偏差算出的反应力叠加。

(7) 发电机轴承和齿轮箱输出轴轴承上的极端载

荷，应使用根据发电机和齿轮箱之间的最大允许静

态偏差算出的反应力叠加。



第 7章 7.3 轴承 IV –第 1部分

第 7-6页 GL 2010

7.3.5 计算

7.3.5.1 极端载荷下的静态额定值

(1) 对于传动链中使用的轴承，应根据

ISO76:2006 提交静态额定值。静态安全系数 S 0 应至

少为 2.0 。

(2) 对于主要承受较小往返运动载荷的叶片和偏

航轴承，静态额定值直接由滚动体和滚道之间的计

算最大接触应力得出。最大允许赫兹接触应力应

由轴承制造商在考虑材料、表面硬度和固化深度的

情况下定义，并应记录在设计计算中。应对偏航

和变桨轴承滚道提供克服核心压碎的防护。

(3) 静态安全系数是最大允许赫兹接触应力与最

大接触应力之间的比率，至少应为 1.1 。

(4) 对于变桨和偏航系统驱动器的轴承， ISO

76:2006 规定的静态安全系数 S 0 至少应为 1.1 。

(5) 对于其他轴承，静态安全系统应与 GL 协商

定义。

7.3.5.2 额定寿命

(1) 对于传动链中使用的轴承，应提交以下分

析：

- ISO 281:2007 规定的基本额定寿命计算 (L 10)

- ISO 281:2007 规定的修正额定寿命计算 (L 10m)

- ISO/TS 16281:2008 规定的修正参考额定寿命

计算 (L 10mr )。也可使用由一些轴承制造商开发

的专有计算方法。

(2) 对于叶片和偏航轴承，进行额定寿命计算并

非必要。

(3) 对于所有其他轴承，可在与 GL 协商后执行

ISO 281:2007 规定的基本或修正额定寿命计算。

7.3.5.3 接触应力

(1) 对于传动链中使用的轴承，应在考虑内部载

荷分布的情况下计算接触应力。

(2) 使用 Miner 总和动态等效轴承载荷的接触应

力不应超过表 7.3.1 列出的值。

表 7.3.1 Miner总和动态等效轴承载荷的最大接触应力指导值

轴承位置最大接触应力 pmax (N/mm2

) 高速轴 1.300

中间轴 1.650

行星齿轮 1.500

低速轴 1.650

- 指导值适用于由当代通用高质量淬硬轴承钢制造的轴承，符合良好生产规范，并且从滚动接触

表面形状而言，基本属于传统设计。

- 此表中的值适用于 20 年设计寿命，对于设计寿命不同的设计应作调整。



IV –第 1部分 7.3 轴承第 7章

GL 2010 第 7-7页

7.3.5.4 边界条件

(1) 在根据 ISO 281:2007 进行的修正额定寿命计

算和根据 ISO/TS 16281:2008 进行的修正参考额定

寿命计算中，应将故障可能性设为 10 % 。寿命修

正系数 a ISO 应限制为 3.8 。

(2) 根据 ISO 281:2007 计算的修正额定寿命不能

低于 130,000 小时。根据 ISO/TS 16281:2008 计算

的修正参考额定寿命不应低于 175,000 小时或风机

的运行寿命。

(3) 应在计算中说明 ISO 281:2007 规定的修正的

额定寿命所需的以下输入参数：

- 轴承温度

- 润滑剂的类型（油、油脂、添加剂等）

- 运行温度下的润滑剂粘度

- ISO 4406:1999 规定的工作润滑剂清洁度

(4) ISO/TS 16281:2008 规定的修正参考额定寿命

计算除了考虑载荷外，至少还应考虑以下影响：

- 轴承的内部设计

- 运行内部间隙

- 轴承和轴的变形

- 滚动体之间载荷分配

- 沿滚轴长度的载荷分布，并考虑实际滚轴和滚

道外形

- 轴承温度

- 润滑剂的类型（油、油脂、添加剂等）

- 运行温度下的润滑剂粘度

- ISO 4406:1999 规定的工作润滑剂清洁度

(5) 应为载荷持续分布的每个载荷等级或等效载

荷计算 ISO/TS 16281:2008 规定的修正参考额定寿命。允许根据 Miner 规则，将指定的载荷谱缩减

至 10 个载荷等级，以使计算的工作量最小化。用

以缩减载荷等级数目的寿命指数应与轴承计算中使

用的指数一致。

ISO/TS 16281:2008 规定的相应轴承的合并修正额

定寿命则可按以下方式获取：

∑

∑=

imr

i

i

mr

L

q

q L

10

10

(7.3.2)

其中：

L10mr = 轴承的合并修正额定寿命

qi = 第 i 个载荷等级的分时

L10mr i = 第 i 个载荷等级的轴承修正额定寿命

(6) ISO 281:2007 规定的修正额定寿命计算和

ISO/TS 16281:2008 规定的修正参考额定寿命计

算，应以 ISO 4406:1999 规定的过滤系统的 -/17/14

油清洁等级为依据。对于未过滤系统，清洁等级

应假定为 -/21/18 。

(7) 如果可在现场方便地更换机组轴承，且已指

定相应的轴承更换时间间隔，则允许在与 GL

协商

之后，不通过计算方法得出较短的额定寿命。

7.3.5.5 最小载荷

部件制造商和轴承供应商应根据一般结构和运行条件同意商定最小载荷合规。

7.3.6 其他

(1) 原则上，应使用风机制造商推荐的润滑油和

润滑脂，并且它们应符合指定部件制造商的规格。

(2) 在组装期间，应遵守轴承制造商的说明。运

输轴承时应避免滚动件和滚道受损。

(3) 如果密封能确保轴承的功能或能保护相邻部

件的功能，则应对轴承进行密封。

(4) 由于风机特殊的运行条件，应可在机组上更

换发电机轴承。



IV –第 1部分 7.4 齿轮箱第 7章

GL 2010 第 7-9页

命计算中使用的 Palmgren-Miner 和应小于或等于

1。齿轮材料的耐久极限应符合 ISO 6336-5:2003 。

应验证风机主齿轮箱中所有啮合情况下的充分承载能力。表 7.4.1 列出了所需的最低安全系数。

(2) 对于力矩传输齿轮，应根据 ISO 6336-2/3:2006（点蚀、断齿）提交静态强度分析。应验证风机主齿轮箱中所有啮合的充分承载能力。表

7.4.1 列出了所需的最低安全系数。

(3) 应提交依据 DIN 3990-4:1987 或 ISO/TR

13989:2000 进行的磨损分析。分析应包括根据闪点温度方法和积分温度方法进行的分析。应根据

ISO 14635-1:2000 规定的磨损试验 FZG A/8.3/90 确定油的磨损能力。如果通过 FZG 试验确定磨损温度，则应在磨损分析中使用比破坏载荷级低的一级。应验证风机主齿轮箱中所有啮合的充分承载能力。表 7.4.1 列出了所需的最低安全系数。

(4) 应提交根据 ISO/TR 15144-1:2010 使用设计载荷进行的微点蚀分析。应验证风机主齿轮箱中所有啮合的充分承载能力。表 7.4.1 列出了所需的最低安全系数。

(5) 应提交载荷分布分析（接触分析）。应使用包含高级接触分析的数值评估对载荷分布进行验证，高级接触分析允许在螺旋方向和齿廓方向同时进行载荷分布分析，提供整个接触区内局部载荷的全部信息。

(6) 此外，应根据 ISO 6336-1:2006 检查最大运行载荷和公差组合产生的接触应力。应特别注意避免接触区极端位置的应力集中。

表 7.4.1最低安全系数

点蚀安

系数

SH

断齿安

系数

SF

磨损安

系数

SB

SintS

微磨损

安系

数 SA

额定载

荷

(LDD)

1.2 1.5 - 1.2

极端载

荷 1.0 1.4 - -

LDD最

高力矩 - - 1.5 -

7.4.5.2 载荷能力计算的影响系数

7.4.5.2.1 工况系数 K A

(1)

工况系数 K A 用于计算除额定载荷外由外部源施加给齿轮的载荷。

(2) 对于根据 ISO 6336-6:2006 使用 LDD 进行的使用寿命计算（请参阅第 7.4.4.2 节），K A 等于

1.0。

(3) 使用等效力矩进行载荷能力计算时，应根据

ISO 6336-6:2006 附录 A 从每个啮合的 LDD 确定工况系数 K A。

(4) 应使用极端载荷和

K A = 1.0进行齿轮的静态

强度分析。

7.4.5.2.2 动力系数 K v

(1) 动力系数 K v 用于计算内部动态载荷。

(2) 应根据 ISO 6336-1:2006 方法 B 计算动力系数 K v。没有详细的动力分析，不允许 K v < 1.05 。

7.4.5.2.3 载荷分布系数 K γ

(1) 载荷分布系数 K γ 用于计算载荷分布中的偏差，例如，在具有两个或多个载荷分布的齿轮箱中，或在带有两个以上行星轮的行星齿轮级中。

(2) 对于行星齿轮级，应根据行星轮的数目采用表 7.4.3 提供的值。

(3) 如果在分析中使用了比表 7.4.3 中的给定值低的数值，则在与 GL 协商后，应通过在齿根中的有效齿廓以外使用应变仪测量对其进行验证。只

要基本模型已由测量验证，则可接受计算。

表 7.4.3载荷分布系数 K γ

行星轮数目 3 4 5 6 7

K γ 1.0 1.25 1.35 1.43 1.5



第 7章 7.4 齿轮箱 IV –第 1部分

第 7-10页 GL 2010

表 7.4.2齿轮额定值数据输入表

齿轮箱认证编

号

制造商

级

风机齿轮级行星齿轮级

额定功率 P kW 行星齿轮数

额定速度 n 1/min 载荷分布系数 K γ

工况系数 K A - 动力系数 K V -

K Hβ - K Hα -

面载荷系数 K Fβ - 横向载荷系数 K Fα -

几何数据小齿轮大齿轮刀具数据小齿轮轮

齿数 z - -

法向模数 mn mm 刀具齿顶圆半径系数 ρa0

*

-正常压力角 αn ° 刀具齿顶高系数 ha0

* -

中心距 a mm

变位系数 x -

刀具齿根高系数 hfP0* -

螺旋角 β ° 剃前 pr mm

齿宽 b mm 剃前角 α pr °

顶圆直径 da mm 加工余量 q mm

齿根直径 df mm 利用刀具齿根高系数 hFfP0* -

润滑数据刀具偏置 Bz0 mm

运动粘度 40 °C

ν40 mm²/s 精度

运动粘度

100

ν100 mm²/s ISO 规定的精度 Q -

油温 δOil °C 精度/公差序列

FZG 载荷级 - 侧面峰谷粗糙度 RaH µm

材料数据齿根峰谷粗糙度 RaF µm

材料型式初始等效失准 Fβx µm

接触应力的耐久极

限

σHlim N/mm² 正常变桨误差 f pe µm

弯曲应力的耐久极限

σFlim N/mm² 齿廓外形误差 f f µm

表面硬度 HV 日期：

心部硬度 HV

热处理方法 - 签名：



IV –第 1部分 7.4 齿轮箱第 7章

GL 2010 第 7-11页

7.4.5.2.4 面载荷系数 K Hß K Fß 和 K Bß

(1) 面载荷系数考察在齿轮端面宽度上不均匀载荷分布的影响。

(2) 面载荷系数应通过 ISO 6336-1:2006 附录 E中所述的精密计算模型确定。这些模型应至少考虑：

- 齿轮精度和齿修正

- 轴对准

- 齿轮、轴、轴承、外壳和基座的弹性形变和挠曲

- 轴承间隙

(3) 不允许 K Hß < 1.15 。

(4) 必须在样机试验期间对比计算载荷分布与接触斑点。对于行星齿轮级，此对比仅可使用应变仪或类似仪器完成。建议在风机内运行一段合理的时间后进行进一步对比。

7.4.5.2.5 横向载荷系数 K Hα K Fα 和 K Bα

(1) 横向载荷系数考察几对同时接触的轮齿之间的不均匀横向载荷分布。

(2) 对于第 7.4.5.3 节第 1 段所要求精度的齿轮，横向载荷系数可设为一致。

7.4.5.2.6 寿命系数

ISO 6336-2:2006 规定的寿命系数 Z NT 和 ISO 6336-

3:2006 规定的 Y NT 在 N L = 1010

时应设为 0.85 。

7.4.5.3 设计要求

(1) ISO 1328-1:1995 规定的齿轮精度，对于表面

硬化外齿轮和内齿轮至少应符合精度等级 6 ，对于全硬化内齿轮应少应符合精度等级 8 。

(2) 对于基本的外齿轮和内齿轮，最大计算表面

粗糙度应为 Ra ≤ 0.8 μm。全硬化内齿轮的最大计

算表面粗糙度应为 Ra ≤ 1.6 μm。

(3) 渐开线齿廓和螺旋修正的设计载荷应与对表面耐久性作用最大的 LDD 的载荷水平对应。

(4) 不允许整数比设计，例如，z1/z2 = 21/63。

(5) GL 保留要求证明所用的切齿/磨齿机器的精度，以及对用于硬化齿轮齿的程序进行试验的权利。

7.4.6 轴和连接元件的强度分析

7.4.6.1 总则

(1) 应对所有轴执行疲劳和静态分析（总体应力分析）。对于连接元件（例如，键、滑配接头、压配合），仅需进行静态分析。

(2) 应根据 DIN 743:2005 、 DIN 6892:1998 和

DIN 7190:2001 或同等规范分别对轴、键和压配合执行分析。

7.4.6.2 疲劳强度分析

(1) 如果存在典型载荷谱，则应执行疲劳分析。

第 5.3.3 节提供有关疲劳分析的进一步说明。

(2) 也可使用 DIN 743:2005 规定的疲劳极限，以简化形式执行疲劳分析。在此处，应在计算中使用额定载荷，并考虑为齿轮计算确定的工况系数。

这样，在每一工况中，理论安全系数 S 应等于或大于最低安全系数 S min = 1.2 。理论安全系数是在假定相位平衡的情况下，考虑弯曲、拉伸/压缩和扭转而确定。

7.4.6.3 静态强度分析

(1) 针对受力破裂的静态强度分析应基于第 4 章

所述对部件产生最大载荷的载荷工况。

(2) 部件载荷相对于材料屈服点的分项系数应为

γM ≥ 1.1 。

7.4.7 其他验证

7.4.7.1 齿轮箱轴承

对于需提交的有关齿轮箱轴轴承的设计、计算、评估文件和油过滤等详细信息，请参阅第 7.3 节。

7.4.7.2 螺栓连接

有关对载荷传输具有关键作用的螺栓连接所需的强度分析（请参阅第 6.5 节“螺栓连接”）。

7.4.7.3 外壳扭矩臂和行星架

如果齿轮箱体、扭矩臂和行星架对动力传输具有关键作用（例如，在轮毂直接连接齿轮箱输入轴的结构中，将转子叶片载荷引入齿轮箱体），则应执行疲劳强度分析和/或变形分析。第 5.3 节说明了强度分析的一般要求。应考虑这些部件的变形对啮合和轴承的影响。若适用，在啮合和轴承计算中应考虑计算得出的变形情况。



第 7章 7.4 齿轮箱 IV –第 1部分

第 7-12页 GL 2010

7.4.7.4 冷却系统分析

应提交齿轮箱的热平衡信息用于对设计进行热力验证。应在此平衡中证明齿轮箱可充分冷却。

7.4.8 设备

(1) 应配备机械装置（例如，油位计、量油尺），以检查油位。应监测温度。对于使用压力润滑的齿轮箱，应对润滑油在冷却器后进入齿轮箱前监测油压。应确保所有齿和轴承在风机的所有工作状态中充分润滑。在低温下运行时，应配备加热系统。

(2) 应配备滤油系统，以达到齿轮箱轴承额定寿命的要求。应在齿轮箱上可接近的位置安装法兰式油泵，油泵应可更换。

(3) 齿轮箱密封件应适合风机的运行条件以及齿轮箱的安装位置。应对用于的齿轮箱油的垫圈进行兼容性验证。

(4) 风机主齿轮箱的外壳应配备可拆卸检查孔盖，以便检查所有啮合齿，对行星级齿轮至少可使用内表面检查仪检查。

7.4.9 齿轮箱核查

(1) 应在制造商的工厂核查风机的齿轮箱。成批

生产的齿轮箱的最终核查应在完成持续数小时的部分载荷试运行后进行。应与齿轮箱制造商和风机制造商商定详细的试验计划（以及关于噪音评估）。

(2) 应在适当的试验台上以及通过在风机中运行，对新开发的风机主齿轮箱执行样机试验（请参阅第 1.2.2.4.3 、10.1.2 和 1.2.2.7 节）。第 10.7 节说明了风机齿轮箱试验的具体程序。

(3) 成功进行样机试验后，对同一批成批生产齿轮箱可缩减为只进行充分的生产质量试验。

(4) 在开始试验前，应与 GL 协商指定样机试验的详细范围。应在样机试验文档中定义缩减出厂试验的范围。

7.4.10 磨合

(1) 对于风机齿轮箱，应与齿轮箱制造商协商定义试运行后的磨合期。在此期间，应在控制系统中限制转子的功率输出。如果未检测到故障，则齿轮箱可在数小时后增加至全载，但应持续检查。

在磨合期间，应监测油和轴承温度（对行星轴承并非必要），润滑系统应持续运行。

(2) 此外，在长时间停机后，应限制输出，同时

密切关注油槽温度（另请参阅第 2.3.2.17 节）。因

为通过齿轮箱传输的动力会影响油温，因此，必须

遵守齿轮箱制造商指定的限制。

7.4.11 操作手册

齿轮箱制造商应与风机制造商共同在书面操作手册

中定义安装、运输和操作齿轮箱的相关维护、监测

和预防措施，以确保达到齿轮箱的设计寿命。根

据第 7.4.2 节，手册属于风机齿轮箱认证所需的评

估文档，应至少包含有关以下要点的具有约束力的

声明：

- 允许的润滑剂的特性值和性质

- 油分析（以及油纯度）和换油所需的时间间隔

- 所需的维护和核查时间间隔，以及对在每种工

况下执行的测量的描述根据第 9.4 节，应在风

机维护手册中包括这些内容。

- 需要记录的工作温度，以及相应的限值

- 有关正确组装齿轮箱的说明

- 有关作为单独部件或安装于风机机舱内时，以

海运、空运或陆运（铁路或公路）运输的说明

- 有关在超过半年的期间内储存齿轮箱的说明



IV –第 1部分 7.5 机械制动装置和闭锁装置第 7章

GL 2010 第 7-13页

7.5 机械制动装置和闭锁装置

7.5.1 制动装置

7.5.1.1 总则

以下内容适用于转子和偏航系统的机械制动装置。

7.5.1.2 评估文档

a) 总体布置和安装图，所有力传输零件的单个零件图，液压、气动和电气设备的电路图（包括零件明细表）

b) 制动装置的数据表，说明运行条件（允许的压力/电流/电压，允许温度）

c) 衬片的数据表，说明材料、摩擦系数（静态和动态）、允许温度和磨损特性、有关衬片和制动鼓/制动盘材料组合的数据

d) 第 7.5.1.4 节规定的验证

7.5.1.3 材料

参考第 3.3 节。

7.5.1.4 验证

7.5.1.4.1 转子制动装置

(1) 机械制动装置对于使转子停止运行十分重要

（请参阅第 2.2.3.4.1 节第 3 段）。

(2) 由于机械制动装置持续运行而产生的热量和

造成的磨损，这些制动装置不能只是限制转子的转

速。因此，设计制动装置时应确保它们可使转子

停止运行。

(3) 对于与机械制动装置设计相关的传动链力

矩，应符合以下条件（请参阅图 7.5.1 ）：

图 7.5.1 传动链相关力矩简图

(4) 最小要求的制动力矩 M Bmin 和最大制动力矩

MBmax 是第 4.3.3 节规定的风机载荷模拟的输入参数。

(5) 应在考虑制动压力、摩擦系数、衬片升温和

磨损的各种变化的情况下，计算最小和最大制动力

矩 (M BminAusl/MBmax)。

(6) 在制动过程中，由于动力放大，传动链中会

产生超出最大制动力矩的力矩。这一放大可通过

第 4.3 节中所述的载荷模拟获取。必须显示放大的

最大制动力矩乘以安全边际量 γF 不会损害风机结

构（请参阅第 4.3 节中有关 γF 的说明）。这是最

大制动力矩 M Bmax 的限制条件。

(7) 至少要求的制动力矩 M Bmin 必须可使转子停

止运行（请参阅第 7.5.1.4.1 节第 2 段）。这可通

过第 4.3 节中所述的载荷模拟进行分析。

(8) 必须显示 M BminAusl 至少比 M Bmin 大 1.1 倍。

这是最小制动力矩 MB minAusl 的限制条件。

(9) 对于所有力和力矩传输部件和接头，应使用

制动装置可以达到的最大载荷，执行一般强度分

析。

(10) 分析应包括制动钳支架和鼓/盘。

(11) 第 5 章中说明了一般强度分析。

(12) 应显示在制动过程中不会超出允许温度。应

对最不利制动力矩提供证明。

(13) 可能必须对制动装置进行自动监测；请参阅

第 2.3.2.11 节。

(14) 在个别工况中可能需要其他证明（例如，对

弹簧启动的制动装置进行弹簧计算）。

7.5.1.4.2 偏航制动装置

(1) 应在考虑制动压力、摩擦系数、衬片升温和

磨损的各种变化的情况下，计算最小和最大制动力

矩。

(2) 最小和最大制动力矩应符合控制系统的要

求。

(3) 对于所有力和力矩传输部件和接头，应使用

制动装置可以达到的最大力，执行一般强度分析。

(4) 分析应包括制动装置支架和鼓/盘。

R a n g e , c o n s i d e r e d a s i n p u t p a r a m e t e r f o r t h e l o a d s i m u l a t i o n

R e s u l t o f t h e s i m u l a t i o n

O p e r a t i n g r a n g e o f t h e b r a k e

D y n a m i c m a g n i f i c a t i o n

Torque

M

γ F

M B m i n M

B m i n A u s l M B ma x

模拟结果

制动装置的运行范围

力矩

动力放大

视为载荷模拟输入参数的范围



第 7章 7.5 机械制动装置和闭锁装置 IV –第 1部分

第 7-14页 GL 2010


7.5.1.5 其他

(1) 应通过覆盖物、防溅罩等方法防止制动装置

表面受到不良影响（例如，润滑剂）。

(2) 即使没有供电，制动装置也应能够固定转子

或机舱。第 2.2.2.13 节中指定了应采用的电网故障

时间假定值。

(3) 根据第 4.5.4.3 节第 3 段，可能会对机械制动

进行载荷相关控制和安全系统功能 (LRF) 试验。

7.5.2 闭锁装置

7.5.2.1 总则

以下内容适用于变桨系统、转子和偏航系统的闭锁

装置。必须遵守第 2.3.3 的规定。

7.5.2.2 评估文档

a) 总体布置和安装图，所有力传输零件的单个零

件图，液压、气动和电气设备的电路图（包括

零件明细表）

b) 第 7.5.2.4 节规定的验证

7.5.2.3 材料

参考第 3.3 节。

7.5.2.4 验证

(1) 闭锁装置应能够克服下列情况，固定转子叶

片、转子或机舱：

- 架设或维护期间的阵风（第 4.3.3 节、DLC

8.1），以及

- 年阵风（第 4.3.3 节、DLC 8.2）

(2) 应使用这些力和力矩，对闭锁装置的所有力和力矩传输零件执行一般强度分析。

(3) 第 5 节中说明了一般强度分析。

(4) 应验证闭锁螺栓的剪切、弯曲和表面压力。

(5) 如有必要，应验证闭锁盘的屈曲性能。

(6) 使用两个或更多闭锁装置时，应计算力矩在

单个装置上的分布情况。

(7) 应在维护说明中描述闭锁装置的功能。

(8) 以下内容仅适用于变桨和偏航系统的闭锁装

置：

(9) 闭锁装置并非必须固定安装于变桨或偏航系

统上，也可使用外部闭锁装置，在需要时随时安

装。

(10) 也可通过两个独立的制动系统配备偏航闭锁

装置。



IV –第 1部分 7.6 联轴器第 7章

GL 2010 第 7-15页

7.6 联轴器

7.6.1 总则

以下内容适用于传动链中的联轴器。

7.6.2 评估文档

a) 所有力矩转输部件的组装图和单张零件图，

b) 包括材料数据在内的零件明细表，

c) 1986 年 DIN 740 第 1 部分第 4.12 节规定的文档，

d) 对滑动联轴器（若有）执行的功能试验的记录（以举例方式），

e) 第 7.6.4 节规定的验证

7.6.3 材料

参考第 3.3 节（材料）。

7.6.4 验证

(1) 对于所有力矩传输部件，应提交一般强度分

析、疲劳分析，以及周期性力矩波动期间的应力分

析此处应考虑轴向、径向和角向偏差。

(2) 在一般强度分析中，应将第 4 章规定的设计

载荷产生的最大力矩作为依据。

(3) 不必以该最大力矩持续传输，但其导致的载

荷不应对联轴器造成损坏。如果通过设计方式

（例如，使用滑动联轴器）降低了该最大值，则可

对联轴器设计使用降低后的值。此处应考虑滑动

力矩的公差。


(5) 可通过在运行类似条件下的部件试验或通过

计算分析来执行疲劳验证。

(6) 对于计算分析，应以第 4 章规定的疲劳载荷

为依据。应根据第 5 章进行计算。

(7) 如果预计转子励磁或从动部件在经过共振范

围或以额定速度运行时会导致交替力矩，则应验证这些力矩不会损坏联轴器。

(8) 应对每个限制器设计证明在整个寿命周期或

下次维护前滑动力矩的恒定性。结果可移用至设

计相同但大小不同的其他限制器。

(9) 风机制造商和联轴器制造商应商定动平衡精

度。

(10) 如果使用橡胶元件，则应根据第 7.7 节进行

验证。

(11) 应考虑制动盘（若有）对非金属联轴器部件

的温度影响（例如，火灾危险、对联轴器橡胶元件

的损伤）。

(12) 在个别情况下，可能必须由

GL专家抽查成

批生产的联轴器。



IV –第 1部分 7.7 弹性轴承第 7章

GL 2010 第 7-17页

7.7 弹性轴承

7.7.1 总则

以下内容适用于弹性轴承，它们对于风机结构完整性十分重要，如果发生故障会对人类健康和生命造成重大潜在威胁，或造成风机长期故障而导致严重的间接损害。

7.7.2 评估文档

a) 弹性轴承的单张零件图

b) 主载荷方向的载荷变形图

c) 包含以下说明的弹性体型式表：

- 肖氏硬度、密度、撕裂拉伸性能、剪切模

数、允许静态变形

- 允许运行条件（耐化学性、运行温度）

- 弹性轴承的蠕变性质（另请参阅第 4.2.2 节

风机的设计寿命）

d) 第 7.7.4 节规定的验证


计算弹性轴承载荷时，应采用第 4 章规定的设计载

荷。

7.7.4 验证

(1) 应显示弹性轴承可在极端条件下提供充分的

安全性，并且

(2) 必须遵守第 5.3.2.1 节和第 5.3.3.2.2 节表

5.3.1 规定的安全系数。

(3) 弹性轴承最好承受压缩和/或剪切载荷。

(4) 如果执行了极端和疲劳载荷分析再辅以试验结果，则应合理地说明试验程序和由试验得出的结

果。

(5) 在实际应用中采用试验结果时，应记录假定

的折减系数。

(6) 选择弹性轴承时，应考虑它们在风机内安装

位置处的环境条件（例如，温度、湿度、臭氧）。

应同样注意极少发生的条件。

(7) 应描述对弹簧特性的影响 – 最高达到弹性轴

承的典型载荷，以及对于温度范围 -20 °C 至

+50 °C（但最少对于 -20 °C 、+20 °C 和 +50 °C ）和

预期弹性轴承在风机内的安装位置处的极端温度。

(8) 如果预期在正常运行期间会发生腐蚀性介质

污染，则应证明轴承可以在不短于最短维护期的时间内安全地耐受此类暴露。

注

对于确定弹性体的寿命，由于弹性的动态特性通常

在很大程度上取决于以下因素，因此目前尚无普遍

有效的计算标准：

- 频率，

- 环境条件，

- 载荷幅度，

- 平均载荷，以及

- 表面积与体积的关系。

因此，执行分析时通常必须使用试验结果。

7.7.5 其他

(1) 由于弹性轴承的动态载荷，通常必须执行年

度核查（例如，目测核查）。因此，应可方便地

对弹性轴承进行核查和更换（如有必要）。

(2) 对于轴承的金属零件和螺栓接头，必须遵行

第 5.3 和 6.5 节的要求。

(3) 应注意的是，由于动态载荷的作用，弹性轴承的内部温度可能会超出安装位置的周围温度，因

此应可超出弹性轴承的允许运行温度。



第 7章 7.8 偏航系统 IV –第 1部分

第 7-19页 GL 2010

7.8 偏航系统

7.8.1 总则

(1) 本节适用于下文所述的风机偏航系统。在其他设计中，应在进行必要更改后适用本节内容。

(2) 应根据系统方案验证偏航系统的设计是否可正常工作。

(3) 机舱跟踪风所需的必要力矩由附带偏航齿轮箱（旋转传动装置）的偏航电机提供。力矩通过偏航齿从偏航小齿轮传输至偏航轴承。

(4) 机舱由塔顶的摩擦偏航轴承或滚轴偏航轴承

支撑。机舱围绕塔轴旋转，通常由偏航电机中的制动装置和/或通过偏航制动装置作用于安装至塔顶或机舱的制动盘进行制动。

(5) 为避免偏航齿由于围绕塔轴振荡运动而产生的交替应力造成损坏，应由偏航轴承的固有和载荷相关的摩擦力矩，或由其他偏航制动系统施加持续作用的残余制动力矩。

7.8.2 评估文档

(1) 第 7.1 节提供了需要提交的评估文档的一般信息。

(2) 对于偏航系统的部件，应提交型式表、规格和组装图。

(3) 应提交组装和截面图（包括相关零件明细表和单张零件图（若适用）），以及偏航系统的功能原理说明。

(4) 应说明用于验证偏航系统部件的计算（包括计算的输入数据，说明结果及相关安全边际量）。

(5) 对于评估偏航齿，需要提供偏航小齿轮轴和偏

航齿轮齿的单张零件图，以及行星架和偏航齿轮箱输出位置的齿轮箱体的单张零件图。

(6) 有关带有偏航齿轮箱的偏航系统的下列项

目的分析：

偏航齿轮齿

偏航轴承齿

考虑疲劳载荷的载荷能力

克服断齿和点蚀的静态强度

偏航齿轮箱的输出轴和连接元件的疲劳和静态

强度分析

应符合第 7.8.4.1 节规定的文档中说明的要求。


(1) 计算偏航系统载荷时，应采用第 4 章规定的设计载荷。

(2) 对于偏航轴承的疲劳强度分析，应使用载荷持续分布 (LDD) 和载荷谱。应区分有偏航运行和无偏航运行。对于有偏航运行，应在疲劳强度分析中考虑固有和载荷相关偏航轴承的摩擦力矩，以及转子在额定偏航和转子速度时的陀螺力矩（请参阅第 4.3.4.1 节第 10 段）。

(3) 应以第 4 章规定的标注载荷工况的设计载荷

执行（有偏航运行和无偏航运行的）静态强度分析。应考虑以下其他标注载荷（若适用）：

− 第 7.8.4.2 节规定的偏航齿轮箱、偏航齿轮齿和连接元件静态强度分析的偏航电机制动装置的最大力矩

− 如果偏航电机未通过使用软起动开关或变频器而直接切换至电网，则应采用额定偏航电机力矩的三倍力矩对偏航齿轮箱的齿和轴连接件执行静态强度分析。在齿轮及其轴连接件的疲劳强度分析中，应同样考虑在直接切换偏航电机

中发生三倍于额定电动机力矩的峰值力矩的情况。

(4) 对于静态强度分析，应使用工况系数

K A = 1.0 。

(5) 确定偏航期间发生的载荷循环数或每齿载荷持续时，应以第 4.3.3.1 节的规格为依据。应将偏航系统的运行视为在风机使用寿命 10 % 的时间内发生。

7.8.4 验证偏航系统

7.8.4.1 偏航齿轮箱

(1) 偏航齿轮箱和偏航齿的齿轮载荷能力计算应以 ISO 6336:2006 为依据。

(2) 应根据 ISO 6336-6:2006 使用 LDD 或使用根据 ISO 6336-6:2006 附录 A 从 LDD 得出的同等力矩进行从疲劳载荷得出载荷能力的计算。在服务寿命计算中使用的Palmgren-Miner 和应小于或等于

1。

(3) 此外，还需按表 7.8.1 和表 7.8.2 规定的安全系数进行针对断齿和点蚀的疲劳和静态强度分析。



第 7章 7.8 偏航系统 IV –第 1部分

第 7-20页 GL 2010

(4) 根据 ISO 6336-5:2003 ，应考虑齿轮的主要交替载荷。应对相应的 S/N 曲线使用折减系数 0.7 。

可使用更多有用的值，例如，以 ISO 6336-3:2006

附录 B 为依据。

表 7.8.1 疲劳强度分析的安全系数

航齿轮箱和航轴承齿的

最安全齿轮箱航齿


齿根断裂 SF 1.15 1.25

表 7.8.2 静态强度分析的安全系数

航齿轮箱和航轴承齿的

最安全齿轮箱航齿


齿根断裂 SF 1.1 1.2

(5) 对于偏航齿轮箱的输出轴和连接元件，应提交疲劳强度分析和静态强度分析。应根据 DIN 743

、DIN 6892 和 DIN 7190 或等效规范执行分析。

(6) 可能需要对偏航齿轮箱体和行星架执行强度分析（请参阅第 7.1.1.4 节）。

7.8.4.2 连接元件

在螺栓对力分布具有重要作用的情况下，必须对螺

栓连接进行强度分析（请参阅第 6.5 节）。

7.8.4.3 偏航轴承

(1) 对于偏航轴承的计算和设计，请参阅第 7.3

节。

(2) 风机制造商和/或叶片轴承供应商应验证偏航轴承的周围构造足以保证偏航轴承的功能。

(3) 应保护密封件，使其免受主要环境条件损坏。

注

应可在安装条件下更换偏航轴承的密封件。

7.8.4.4 润滑系统

(1) 应指出的是在风机的所有运行模式下，在偏航轴承齿的侧面，以及偏航轴承的滚珠或滚轴与导轨面之间始终存在足够的润滑剂层。

(3) 对于偏航轴承齿，一般必须配有润滑系统。

应记录润滑系统的功能（安装图、润滑时间间隔、

润滑剂分布）。应配备适当的收集槽，以容纳来自

偏航齿及偏航轴承的过量润滑剂。

7.8.4.5 偏航制动装置

(1) 第 7.5 节提供了有关制动装置计算的说明。

(2) 如果根据系统方案，需要永久施加制动力

矩，则还应确保制动装置在发生供电故障时有效。

7.8.4.6 其他验证

(1) 在采用电起动偏航电机的工况中，还应考虑第 8 章的内容。

(2) 对于液压系统的验证，应考虑第 7.9 节的内容。

注

根据第 4.5.4.3 节第 3 段，可能会对偏航系统进行

载荷相关控制和安全系统功能 (LRF)试验。



IV –第 1部分 7.9 液压系统第 7章

GL 2010 第 7-21页

7.9 液压系统

7.9.1 总则

(1) 本节指南适用于运行中必需的（例如，偏航

运动和转子叶片变桨控制）或构成制动系统组成部

分的液压系统（例如，故障情况下的叶片变桨调整

和转子制动装置）。

(2) 除了此处的说明以外，可能还需遵守有关评

估文档的国家要求。

需要以下评估文档：

a) 标准格式的液压功能图（例如，根据 ISO 1219-

2 规定）及相关零件明细表

b) 显示液压系统阀驱动的电路图（若规划了电动

液压控制和调节）

c) 安全相关部件的数据表

d) 驱动器（例如，活塞直径、作用于伺服电动机

上的力矩、活接结合和杠杆设计）、储压器、

管路、软管和阀门（例如，流速和反应时间）

的计算和数据

e) 泵机组设计的相关数据（存储容量、压力限

制、液位检查等）

f) 滤波器的执行数据

g) 所用部件（例如，软管、储压器）的使用寿命

详细信息（如果其使用寿命低于风机的设计寿

命）（请参阅第 4.2.2 节）

7.9.2 材料

(1) 在选择用于力传输部件的材料时，应考虑到它

们可能需要承受动态载荷。

(2) 应将无缝或直缝焊接钢管用于铺设管道。应将符合国际规范的适当高压软管用于软管连接。

(3) 应为所有非防腐材料制成的部件配备防腐系

统。

7.9.3 设计和结构

应考虑以下要点：

(1) 液压系统的设计和结构应符合认可的规则

（请参阅 ISO 4413 、DIN EN 982 等）。

(2)

对部件进行充分的尺寸测定（例如，泵、管道、阀、驱动器、储压器），以确保所需反应时

间、驱动速度和驱动力。

(3) 在运行期间，液压部件内可能产生压力浮

动，并可能导致疲劳损坏。

(4) 需要明确地分隔独立制动系统的部件和组装

件（请参阅第 2.2.3.4 节）

(5) 液压系统的设计应可确保风机在液压装置没

有压力或出现故障时仍处于安全状态。

(6) 只有在存在液压时，液压驱动器（例如，转子制动装置或叶片变桨系统）才能实现其安全功

能，液压系统的设计应可确保风机在泵或阀发生供

电故障时仍处于安全状态。故障的持续时间应假

定等同于第 2.2.2.13 节第 3 段的故障条件指定的电

网故障持续时间。

(7) 应考虑装置的预期运行天气条件（油/液体粘

度；可能的冷却、加热等）（请参阅第 4.2 节）。

(8) 泄漏情况应不影响系统功能。如果发生泄

漏，应能发现泄漏且风机应能得到相应控制。

(9) 如果驱动器由液压驱动向两个方向移动，则

它们应始终加载“液压载荷”。

(10) 在管道布局中，应考虑部件可能发生相对移

动，并因此使管道产生动态应力。

(11) 应适当保护所有部件，以防受到尺寸测定中

未考虑到的意外载荷损害（例如，人体对管道施加

的重量）。

(12) 应配备足够大的集油槽，以确保液压系统发

生泄漏时，液压用液体不会污染环境，而是流入集

油槽中。

(13) 安装在轮毂上的液压储压器应能满足由轮毂

的旋转运动产生的特殊要求。



第 7章 7.10 传动链动力 IV –第 1部分

第 7-22页 GL 2010

7.10 传动链动力

7.10.1 总则

7.10.1.1 范围

(1) 本节适用于风机传动链的动力分析。分析的目的是使用传动链的详细模拟模型研究主传动链部件的载荷增加共振。在用于确定设计载荷的整体模拟模型中，通常不包括这些共振现象。

(2) 确定设计载荷时（请参阅第 4.3.4.1 节），应适当考虑传动链的动力特性。为此，传动链以理想形式建模，通过具有极少转动质量和扭转弹簧

的系统进行载荷模拟。应在传动链动力评估中表示复杂传动链系统的折减，以及确定的扭转弹簧值、转动质量和可能的阻尼值。

7.10.1.2 实施

(1) 传动链包括从转子到发电机所有力矩传输部件，包括传动链的弹性支座。风场和风机的控制和电气系统不属于考察范围。

(2) 传动链的动力特性主要取决于传动链部件

的质量、惯性和刚度性质。改变传动链配置可能

引起这些性质的改变。因此，如果不同型式的以下部件安装于同一型式的风机中，则必须对传动链

动力进行新的分析：

– 转子叶片

– 主轴

– 齿轮箱

– 弹性齿轮箱和发电机支架

– 发电机联轴器

– 发电机

– 主轴承或齿轮箱轴承型式

(3) 可进行敏感性分析，以确定单个部件对传动链整体动力特性的作用。这样就可通过单独的传动链动力分析减少需要核查的组合数目。

(4) 分析结果为显示与励磁相关的本征频率的坎贝尔图。本征频率的研究应包括每种振型能量分布的分析。当这些结果的评估显示存在潜在共振时，应在时域中进行更详细的研究。应对单个零件局部载荷的增加进行有关承载能力的评估。

(5) 设计载荷模拟模型的假定应与通过传动链的详细模型获取的结果进行对比。

7.10.2 分析方法

(1) 对于动态传动链特性的分析，应采用数值模拟程序（例如，多体方法）。应在频域和/或时域中进行分析。

(2) 对于共振频率的评估，必须采用模态分析。分析需要线性化模型来确定本征频率和振型。在采用非线性化模拟模型时，应考虑足够数量的线性化状态。

(3) 应考虑扭转模态、轴模态和弯曲模态。如果已通过测量验证计算结果，则可使用仅有扭转自

由度的模态。可在齿轮箱试验台上进行样机试验时执行测量。有关详细信息，请参阅附录 7.A 。

(4) 对于共振评估，应考虑励磁。

(5) 对于潜在共振的详细评估，需要对每种振

型进行能量分布分析。其他分析方式应与 GL 商

定。

(6) 分析应涵盖风机从 n 1 到 n 3 的运行范围（请参阅第 2.2.2.6 节）。

(7) 对于潜在共振的详细研究，应在时域中进

行起动模拟（请参阅第 7.A.2.3 节）。

(8) 附录 7.A “传动链动力”说明了有关建模各方面的进一步建议和要求。

7.10.3 文档

(1) 应记录已分析的传动链配置，列出风机型式、电网频率、所有主要部件的型式信息及相关图号。

(2) 应记录所有传动链部件的刚度、质量、惯

性和阻尼值。

(3) 应说明本征频率和相关的励磁频率。附录7.A“传动链动力”中提供了需要考虑的励磁频率的详细列表。

(4) 应在坎贝尔图中将模态分析和励磁频率结合起来。此外，需说明振型和能量分布。

(5) 应将全局载荷假定的传动链模型参数化假定值与从传动链详细模型获取的结果进行对比。

(6) 应通过深入评估潜在共振，对记录的结果进行详细解释。



IV –第 1部分附录 7.A 传动链动力附录 7.A 传动链动力第 7

GL 2010 第 7-23页

附录 7.A 传动链动力

7.A.1 总则

以下内容说明了进行传动链动力分析所需的目

标、型式和范围定义的相关要求和建议，以及

文档的模型化概况和详细信息。分析的必要范

围和模型化的详细程度，取决于具体项目，可

能与此处定义的要求有所不同。

7.A.1.1范围

(1) 此附录的目标是提供使用多体系统等数

值模拟程序对风机传动链进行动力分析的相关

信息和说明。

(2) 其目的是为在模型化和执行分析及解释

结果时选择适当方法提供支持。附录应视为本

指南制定的一般要求的应用相关补充内容（请

参阅第 7.10 节）。

(3) 以下内容主要指使用齿轮箱增加转子转

速的传统传传动链设计。对于使用低速发电机

或其他动力传输方法的传动链，在应用所述内

容时应作必要更改。一般而言，分析包括以下

步骤：

- 将复杂的传动链简化为等效的模型

- 确定需要输入的硬度、质量、惯性和阻尼值

- 设置模拟模型

- 执行分析

- 验证模型

- 评估、评价和记录结果

7.A.2系统模型化

应使用部件制造商提供的技术数据建立模拟模

型。

7.A.2.1模型离散化

(1) 模拟模型应包括所有主要的传动链部件。单个部件划分为由刚体代表的区段。齿轮和轴承可模型化为单体，但建议将轴和转子叶片进行更细的离散化。体之间的相互作用由力单元（例如，弹簧/阻尼单元）模型化。对于轴和复杂零件，建议使用弹性体。表 7.A.1

列出了至少需考虑的主要传动链部件。

(2) 应考虑传动链的所有相关本征频率。

因此，应在模型中包括所有相关的机械性质（质量、惯性、硬度）。

(3) 应调节主要传动链部件的离散化，使其符合相应部件的形状。此外，在对其进行选择时，应注意可识别等于或低于最高励磁频率二次谐波的部件的所有本征频率。应将表

7.A.1 中提供的离散化作为指导。



第 7章附录 7.A 传动链动力 IV –第 1部分

第 7-24页 GL 2010

表 7.A.1主要传动链部件和模型化要求

主要传动链部件部件结构模型化的最低要求部件自由度模型化的最低要求

转子叶片每个叶片最少三个体；

建立使用弹性体

翼弦向和翼面向

轮毂刚体扭转、轴向、弯曲

主轴最少两个刚体；

建议使用弹性体

扭转、轴向、弯曲

低速轴联轴器刚体扭转、轴向、弯曲

齿轮箱体刚体；建议使用弹性体扭转、轴向、弯曲

行星架刚体；建议使用弹性体扭转、轴向、弯曲

齿轮箱轴最少三个刚体；



齿轮箱齿轮刚体扭转、轴向、弯曲

弹性齿轮箱支架连接弹簧阻尼元件平移

制动盘刚体扭转、轴向、弯曲

发电机联轴器最少三个刚体；



发电机转子刚体扭转、轴向、弯曲

发电机外壳刚体扭转、平移

弹性发电机支架弹簧阻尼元件平移

主框架刚体；建议使用弹性体符合部件模型

轴承弹簧阻尼元件建议使用全刚度矩阵



IV –第 1部分附录 7.A 传动链动力第 7章

GL 2010 第 7-25页

(4) 根据励磁机制，应适当选择每个单独部件

自由度 (DOF) 数目的范围。一般应考虑扭转、轴

向和弯曲自由度 (DOF) 。

(5) 仅在通过测量验证计算结果后，才能使用

扭转自由度 (DOF) 模型（请参阅第 7.10.2 节）。

(6) 如果在模型化中使用了弹性体，则在两个模型域中边界条件应一致（例如，有限元法、多体系统）。

7.A.2.2模型输入参数

(1) 模型输入数据应包括部件的质量、惯性和

阻尼值。可通过分析计算或通过测量从 CAD 数据

得出所需的质量和惯性输入数据。复杂零件的弹

性应通过有限元分析、测量或分析公式（如果是简

单的几何形状）确定。

(2) 对于齿轮，应以 ISO 6336-1 方法 B 为依据

或通过测量计算啮合刚度。

(3) 应由轴承供应商提供轴承的刚度性质。应使用全刚度矩阵说明特性。除轴向刚度的非线性特性以外，应考虑耦合项。

(4) 应通过测量或使用文件中的数据（若适用）确定阻尼性质。可通过实际传动链测量进行最终调整。仅应对在风机中会发生阻尼的位置的模型部件应用阻尼。

(5) 如果在时域中执行分析，应考虑因部件刚度和部件惯性值变化导致的励磁源。这至少包括：

– 叶片通过

– 齿啮合刚度变化

– 主要传动链部件（转子、制动盘、联轴器和发

电机转子）失衡

– 控制器（例如，变桨和偏航控制器）的通信频

率

7.A.2.3边界条件

(1) 在频域内选择用于分析的频率范围应足够宽泛，以涵盖表 7.A.2 规定的励磁频率。

(2) 应根据风机的运行范围选择时域模拟的分析范围。

(3) 应充分考虑风机机械和电气部分的相互作用，例如，通过采用发电机的速度控制力矩特性，或通过实施风机的控制器算法。

(4) 为了对传动链应用所有运行条件，合理的程序是通过稳步增加转速进行起动模拟。可在速度或力矩驱动模式中执行起动（请参阅图

7.A.1）。

7.A.2.4检查模型和输入数据

(1) 应全面检查传动链模型化的输入数据是否

存在任何错误。

可通过数据可视化大幅提高数据检查的有效性。

(2) 应通过目测核查（例如，动画）和通过对

模型结果进行合理性检查来审核构成组装传动链模

型的部件的相互连接。对比阻尼和无阻尼本征频

率已证明是查找模型缺陷的有效程序。

(3) 应对模拟模型进行充分验证（例如，通过

评估齿轮箱在试验台上的试运行结果），以确保与

实际传动链相关的合理特性。

7.A.2.5通过测量验证扭转模型

(1) 如果在分析中使用了仅有扭转自由度的模

拟模型，则应通过测量验证计算结果（请参阅第

7.10.2 节）。可在齿轮箱试验台上执行此项工作。

(2) 测量应显示本征频率和力矩特性的可比结

果。

(3) 应通过转速起动执行试验，并覆盖传动链

的运行范围（请参阅图 7.A.1 ）。




第 7-26页 GL 2010

n1

nr

n3

时间

n

图 7.A.1合成起动载荷工况示例




GL 2010 第 7-27页

(4) 需要测量的所需参数包括：输入和转出轴

的力矩和速度，扭转支架三个空间方向和齿轮箱体

其他位置的结构噪音，以获取相关的测量频率。

(5) 测量应显示所有频率，至少达到 500 Hz 。

(6) 应通过齿轮箱所有级的坎贝尔图和瀑布图

说明结果，显示速度、频率和强度之间的相互关

系。

7.A.2.6全局传动链参数的验证

(1) 为了验证在全局载荷假定中使用的传动链

模型参数，应相应分析详细的传动链模型。在大

多数情况中，这些参数是“产生的传动链刚度”和

“发电机转子惯性力矩”。也可通过对比从传动

链详细模型获取的第一本征频率与从全局模拟模型

得出的相应值来执行验证。偏差不可超过 ±5 % 。

(2) 根据模型设置和模拟可能性，允许使用其

他评估技术（若合理）。

7.A.3结果的计算和评估

(1) 对于时域计算，选择的时间范围和取样率

应足够大，以便对于每个转速级别，都可以达到稳

定的状态，且可对 2 n 支持点执行可靠的快速傅里

叶变换 (FFT) 。

选择的 n 应可确保获取适当的分辨力，且可对必要的频率范围进行分析。

(2) 应对转子速度和力矩，以及所有弹簧的载

荷水平等的计算时间序列进行检查，以确保可正确

再现传输比、旋转方向、轴的角位移等。

(3) 应检查结果的合理性。这包括检查本征频

率和振型，以分别查看其大小和开关与类似传动链

布置和经验相比是否靠。

7.A.4扩展评估

(1) 如果分析显示在风机的运行范围内发生共

振等异常，则必须进行扩展评估。可通过采用更

详细的模拟模型（请参阅第 7.A.2.1 节）或通过测

量实际传动链来执行此项工作。

(2) 建议使用传动链模拟模型分析极端载荷工况导致的传动链相关瞬时动态载荷（例如，DLC

1.4、DLC 1.5、DLC 2.2、DLC 9.2；请参阅第 4章）。

7.A.5文档

7.A.5.1总则

(1) 以下内容列出了与风机机械部件认证的传动链动力分析文档有关的正式和内容相关要求。

所需范围可能会与此处的描述有所差异。

(2)

对文档的要求在很大程度上不是按分析方法（MBS、混合方法等）说明。

(3) 从技术和计算角度而言，计算分析的文档应与所有其他文档（例如，部件相关图纸、数据表和风机型式信息）构成统一的整体。

(4) 文档应有明确的标题名称，以及参考和修订号。创建和发布日期应可易于识别。

(5) 文档前部应有整体目录，以反应每种工况的当前修订状态。

(6) 应指示计算的目标、型式（使用的方法和采用的理论）及计算范围。

(7) 应参考风机型式和电网频率配置。需要一份所有主要部件的型式信息，以及相关的组装和单张零件图。

(8) 应根据第 2.2.2.6 节记录用于定义分析范围的风机旋转运行速度范围。

(9) 应根据表 7.A.2 指定相关频率。




第 7-28页 GL 2010

表 7.A.2 指定频率

频率识别符号应分析的顺序

本征频率 f_N1, f_N2, f_N3, … -

励磁频率（轴） f_E1, f_E2, f_E3, … 转子轴：1P、2P、3P、6P

齿轮箱轴：1P、2P

励磁频率（齿轮啮合） f_ZLSS_0, f_ZLSS_1, …,f_ZIMS_0, f_ZIMS_1, …,f_ZHSS_0, f_ZHSS_1, …

基频，一次和二次谐波

7.A.5.2输入数据文档

(1) 应记录在传动链中考虑的所有部件的质量、刚度和阻尼性质。根据选择的模拟方法，可

能无法直接获取上述全部数据。在此情况下，应

与 GL 商定其他形式的文档

(2) 应记录轴和轴承啮合产生的励磁频率及其

谐波，同时参考风机的额定速度。

(3) 应证明代表简化传动链，且用作模拟模型

依据的相似模型（请参阅图 7.A.2 ）。模型应包括所有主要的传动链部件及其相互连接。




GL 2010 第 7-29页

表 7.A.2 一般传动链的相似模型未显示支承元件）

叶片刚度

橡胶衬套

叶片 1

叶片 2

叶片 3

主框架

扭转支架

齿轮箱环形齿轮

轮毂主轴缩紧盘行星架

行星齿轮 1

行星齿轮 2

行星齿轮 3 轴刚度

缩紧配合和行星架刚度

发电机框架

发电机外壳

橡胶衬套

啮合刚度

刚体连接元力元齿轮啮合力元（刚度，阻尼）



第 7章附录 7.A 传动链动力

第 7-30页

7.A.5.4模拟环境和模型文档

以下要求应专门适用于采用多体、有限元或混合方

法进行分析的文档。文档应包含以下数据：

− 使用的程序识别（名称、变体和版本名称；用于预处理、后处理和解决阶段的各种软件包名称（若适用））

− 单独体采用的自由度描述

− 使用的单元描述（例如，刚体、梁单元型式）

− 互连单元（例如，节点、约束、力元）的性质

− 用于励磁机制建模的单元描述

− 柔性体、基础有限元模型和模态缩减程序（若

适用）的描述

− 单独多体系统的求解设置

7.A.5.5结果文档

(1) 应在坎贝尔图中记录线性化系统的本征频率和励磁频率（请参阅图 7.A.3 ）。选择需要分析的频率范围应足够宽泛，以涵盖表 7.A.2 规定的励磁频率。应在表中指示风机的运行速度范围和额定速度。

(2) 为了分析本征频率的励磁性，应在分析中考虑振型和能量分布。应对每一本征频率说明占有动能总量较大比例 (> 20 %) 的部件/体。

(3) 应使用频率响应计算补充通过坎贝尔图和能量分布识别潜在共振的方式。应在频率响应图中记录结果。

(4) 应通过坎贝尔图评估起动的模拟结果，将振幅描述为频率和励磁（例如，转速）的函数。应以两维显示频率和励磁，将振幅显示为色谱。应以这些方式分析所有传动链级。

(5) 使用详细传动链模型计算的“产生的传动链

刚度”和“发电机转子惯性力矩”应与全局负载假定值范围内使用的参数进行对比。也可通过对比从传动链详细模型得出的第一本征频率与从全局模拟模型得出的相应值来执行验证。

(6) 应通过深入评估潜在共振，对记录的结果进行详细解释。

7.A.5.6试验台测量文档

对于试验台试验期间的测量文档，需包括以下内

容：

(1) 试验台设置的描述，包括电动机、发电机、

联轴器和在试验台上安装齿轮箱的详细信息

(2) 转速范围和每分钟转速扫掠的持续时间

(3) 测量设备的描述

(4) 应以坎贝尔图和瀑布图说明结果，显示速

度、频率和强度之间的相互关系。




GL 2010 第 7-31页

图 7.A.3 坎贝尔图

Fi . 7.A.3 Cam bell dia ram

Rotor speed [rpm]

N a t u r a l f r e q u e n c i e s o f W i n d T u r b i n e f N

[ H z ]

E x

c i t a t i o n f r e q u e n c i e s o f d r i v e t r a i n f E [ H z ]

minimum

operating

speed n1

maximum

operating

speed n3

rated

speed nr

转子速度 [rpm]

最高运行速度 n3

额定速度 nr

最低运行速度 n1

传动链励磁频率 f

E [ H z ]

风机固有频率 f

N [ H

z ]



2010版


8 电气安装




GL 2010 第 3页

目录

8.1 应用范围 ............................................................... ............................................................... ................... 8-1

8.1.1 应用 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-1 8.1.2 范围 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-1 8.1.3 标准 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-1 8.1.4 操作和环境条件 .............................................................. ................................................................ ....... 8-1 8.1.5 与电网并联运行 .............................................................. ................................................................ ....... 8-1 8.1.6 独立运行 ............................................................... ............................................................... ................... 8-1 8.1.7 评估文档 ............................................................... ............................................................... ................... 8-2 8.1.7.1 总则 .........................................................................................................................................................8-2 8.1.7.2 旋转电机 .................................................................................................................................................8-2 8.1.7.3 电源变压器 .............................................................................................................................................8-2 8.1.7.4 变频器 .....................................................................................................................................................8-2 8.1.7.5 中压开关设备 .........................................................................................................................................8-3 8.1.7.6 备用电源系统 .........................................................................................................................................8-3 8.1.7.7 低压开关设备、控制装置和配电盘......................................................................................................8-3 8.1.7.8 电缆、电线和附件..................................................................................................................................8-3 8.1.7.9 防雷装置 .................................................................................................................................................8-3

8.2 旋转电机 ............................................................... ............................................................... ................... 8-4 8.2.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-4 8.2.2 发电机额定值 ....................................................... ................................................................ .................. 8-4 8.2.3 辅助电动机额定值........................................................... ............................................................... ........ 8-4 8.2.4 材料 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-4 8.2.5 通风和冷却 ........................................................... ............................................................... ................... 8-4 8.2.6 绕组 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-4 8.2.7 轴承和联轴器 ....................................................... ................................................................ .................. 8-5

8.2.8 发电机试验 ........................................................... ............................................................... ................... 8-5

8.3 电源变压器 ........................................................... ............................................................... ................... 8-7 8.3.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-7 8.3.2 安装 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-7 8.3.3 防护 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-7 8.3.4 干式电源变压器 .............................................................. ................................................................ ....... 8-7 8.3.5 液浸式电源变压器........................................................... ............................................................... ........ 8-8

8.4 变频器 ........................................................ ................................................................ ............................. 8-9 8.4.1 总则 ............................................................ ................................................................ ............................. 8-9 8.4.2 需提供的一般设计和数据......................................................... ............................................................. 8-9

8.4.3 保护设备

............................................................... ............................................................... ................. 8-11 8.4.4 例行试验 ............................................................... ............................................................... ................. 8-12 8.4.5 测量和型式试验 .............................................................. ................................................................ ..... 8-12 8.4.6 安装、试运行和维护....................................................... ............................................................... ...... 8-13 8.4.7 与发电机以外的其他系统连接的变频器........................................................... ................................. 8-13

8.5 中压开关设备 ....................................................... ............................................................... ................. 8-15 8.5.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 8-15 8.5.2 保护措施和试验 .............................................................. ................................................................ ..... 8-15 8.5.3 卸压 ............................................................ ................................................................ ........................... 8-15 8.5.4 SF6 开关设备 ........................................................ ................................................................ ................ 8-15

8.6 备用电源系统 ....................................................... ............................................................... ................. 8-17

8.6.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 8-17 8.6.2 充电设备 ............................................................... ............................................................... ................. 8-17 8.6.3 储能系统 ............................................................... ............................................................... ................. 8-17



第 8章目录 IV –第 1部分

第 4页 GL 2010

8.6.4 备用电源系统的安装和运行................................................................... ............................................. 8-17

8.7 低压开关设备控制装置和配电盘 ................................................................ ................................... 8-18 8.7.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 8-18 8.7.2 防护 .......................................................... ................................................................ ............................. 8-18

8.7.2.1 总则 .......................................................................................................................................................8-18 8.7.2.2 短路 .......................................................................................................................................................8-18 8.7.2.3 过载 .......................................................................................................................................................8-18 8.7.2.4 过电流 ...................................................... ................................................................ ............................. 8-18 8.7.2.5 选择性 ...................................................... ................................................................ ............................. 8-18 8.7.2.6 残余电流 ...............................................................................................................................................8-18 8.7.2.7 备用 .......................................................................................................................................................8-18 8.7.3 开关装置 ............................................................. ............................................................... ................... 8-18 8.7.3.1 总则 .......................................................................................................................................................8-18 8.7.3.2 开关 .......................................................................................................................................................8-19 8.7.3.3 断路器 ...................................................... ................................................................ ............................. 8-19 8.7.3.4 熔断器 ...................................................... ................................................................ ............................. 8-19 8.7.3.5 电动机电路开关 ............................................................ ................................................................ ....... 8-19 8.7.4 配电盘 ...................................................... ................................................................ ............................. 8-19 8.7.4.1 总则 .......................................................................................................................................................8-19 8.7.4.2 防护等级 ...............................................................................................................................................8-19 8.7.4.3 气候 .......................................................................................................................................................8-19 8.7.4.4 试验 .......................................................................................................................................................8-19 8.7.5 电气装置 ............................................................. ............................................................... ................... 8-19 8.7.5.1 端子连接棒 ...........................................................................................................................................8-19 8.7.5.2 导体 .......................................................................................................................................................8-19 8.7.5.3 母线 .......................................................................................................................................................8-19 8.7.6 控制、测量和指示电路........................................................... ............................................................. 8-20 8.7.7 2.1.4 规定的安全相关零件........................................................... ........................................................ 8-20

8.8 电缆电线和附件 ........................................................ ............................................................... ........ 8-21 8.8.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 8-21 8.8.2 电缆、电线和附件的选择....................................................... ............................................................. 8-21 8.8.3 提交用于 A 设计评估的文档 .................................................................. ............................................. 8-21 8.8.4 电缆和电线载荷和保护........................................................... ............................................................. 8-21

8.9 防雷装置 ............................................................. ................................................................ .................. 8-23 8.9.1 总则 .......................................................... ................................................................ ............................. 8-23 8.9.2 基本设计标准 ............................................................... ................................................................ ........ 8-23 8.9.2.1 防雷等级 (LPL).....................................................................................................................................8-23 8.9.2.2 防雷区 (LPZ).........................................................................................................................................8-23 8.9.3 子部件防雷 ......................................................... ............................................................... ................... 8-24

8.9.3.1 转子叶片

...............................................................................................................................................8-24 8.9.3.2 机舱 .......................................................................................................................................................8-25 8.9.3.3 整流罩 ...................................................... ................................................................ ............................. 8-25 8.9.3.4 塔架 .......................................................................................................................................................8-25 8.9.3.5 轴承 .......................................................................................................................................................8-25 8.9.3.6 液压系统 ...............................................................................................................................................8-26 8.9.3.7 旁路系统 ...............................................................................................................................................8-26 8.9.3.8 发电机和齿轮箱的连接........................................................... ............................................................. 8-26

附录 8.A

8.A 用于电气计算和模拟的发电机参数 ................................................................ ................................... 8-29



IV –第 1部分 8.1 应用范围第 8章

GL 2010 第 8-1页

8.1 应用范围

8.1.1 应用

本章的规定适用于电能转化、发电及使用、配电和输电装置，以及位于风机（塔架 /机舱/轮毂）内部或属于风机必要部件的电气和电子控制设备。

8.1.2 范围

第 8 章说明以下相关部件和系统的要求：

– 旋转电机

– 电源变压器

–变频器

– 中压开关设备

– 备用电源系统

– 低压开关设备、控制装置和配电盘，包括第

2.1.4 节所述的安全相关零件

– 电缆、电线和附件

– 防雷装置

8.1.3 标准

(1) 所有电气设备和单个部件应根据列于技术文

档中的认可标准设计。

(2) 应特别注意 IEC 系列 60364“建筑物电气安

装”(Electrical installations of buildings) 中所列的防

护措施。GL 评估限于第 8.7 章中指定的零件。

(3) 应采用 IEC 60071 绝缘配合，但 GL 不会对

其进行全面评估。

8.1.4 操作和环境条件

(1) 所有电气部件设计应符合安装地点的操作和

环境条件。

(2) 应根据第 4.2.4 节的给定值假定外部环境条

件。应考虑每个安装位置的以下全部三种情况，

提交与电气安装位置（至少在轮毂和变频器中）

相关的内部假定温度用于 GL 评估。

- 在最高外界温度下超过额定风速 8 小时

- 超过额定风速运行超过 8 小时后发生网损

- 在最低外界温度下无风超过 8 小时

8.1.5 与电网并联运行

(1) 对于风机的预期电网质量，应使用第 4.2.5 节

中的假定值。风机制造商可能在按第 4.3.3.9 节第 2

段规定描述电网故障情况时给出了详细说明。

(2) 预定用于与电网并联运行的风机需获得电网

运营者的许可。其中一部分可以为相应的电网规

范合规认证 (GCC)。为此，一般应考虑相关电网

运营者的电网规范。可在互联网上的以下网址

http://www.gl-group.com/pdf/IGCC_list.pdf 查看电

网规范列表。

(3) 在某些国家 / 地区（例如，西班牙和德

国），电网规范合规属于法律要求。应参考附录

1.A1 第 2 段德国的相关国家要求。

8.1.6 独立运行

(1) 没有特定数据时，应使用表 8.1.1 中给定的

指导值假定独立运行中的操作条件：

表 8.1.1 独立运行中的允许电压和频率偏差

参数偏差

永久短期

A频率

电压

± 5 %

± 10 %

± 10 % (5 s)

± 20 % (1.5 s)

B 电压 ± 20 %

A：一般

B：蓄电池和变频器

(2) 对于蓄电装置，应在适用范围内遵守第 8.6

章的规定。

注

如果连接的耗电设备适合，则可允许与此指南存在偏差。直流充电发电机应遵守电池充电操作的电压条件。

(3) 强烈建议在载荷工况达到 DLC 9.2 时可能发

生的对称和非对称短路等不同电网故障、两种故

障情况下的频率和电压变化及风力变化和载荷变

化等所有详情。



第 8章 8.1 应用范围 IV –第 1部分

第 8-2页 GL 2010

(4) 应在孤立电网中实施电网频率检测和控制措

施。措施应符合第 8.1.4 节第 1 和第 2 段中的假定

值。

(5) 如果缺少进一步设计要求，则应适用 EN

50160。

(6) 为证明可在孤立电网中运行，风机应在多样

及不断变化的载荷条件下，在高、低风力时运行

100 小时。如果没有触发任何防护，且风机完全没

有超出电网频率、电压、功率因数和电流的设计

值，则试验合格。如有帮助，可使用 IEC 62124

中的适用部分。应提供包括风速和载荷功率数据

的相应报告用于 GL 评估。

8.1.7 评估文档

需提交以下文档供 GL 评估。以下相应章节详细说明了这些文档。

8.1.7.1 总则

a) 第 8.1.4 节第 2 段规定的温度假定值

b) IEC 61082 规定的电气原理图和概略图（先前

称为“单线图”），其中应包括第 2.1.2 节第

1 段第 j 项、第 8.7.3.1 节和第 8.8.1 节第 5 段

要求的数据

c) SRP/CS （控制系统的安全相关零件）的安全

系统电气概略图

d) 需要以下文档以评估电气部件：

– 电气设备的一般功能描述和维护说明

– SRP/CS：第 8.7.7 节规定的进行合理性验证的必要文档

– 包含设计数据和制造商说明的所有重要电气设备（包括使用的传感器和限位开关）

的零件明细表

8.1.7.2 旋转电机

a) 相应机器的相应标牌（请参阅第 8.2.1 节和第

8.2.3 节）

b) 第 7.2.4.5 节第 4、5 段和第 7 段电动变桨距，

第 8.2.2 节第 9 段、第 8.2.3 节第 1 段、第

8.2.6 节第 1 段、第 8.2.7 节第 2 段规定的设计

数据和计算，以及发电机定子和转子的电压

比

c) 第 8.2.2 节第 5 段规定的滤波器设计和计算文

档

d) 第 8.2.2 节第 7 段规定的等效电路图

e) 第 8.2.8 节、第 8.2.2 节第 5 段和第 8.2.6 节第

1 段定义的试验测量报告

f)

维护说明

g) 第 8.2.2 节第 8 段中所述的给定章节规定的文

档（若适用）

h) 如果使用通风机器，则应按第 8.2.5 节第 2 段

规定提交文档用于设计评估。

i) 发电机轴承文档

− 发电机轴承静态额定值

−

根据 ISO 281 修改的额定寿命

− 发电机截面图，指示轴承和转子的安装位

置

− 发电机转子的截面图，指示发电机转子的

轴尺寸、重心和惯性力矩

8.1.7.3 电源变压器

a) 根据第 8.3.1 节第 2 和第 3 段，应提供遵行

IEC 60076-1 (2000-04)“电源变压器 – 第 1 部

分：总则 ” (Power transformers – Part 1:

General) 规定的电源变压器铭牌和型式试验记

录。对于干式电源变压器，请参阅第 8.3.4 节

b) 第 8.3.1 节第 5 段、第 8.3.4 节第 2 段或第 4

段，以及第 8.3.5 节第 1 段规定的描述

c) 第 8.3.2 节第 2 段和第 3 段、第 8.3.3 节、第

8.3.4 节第 3 段规定的设计和试运行文档

8.1.7.4 变频器

a) 第 8.4.1 节第 4 段，第 8.4.2 节第 1 段、第 4

至第 6 段、第 10 和第 20 段，第 8.4.7 节第 2

和第 4 段规定的变频器制造商的声明

b) 第 8.4.2 节第 11 段规定的材料文档

c) 第 8.4.4 节第 4 段和第 8.4.5 节规定的试验报

告

d) 第 8.4.3 节第 10 段规定的计算或测量值

e)

第 8.4.1 节第 4 段，第 8.4.2 节第 3、13、17段和第 18 段，第 8.4.3 节第 6 段和第 11 段规

定的描述



IV –第 1部分 8.1 应用范围第 8章

GL 2010 第 8-3页

f) 第 8.4.6 节规定的手册

g) 第 7.2.4.5 节第 6 段规定的文档（如果在叶片

变桨系统中使用变频器）

8.1.7.5 中压开关设备

a) 第 8.5.1 节第 2 段规定的型式试验

b) 第 8.5.1 节第 3 段规定的铭牌数据

c) 第 8.5.3 节第 4 段规定的图纸和试运行手册

8.1.7.6 备用电源系统

a) 第 8.6.2 节（充电设备）规定的描述

b)

第 8.6.3 节第 3 和第 4 段规定的计算

c) 第 8.6.3 节第 4 段规定的手册

d) 备用电源系统的数据表

8.1.7.7 低压开关设备控制装置和配电盘

a) 应根据第 8.7.1 节第 5 段和第 8.7.4.4 节，分别

提交 IEC 60364-6 和 IEC 60439-1 要求的试验

报告

b)

第 8.7.5.3 节规定的母线强度计算

c) 第 8.7.2.2 节第 3 段和第 4 段规定的发电机与

中压开关设备之间主输电电路短路电流的计

算（例如，针对发电机定子、转子、变频

器、变压器、断路器等）

d) 第 8.7.2.2 节第 5 段规定的开关装置列表

e) 第 8.7.2.2 节第 6 段规定的电弧检测描述

f) 第 8.7.7 节第 3 段规定的其他文档

8.1.7.8 电缆电线和附件

应提交第 8.8.3 节规定的文档。

8.1.7.9 防雷装置

8.1.7.9.1 总则

a) 有关以下项目的描述或图纸：

– 第 8.9.2.2 节第 1 段规定的防雷区和制造

商声明

– 等电位连接带和等电位连接导体及其截面

– 雷电流流经的通路及雷电流的预期比例

– 外部仪器的防雷装置详细信息

– 显示 SPD 及其安装达到的防护等级的图

表（单线图）

– 接地系统图纸（即使未进行有关土木工程

的任何基座评估）。强烈推荐进行有关结

构完整性和土木工程相关的基座评估。

b) 第 8.9.2.1 节第 2 段规定的文档（如果 LPL <

I）

c) 第 8.9.3.9.1 节第 6 段规定的制造商维护计划

8.1.7.9.2 外部防雷装置

a) 第 8.9.3.1 节第 1 段和第 9 段（温升）、第

8.9.3.5 节第 2 段（轴承）和第 8.9.3.7 节第 2

段规定的验证

b) 第 8.9.3.1 节第 8 段（例如，如果使用碳纤

维）规定的高电压和大电流试验，以及第

8.9.3.1 节第 2 段规定的机械转子叶片试验的

试验报告

c) 第 8.9.3.9.3 节第 6 段（防腐）规定的描述

8.1.7.9.3 内部防雷装置

a)

第 8.9.3.9.1 节第 1 段规定的电涌放电器数据表

b) 第 8.9.3.9.1 节第 2 段（SPD 配合）规定的描

述



第 8章 8.2 旋转电机 IV –第 1部分

第 8-4页 GL 2010

8.2 旋转电机

8.2.1 总则

(1) 风机中的电机（发电机、主辅助电机）原则上应符合 IEC 60034 “ 旋转电机 ” (Rotating

electrical machines) 的规定。应通过铭牌上相应的电机制造商声明予以证明。

(2) 应按 IEC 60034-1 第 10.2 款要求提供铭牌上的所有数据。应在每台电机上安置相应铭牌。

8.2.2 发电机额定值

(1) 风机用发电机应设计为可持续运行（IEC

60034-1 规定的工作制类型 S1）。其他工作制类

型应与 GL 提前议定。

(2) 发电机铭牌标示的额定功率可能不同于第

2.2.2.7 节第 1 段定义的风机总额定功率 Pr 。只要发电机试验的试验报告显示符合设计的工作制类型 S1 和绝缘等级，以及发电机在功率为 Pr 时运行的能力，即可接受这种情况。

(3) 发电机的额定速度应考虑变频器额定值。变频器系统电压和相应的电压试验水平也取决于最高速度 nmax。请参阅第 8.4.2 节第 7 段的详细内容。

(4) 发电机的绝缘系统（例如，转子、轴承）必须支持电压峰值。最大电压变化率 (dU/dt) 应符合变频器系统产生的最大值。

(5) 如果发电机使用了变频器系统，则应采用特

定方法限制轴承电流和轴电压。这将采取综合使

用接地系统、变频器滤波器和轴承绝缘的形式。

应提交轴电流和电压的相应计算和测量值用于评

估（请参阅第 8.4.2 节第 18 段和第 8.4.5 节第 7

段）。计算应给出轴电压和轴承电流之间的关

系，以及轴承电流测量值。

(6)

如果在发电机转子侧使用了变频器系统，则发电机应装配用于轴接地的滑环。用于轴接地的滑环应安装在发电机转子的非驱动端 (NDE) 或两侧。

(7) 应提交包括发电机参数的等效电路图用于设计评估（请参阅附录 8.A）。

(8) 如果同步发电机装配了用于短路限制的装置或其他措施，则应分析产生的电磁力矩 (M) 以显示其功能和效率。在这种情况下，如果同步发电机使用了单独的励磁系统，则应提交 IEC 60034-

16-3（图 1）规定的参数用于评估。

注

有关确定产生的电磁力矩 (M) 的详细信息，请参阅第 4章附录 4.C 。

(9) 应提供发电机转子的平衡质量等级（按 ISO

1940-1 规定）用于评估。

8.2.3 辅助电动机额定值

(1) 电动机应按预期运行时间和温度设计。应按

IEC 60034 第 1 部分“额定值和性能”(Rating and

Performance) 或按同等规范的指定说明设计的工作

制类型。

(2) 辅助电动机（例如，变桨距电机）的额定力矩 (Mn) 和等效力矩应符合相应的载荷计算。

(3) 对于变桨距电机，另请参阅第 7.2.4.5 节。

8.2.4 材料

(1) 电机的构造材料应适合预期的环境条件；应

特别注意海洋大气的腐蚀影响。如果使用了充分

的涂层或镀层保护，则可使用不适合海洋大气的

材料。

(2) 如果使用塑料制造外壳、接线盒和扇风机风

轮，则应使用适合低温的材料。

8.2.5 通风和冷却

(1) 风机电机最好设计为全封闭式。输出功率超过 50 kW 的电机应装配排水孔，以防冷凝水聚集。

(2) 如果电机设计为可防带有水汽、油雾和尘土

的进入空气，或进入空气中不含上述物质，则可

使用通风机器。应提供相应证明用于评估。

(3) 应以适当方式监测发电机的冷却回路。

8.2.6 绕组

(1) 在与提供的保护装置配合使用时，电机应可承受发生短路时的预期热应力和动态应力。发电机制造商应提供一份发电机短路试验的测量报告或/和包括模型描述的满载计算。进行试验时，无

需使用原装保护装置。应试验最坏情况；请参阅附录 4.C。至少应说明以下结果值：发电机轴的短路力矩、转子和定子的短路电流、短路期间的绕



IV –第 1部分 8.2 旋转电机第 8章

GL 2010 第 8-5页

组温度、在故障运行期间由于气隙或线圈端机械变形而焊接气隙导致停机的最大短路持续时间。

(2) 电机的设计和构造应可确保不论运行时间多长，都不会超出绝缘等级的允许超温。应将 IEC

60034-1 中列示的值用作指导值。

(3) 如果监测绕组温度是否超过限值，则应使用热敏电阻或等效传感器。不适合使用带双金属元件的热过电流继电器。

8.2.7 轴承和联轴器

(1) 应按第 7.3 节规定进行轴承验证。

(2) 为避免损坏轴承，必须确保没有有害电流流经轴承和轴，并且使用绝缘型联轴器。

电机轴承的轴承电流密度 J 应小于 0.1 A/mm2。应提供相应计算用于评估。

(3) 应以适当方式监测轴承温度。应使用热敏电阻或等效传感器。

8.2.8 发电机试验

(1) 风机的发电机型式应按 IEC 60034-1“旋转电机”(Rotating electrical machines) 的规定进行热试验和性能试验。应由非生产或设计人员执行测量。

(2) 如果电机配备变频器运行，则在下列型式试验中应考虑额外谐波导致的升温：

– 应在试验中采用通常在风机设计文档中定义的电压和功率因数最坏情况操作条件。这指的是在电容功率因数最大时的最低容许操作电压和电流。

– 进行电机热性能试验时，应同时按最坏情况运行条件运行风机中使用的变频器。

– 如果由于技术原因，不能以上述条件进行热

性能试验，则允许以计算替代。应提供方法

和相应计算用于评估（例如， IEC 60034-

29）。

(3) 应对风机使用的每种发电机型式进行 IEC

60034-1 第 9.7 款规定的超速试验：

–时间为 2 分钟

– 采用最高速度，取以下两值之中最高者：IEC

60034-1 表 18 的规定（基于本 GL 指南第

2.2.2.6 节第 1 段定义的最大额定速度 n3），

或采用第 2.2.2.6 节第 6 段定义的 nmax。另请

参阅第 8.2.2 节第 3 段中的额定速度。

– 在超速试验前后进行振动测量（根据 IEC

60034-14）

− 作为替代方法，也可在平衡时执行超速试验

（在平衡机器上超速运行前后进行平衡试

验）。

(4) 在生产期间应按 IEC 60034-1 第 9.1 款给

定的最小范围执行例行试验。

(5) 此外，应根据第 3 段至少每 10 台发电机执行一次例行试验/超速试验。

注

通常需要根据电网规范等地方规定扩展功率因素和电压的操作范围。这些规定会对风机设计产生影响，因此必须在设计早期予以考虑。



IV –第 1部分 8.3 电源变压器第 8章

GL 2010 第 8-7页

8.3 电源变压器

8.3.1 总则

(1)

电源变压器日益集成到风机中。如果是这种情况，并且如果在塔架或风机机舱中安装了表观功

率大于 100 kVA 的电源变压器，则此类电源变压器

在评估范围内，并且应达到下面所列的要求。如果

电源变压器安装于风机外，则不在评估范围内。

(2) 变压器应符合最新版国际标准系列 IEC

60076。应通过至少包含以下试验的型式试验记录

对此予以验证：

– 温升试验

–介质型式试验

– （干式变压器雷电冲击试验）

这些试验的试验条件和结果将受到评估，且应符合

IEC 60076 的要求。

(3) 铭牌上说明的数据和信息应符合 IEC 60076

的要求。应在每台变压器上安置相应铭牌。

(4) 如果提供了带有扇风机的其他风冷设备，则

应显示包括和不包括扇风机的额定功率。

(5)

电源变压器的设计和构造应可确保不论运行

时间多长，都不会超出耐热等级的允许超温范围。

根据风机设计，变压器可能配备变频器运行。在温

升试验中应考虑额外谐波导致的升温，例如，通过

遵行第 8.3.1 节第 2 段及 IEC 61378-1 来做到这点。

8.3.2 安装

(1) 电源变压器应安装在可锁闭的单独空间内，

仅可由授权人员进入该空间。电源变压器的安装位

置应可充分冷却。应仅可在关闭电源变压器后才可

进入变压器空间。

(2) 对于采用灌封或绝缘设计的电源变压器，可

不遵行第 8.3.2 节第 1 段规定，但需在每种情况下

获得 GL 认可。

(3) 应在设计和试运行文档中指定和包括电源变压器电缆接线端子的紧固力矩；另请参阅第 8.7.5.1

节第 1 段。

(4) 与其他位置相比，安装于风机内的电源变压器需承受更大程度的振动。应在变压器设计和安装时考虑这点。应提供变压器制造商有关变压器能否

在风机内运行的确认文件用于认证。

注

将内部装有电源变压器的风机架设至塔架或机舱时，需考虑相关国家规定。例如，在德国，应参考

VDE 0101。但是，这不属于 GL评估范围。

8.3.3 防护

(1) 应保护电源变压器不受短路和过载损害。

(2) 应可在各侧关闭电源变压器。如果可在多侧

施加电压，则在安装时应配备允许在各侧分离此设

备的装置。

(3) 电源变压器应安装温度监测装置。

(4) 应保护变压器不受瞬态过压和绝缘的电场强

度损害。

8.3.4 干式电源变压器

(1) 除第 8.3.1 节第 2 段外，设计还应遵行 IEC

60076-11“干式变压器”(Dry-type transformers) 的规定。

(2) 变压器应可承受风机内的条件而不会加速老

化，包括所有变压器端子绝缘在内的电气绝缘系统

EIS 也不会加速削弱，以防变压器导致失火。这些条件包括：

– 可能会与 EIS 接触的来自外界的含盐（和/或

湿）空气

– 在变压器外壳内产生的水分、尘土、煤粉聚集

和闸衬片对 EIS 造成的污染

– 振动

注最好对变压器（包括变压器端子和接线端

子）使用 IP 55 防护等级。应相应实施变压器冷却

措施，同时考虑可能产生的冷凝（请参阅第

2.3.2.17节）。

(3) 电源变压器应可自熄。防火等级按 IEC

60076-11 规定（若适用）应为 F1。

(4) 如果未按 IP 55 或更高防护等级设计电源变压

器，则应达到以下一项要求：

– 变压器外壳（包括任何内部冷却系统）应设计为 IP 55 或更高防护等级。

–定期清洁 EIS 表面（的盐和尘土），清洁的方式和频率应使 EIS 达到足够的表面电阻，以保持电气完整性



第 8章 8.3 电源变压器 IV –第 1部分

第 8-8页 GL 2010

– 提高 EIS 表面绝缘等级，以耐受表面电阻固定且很低的永久接地绝缘表面

注

如果 EIS 上的污染和 / 或冷凝水持久地降低电气表面

电阻，则执行 IEC 60076-11 规定的试验 E2 和 C2

并不能满足要求。

8.3.5 液浸式电源变压器

(1) 液浸式电源变压器应配备收集装置，以允许

适当处理液体。

(2)

液浸式电源变压器应配备液体脱气保护装置。

(3) 应监测液体温度。应可在达到最大允许温度

前启动警报。达到温度限值时，应断开变压器。

(4) 应监测灌装液位。



IV –第 1部分 8.4 变频器第 8章

GL 2010 第 8-9页

8.4 变频器

8.4.1 总则

(1) 变频器属于 IEC 62477-1（有关本节所指的此 IEC 的条款和分条款，应适用 2010 年 1 月 22

日颁布的名为 22/168/CDV:2010 的 CDV 版 IEC）定义的功率半导体变换系统 (PSCS)。变频器通常成对使用：一台与旋转电机连接，另一台与内部电网连接。两台变频器由直流总线互连，由电力电容器支持。相应地，应考虑使用机侧变换器和电网侧变换器。电网侧和机侧变换器可设计为平行模块或单一模块。

(2) 第 8.4.1 至 8.4.6 节适用于风机中与发电机搭

配使用的主变频器。与其他系统搭配使用时，仅适用第 8.4.7 节。

(3) 对于电压高于 1000 V AC 或 1500 V DC 的变频器，应适用 IEC 61800-4。

(4) 应根据电磁抗扰性要求和电磁辐射要求（EMC 电磁兼容性）设计电力电子器件。IEC

61800-3 中说明了相关的 EMC 要求。

变频器制造商应评估结果，证明达到 EMC 要求。应由变频器制造商作出相关声明。应提供声明用于

GL评估。

基于有关 EMC 的试验结果，变频器制造商应要求必须在安装或组装期间执行相应措施。变频器制造商应至少详细定义连接电缆的护套。GL 将对此进行验证，以证明生产和架设过程中设计相关要求的实施 (IPE)。

(5) 根据第 4.5.4.3 节第 3 段，变频器或其控制

系统可适用于载荷相关控制和安全系统功能 (LRF)

试验。需提供的般设计和数据

(1)

应根据 IEC 62477-1 第 4.4.6.3 款“保护接地导体 ”(protective earthing conductor) 设计保护接地。应使用变频器制造商的相关确认文件执行评估。GL 将在变频器制造商车间的 IPE 中对此进行验证。IEC 62477-1 第 6.3.6.3 款“保护接地导体电流”(protective earthing conductor current) 中说明了最低要求。

(2) 应根据 IEC 62477-1 第 4.4.6.2.2 款“保护连接额定值”(rating of protective bonding) 设计保护

连接，并且由变频器制造商根据第 5.2.3.11 款“保

护连接试验、型式试验和例行试验” (protective bonding tests, type test and routine test) 进行试验。GL 评估将基于设计评估期间的相应试验报告进行。将在变频器制造商车间的 IPE 期间检查实施情况。

(3) 变频器制造商应提供 IEC 62477-1 第 6.3.5

款“供电导线型式、尺寸、电缆数量等”(power

conductor type, size, amount of cables etc.) 定义的变频器与风机之间连接的相关设计以进行 GL 评估。将由 GL 在风机制造商车间的 IPE 期间核查实施情况。

(4)

变频器制造商应说明变频器设计的污染等级。

表 8.4.1 污染等级定义

污染等

级描述

1无污染，或仅发生干燥的非导电污

染。污染无影响。

2通常，仅发生非导电污染。但是，预

期有时会发生冷凝导致的暂时导电。

3

发生导电污染，或发生干燥的非导电

污染，但由于预期会发生冷凝而将变

得导电。

4污染由于导电尘土或雨雪等持续导

电。

(5) 应根据 IEC 60721 提供环境条件的声明和定

义。IEC 62477-1 第 4.9.1 款提供了指导和最低文

档范围。

(6)

应根据 IEC 62477-1 评价绝缘设计。为此，应定义和试验主电路的冲击耐压和暂时过电压。

应根据 IEC 62477-1 第 4.4.7.1.5 款：“绝缘电压”

(insulation voltages) 表 10 确定冲击耐压和暂时过

电压。为此，必须定义系统电压。

(7) 机侧变换器的系统电压不应低于根据本指南

第 2.2.2.6 节在最高可能速度 nmax 时，或根据本

指南第 2.2.2.6 节，发电机在风速高于 vin 时连接



第 8章 8.4 变频器 IV –第 1部分

第 8-10页 GL 2010

产生的最低速度时（取两者之中速度最大的），

相间最大无载电压的均根方值。

(8) 变频器制造商应根据 IEC 62477-1 第

4.4.7.1.6.1 款确定并提供电网侧变换器的系统电压

以进行设计评估。

(9) 对于 IEC 62477-1 规定的过电压类别，机侧

变换器应为 OVC IV，电网侧变换器应为 OVC

III。

(10) 应分别根据 IEC 62477-1 第 4.4.7.4 款和 IEC

62477-1 第 4.4.7.5 款设计间隙距离和爬电距离。

应在由变频器制造商提交的相应声明中予以记

录。声明应包含以下信息：

–IEC 62477-1 第 4.4.7.5.1 款和 IEC 60112 第 6.2

款规定的变频器内所有主电路零件的 CTI（相

比漏电起痕指数）

– 表 1 规定的污染等级

– 列出使用的电气原理图，包括其最新版本日

期

– 安装方法详细信息，例如， “ 印刷电路板

(PWB)”

(11) 对于大功率电路、母线和线圈，应使用具有

IEC 62477-1 第 4.4.7.8 款规定的实证性能的固体绝

缘材料。应提交相应文档进行设计评估，并由 GL

在 IPE 中核查。

(12) 在使用插头或无需使用工具即可断开连接的

类似装置的情况下，并且为了防止拨出上述装置

导致导体（例如，插脚）暴露，放电时间不应超

过 1 秒，否则，应至少根据 IPXXB 为此类导体提

供直接接触防护。如果既不能实现 1 秒放电时

间，也不能提供最低 IPXXB 防护，则应采用带有适当警告的断路装置替代。

(13) 应描述和提供冷却原理以进行设计评估。

(14) 冷却应符合 IEC 62477-1 第 4.7.2.2 款“冷却

剂”(coolant) 的规定。

(15) 如果冷却剂是有意与带电零件（例如，未接

地的散热器）接触，则应持续监测和控制冷却剂

的导电性，以避免危险电流流经冷却剂。

(16) 主功率流端子与电线离开端子后导向的障碍

之间的距离应至少应达到表 2 指定的值，合规情

况将由 IPE 检查。

表 8.4.2 从端子到外壳之间的电线弯曲空间

端子到外壳之间的最小弯曲空间

mm

每端子电线数

电线尺寸

mm2

1 2 3

10 – 16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

300

350

400

450

40

50

65

125

150

180

205

255

305

305

355

355

455

455

-

-

-

125

150

180

205

255

305

305

405

405

485

485

-

-

-

180

190

205

230

280

330

380

455

510

560

610

(17) 如果使用直流斩波器将过剩能量转换为热

量（例如，为了减少机械载荷），则应提供设计

描述，以进行 A 设计评估。至少应说明以下详细

信息：最大功率和全功率时的最长运行时间、要

设置的电阻范围、全功率最长时间运行后的冷却

时间，以及冷却原理。应说明所有触发值和触发

情况。

(18) 应分析流经发电机轴承和发电机轴的电流，

并描述可能的通路。分析时应考虑来自变频器的

测量轴电流和漏电流，测量在发电机和变频器接

头发热型式试验期间进行（请参阅第 8.4.5 节第 7

段、第 8.2.8 节第 1 和第 2 段）。



第 8章 8.4 变频器 IV –第 1部分

第 8-12页 GL 2010

(10) GL 将在核查变频器和相关电路图时检查是

否符合第 8.4.3 节第 8 和第 9 段规定，并考虑在任

一位置使用任何双位开关断开连接，以及在变频

器或监控中不运行周期耗电装置和部件的可能

性。

应提交相应计算进行设计评估。

如果不能精确计算电容器放电时间，则应由认可

实验室测量放电时间，且应提交报告用于设计评

估。

(11) 如果使用撬棒保护变频器不受发电机转子内

的过量电流或电压损害，则应提供设计描述以进

行 A 设计评估。至少应说明触发值、电阻和最长

运行时间，以及最长运行时间后的最短冷却时

间。

注

如果工况 DLC 9.2（请参阅第 4.3.3.9 节第 2 段）

视为足够，则应在执行风机级测量，以验证载荷

计算。

8.4.4 例行试验

(1) 每台变频器均应在生产后进行例行试验。生

产中的例行试验应至少包括以下项目：

–冷却系统的紧固度，风冷式变频器除外

– 电压波形和相位角的合理性检查

– 直流电容器的预载荷和放电

– 电网同步试验，以及最好执行

– 发热试验，显示运行冷却系统时功率半导体

的适当耐热性能

(2) 变频器例行试验应由 GL 在 IPE 期间见证。

(3) 应根据 IEC 62477-1 第 5.2.3.11.3 款测量保

护连接阻抗。应在例行测试中执行此项测量。试

验结果应符合 IEC 62477-1 第 5.2.3.11.1.2 款的要

求。如果结果不符合上述要求，则在以下情况下

可允许例外：

变频器由变频器制造商完全组装在封闭的配电盘

内，并通过多种方式（例如，通过两条或更多条

保护连接电缆）与风机的保护接地系统连接。

(4) 应提供一台变频器样机（进行评估的型式或

类似型式）的例行试验报告进行设计评估；应提

供工作说明，并在变频器生产厂 IPE 期间核查工

作说明。

8.4.5 测量和型式试验

(1) 应执行变频器型式试验，以验证此部件的设

计假定值。应由非生产或设计人员执行测量。试

验地点通常为变频器或发电机工厂。

应提交以下试验报告进行 A 设计评估。

(2) 应根据第 8.4.2 节第 2 段（保护连接试验，

型式试验）进行保护连接设计试验。

(3) 应根据 IEC 62477-1 第 4.4.6.4.2 款“保护接

地导体发生故障时的漏电流”(touch current in case

of failure of protective earthing conductor) 确定保护

接地导体中的漏电流，并根据第 5.2.3.7 节“漏电

流测量”(touch current measurement) 测量。应提

交报告进行设计评估。

(4) 必须根据 IEC 62477-1 的以下分条款提交成

功试验的试验报告以进行设计评估：4.4.7.8.3.4

“合规”(compliance)；5.2.3.2“脉冲电压试验”

(impulse voltage test)；5.2.3.4“交流或直流电压试

验”(A.C. or D.C. voltage test) ；5.2.3.5“局部放电

试验”(partial discharge test)。在评估和 IPE 期

间，应将试验的硬件与风机中使用的硬件进行比

较。

(5) 应按以下顺序一个紧接一个地执行型式试

验：首先是热运行，然后是电压试验，最后是局

部放电试验。

(6) 如果使用非空气冷却剂，则应分别根据 IEC

62477-1 第 5.2.7 款和第 5.2.4.9.4 款执行液静压力

和冷却剂丧失试验，并且应提交报告进行设计评

估。

(7) 应根据 IEC 62477-1 第 5.2.3.10 款对接受评

估的发电机型式以工作温度最高的运行模式执行

温升试验（另请参阅第 8.2.8 节第 1 和第 2 段）。

应描述该运行模式，至少说明频率、电压和电

流。应对发电机和所有相关滤波器执行试验。



IV –第 1部分 8.4 变频器第 8章

GL 2010 第 8-13页

应遵行 IEC 62477-1 第 4.6.4.1 款和表 14“内部材

料和部件的最大测量总温度”(maximum measured

total temperatures for internal materials and

components)。

在温升试验期间，还应测量第 8.4.5 节第 8、9、10、11 段和第 8.4.2 节第 18 段指定的参数。应提

交相应试验报告进行设计评估。

(8) 应在正常运行期间对该型式的机侧和电网侧

变换器测量最大电压陡度（请参阅第 8.4.2 节第 19

段），在测量报告中说明并提交测量结果以进行

设计评估。应对使用的滤波器执行测量。应在测

量报告中说明滤波器额定值。

(9) 应在通过阻止扇风机、鼓风电动机或电动机

转动造成单一故障，使其中之一或全部不能运行的情况下，以额定载荷运行配备强制冷却设备的

变频器。应执行上述方式，直至可见变频器有所

反应。应报告变频器冷却系统的反应和产生的温

度。

(10) 应在发电机和变频器之间测量以下值：

– 电流均方根值

– 按与 IEC 61400-21 第 2 版第 7.4 款“电流谐

波、间谐波和较高频率部件 ” (Current

harmonics, interharmonics and higher frequencycomponents) 类似的方式测量频率高于 50 赫兹

的电流（注释：之所以说“类似”，是因为

第 21 部分适用于风机整体）

– 机侧变换器的最大可能电流

– 直流总线的电压

(11) 应根据 IEC 62477-1 第 4.9 和 5.2.6.4 款执

行振动试验；应提交试验报告和试验规范进行设

计评估。

8.4.6 安装试运行和维护

(1) 手册应至少包含 IEC 62477-1 第 6.3.7 款有

关试运行的要求和第 6.5 款有关维护的要求。

(2) 应根据 IEC 62477-1 第 6 款在铭牌上及在手

册中给出标记和数据范围。

(3) 如果不能满足第 8.4.3 节第 8 或第 9 段的要

求，则应在外壳上的显眼位置、电容防护层或在

接近相关电容的点（取决于构造）上放置警告符

号 ISO 7010-W001（请参阅 IEC 62477-1 附录 C）

和放电时间指示（例如，45 秒钟、5 分钟）。应

在手册中解释符号，并说明电容在变频器断电后所需的放电时间。

8.4.7 与发电机以外的其他系统连接的变频器

(1)

本小节适用于风机内除主发电机系统以外的所有变频器应用。

(2) 对于驱动直流电压供电旋转电机的变频

器，应根据 IEC 61800-1 第 8 款“产品信息”

(product information) 提供铭牌和相应规范，以及

最大电压变化率 dV/dt (kV/μs)。

(3) 应验证第 8.2.3 节规定的规范与变频器连

接的相应部件是否匹配。

(4) 对于驱动交流电压供电旋转电机的变频

器，应根据 IEC 61800-2 第 8 款“产品信息”

(product information) 提供铭牌和相应规范，以及最大电压变化率 dV/dt (kV/μs)。

(5) 对于用于转子叶片变桨的 PSCS，另请参

阅第 7.2.4.5 节。



IV –第 1部分 8.5 中压开关设备第 8章

GL 2010 第 8-15页

8.5 中压开关设备

8.5.1 总则

(1) 中压设备日益集成到风机中。如果是这种情况，并且如果在塔架或风机机舱中安装了中压设备，则此类设备在评估范围内，并且应达到下面所列的要求。如果中压设备安装于机舱和塔架外部（即位于变电站内），则不在评估范围内。

(2) 中压开关设备应符合国际标准系列 IEC

62271。应通过至少包含以下试验的型式试验记录

对此予以验证：

– 介质试验

– 短时耐受电流和峰值耐受电流试验

– 内部故障

将在考虑试验条件的情况下评估试验报告，并且

将评估试验结果；这些均应符合 IEC 62271 的要

求。此外，应遵行第 8.5.2 节第 2 段的规定。

(3) 铭牌上的信息应符合 IEC 62271 规定。应在

每台开关设备上安置相应铭牌。

8.5.2 保护措施和试验

(1) 应在防止异物和水侵入的必要保护措施以

外，单独提供保护措施，以最大程度减少电击和

内部电弧造成的人身伤害风险。

(2)

根据 IEC 62271，仅符合 IAC 要求的中压开关设备才能安装在风机内部。应施加与使用的相

应开关设备型式的额定短时耐受电流同样大的试

验电流。

(3) 应根据使用的开关设备的 IAC 可接触性型

式在塔架或机舱内安装开关设备。

(4)

如果开关设备安装于风机内可锁闭非可燃的单独空间内，则可允许例外。仅允许在关闭风机

后进入该空间。

8.5.3 卸压

(1) 如果通过卸压片释放配电盘内的内部电弧产

生的气体压力，则安装空间应符合开关设备制造

商的规定且应具备足够的容量。应采取适当措

施，以确保空间内产生的过压限于可接受的生理

限值。在安装空间的结构设计中应考虑上述过压情况。

(2) 如果配电盘的设计使得内部电弧导致的气体

压力同时也（或仅）向下释放，则底板构造应可

承受释放的压力。应注意确保底板下的空间具备

足够容量，可以容纳内部电弧气体的扩张。

(3) 危险区域内不允许存在可燃材料和低电压电

缆。

(4) 应提供适当的图纸和试运行手册，以验证安

装是否适当。

8.5.4 SF6开关设备

SF6 开关设备仅可安装在通风良好的空间内。

注

应考虑到 SF6 比空气重，且产生内部电弧时的逸出气体具有毒性和腐蚀性。

应参考国家规定，例如，在德国，参考 BGFE

（精密机械和电工技术职业协会）制定的 BGV A8

和 BGI 753。但是，这不属于 GL评估范围。



IV –第 1部分 8.6 备用电源系统第 8章

GL 2010 第 8-17页

8.6 备用电源系统

8.6.1 总则

(1) 本节考察的备用电源系统是由充电设备和储

能系统组成的功能设备。它包括作为安全系统和其

他应急耗电设备的独立电源安装的备用电源系统。

(2) 本节范围内的备用电源系统在设计时应考虑

第 2.2.2.12、2.2.2.13、2.2.3.4.5、4.3.3.1、4.3.3.9 节

描述的内部或外部电源故障，以及与 DLC 9.2 相关

的一般情况。

8.6.2 充电设备

(1)

仅可使用自动充电器，充电特性已根据储能系统类型（例如，特殊电池型式等）作出调整。应

提交相应描述以供 GL 评估。

(2) 应通过自动充电器调节或在必要时通过可开

启的甩载荷防止过量充电。应提交相应描述以供

GL 评估。

(3) 如果在进行充电时对耗电设备供电，则即使

在升压充电期间，最高充电电压也不可超过电池额

定电压的 120 %。应在提交用于 GL 评估的描述中

说明自动充电器的充电电压。

(4) 充电设备在输入和输出侧均应配备自身的短

路和过电流保护设备。

8.6.3 储能系统

(1) 对于备用电源系统的储能系统的额定值，应

考虑根据第 8.1.7.1 节第 a) 项提供的内部环境条

件、根据第 4.2.4 节提供的外部环境条件和为第 4.3

节载荷工况定义所作的假定。

(2) 对于旨在用于制动系统的备用电源系统的储

能系统额定值，应参考第 2.2.3.4.5 节。

(3) 应基于计算证明备用电源系统的储能系统额定值是否适当。应在计算中说明所有设计限值（例如，最大载荷电流、温度限值、放电限值等），并提供给 GL 进行评估。

(4) 电池、投切电容器组或储能系统使用的其他

技术应可允许足够次数的充电/放电循环。应提供

包括假定和计算在内的设计生命周期用于 GL 评

估。应在风机手册中定义交换间隔。

(5) 应在储能系统的外壳上放置警告标志，说明

交流电压高于 60 V 以及电池可能导致的危险（若

适用）。

8.6.4 备用电源系统的安装和运行

(1) 备用电源系统外壳应至少提供 IP 54 等级防

护，并且如果内含电池且有脱气风险，则应通风良

好。

(2) 安装备用电源系统时应注意可使它们在维护

工作期间让人接近。

(3) 应监测备用电源系统的能量和是否正常运

行。如果用于制动系统，则请参阅第 2.2.3.4.5 节和

2.3.2.11 节。

(4) 如果在储能系统中使用了投切电容器组，则

应监测电容器组的局部电压，而不是整体电压。在

监测期间不可进行充电作业。



第 8章 8.7 低压开关设备、控制装置和配电盘 IV –第 1部分

第 8-18页 GL 2010

8.7 低压开关设备控制装置和配电盘

8.7.1 总则

(1) 本节要求适用于工作电压最高达 1000 V AC 或

1500 V DC 的低压开关设备和控制装置组件。

(2) 带有或不带外壳的固定或可移动配电盘应符

合标准 IEC 60439-1“低压开关设备和控制装置组

件 ” (Low-voltage switchgear and controlgear

assemblies) 的规定。

(3) 应保护电气装置的所有部件不受过载和短路

损害。

(4) 应根据相应的电路图对所有设备、仪器和工

作元件（例如，传感器、限位开关）贴示固定标

记。

(5) 完成设备验证后，应根据 IEC 60364-6 提供

初期报告。

8.7.2 防护

8.7.2.1 总则

应对所有线路导线提供过载和短路保护。

8.7.2.2 短路

(1) 用于提供短路保护的所有断路器的额定分断

能力，不应低于设备点的最大可能短路电流。

(2) 应计算主电路的短路电流。

(3) 短路计算应考虑系统评估必要的所有可能短

路。至少至核查以下型式的短路：

- 发电机转子和定子端子短路（永磁体转子除

外）

- 主母线短路

应提交用于短路电流计算的所有数据。

(4) 应根据 EN 60909 确定以下值：

- 峰值短路电流 i p

- 起始对称短路电流 (I k ”)

(5)

短路电流计算应附一份建议的开关设备及其特性数据的列表。应说明开关设备的额定闭合能

力、额定分断能力和利用类别。

(6) 建议进行电弧检测和电气值检测。

8.7.2.3 过载

应根据电缆或电路的额定电流选择过载保护装置。

8.7.2.4 过电流

(1) 过电流保护装置的电流时间特性应与受保护

的系统部件及选择性要求兼容。

(2) 应根据连接设备的额定电流 In 确定整个电路

（开关设备、配电盘接线、供电电缆和设备）的过

电流保护。在使用成组供电电缆的情况下，应根据

测定的总额定电流进行保护设计。

8.7.2.5 选择性

主要设备的短路保护应具有选择性，应确保距故障最近的开关装置可断开缺陷电路。

8.7.2.6 残余电流

应为插座提供额定电流最高 32 A 的维护用残余电流保护装置 (RCD)。

8.7.2.7 备用

应使用具有足够分断能力的备用熔断器保护闭合/

分断能力低于预期最大短路电流的断路器。

8.7.3 开关装置

8.7.3.1 总则

(1) 应由制造商说明开关设备的闭合和分断能

力，并将其记入评估文档。

(2) 应说明熔断器的额定电流值。应在电路图中

说明可调保护设备的设定值，并在设备上固定标

记。

(3) 三相电路中的开关和断路器应可同时断开所

有相位。



IV –第 1部分 8.7 低压开关设备控制装置和配电盘第 8章

GL 2010 第 8-19页

8.7.3.2 开关

应至少根据备用熔断器的额定电流确定开关的额定值。

8.7.3.3 断路器

(1) 断路器的额定闭合能力应不低于可能在设备

点产生的最大不对称短路电流。

(2) 应在标度或临近的固定标牌上永久标记可调

保护装置的设定值。

(3) 在电源变压器的低压侧断路器发生故障时，

中压开关设备应可跳闸。

8.7.3.4 熔断器

(1) 熔断片应配有密闭的熔化空间。

(2) 用于过载保护的熔断器，应仅可在最高额定

电流 315 A 的情况下使用。

8.7.3.5 电动机电路开关

(1) 应对额定功率超过 1 kW 的电动机单独提供

过载和短路保护。

(2) 无论额定功率如何，所有电动机均应由适当

的短路保护装置提供保护。

8.7.4 配电盘

8.7.4.1 总则

(1) 应对安装于配电盘门上的电压超过 50 V 的

电气部件提供意外接触防护。此类门应接地。

(2) 应可安全接触电气设备和熔断器。

(3)

对于断路器和载荷开关，应使制造商指定的电弧隔板上方最小距离保持通畅。

8.7.4.2 防护等级

(1) 根据 IEC 60529，防止密闭组件接触带电

零件的防护等级至少应为 IP2X。应在见证试运行

期间对此进行评估。

(2) 密闭组件的防水防护等级至少应为：

- 在塔架中为 IPX1

- 在机舱中为 IPX2

- 在轮毂中为 IPX4

（根据 IEC 60529）。应在见证试运行期间对此进

行评估。

(3) 除非另有指定，否则制造商指示的防护等

级适用于按制造商说明安装的完整组件，例如，在

必要时对组件的开敞安装表面进行密封。

8.7.4.3 气候

(1) 在运行期间，密闭配电盘内的空气温度不应

高于 +45 °C 或低于 -5 °C。否则，应对所有部件进

行操作条件相关验证。

(2) 有关详细信息，以及关闭后的适用耐受温

度，请参阅第 4.2.4.1 节。

8.7.4.4 试验

为验证配电盘的特性，应根据 IEC 60439-1 执行型

式试验。应由非生产或设计人员执行测量。应提交

试验报告以供 GL 评估。

8.7.5 电气装置

8.7.5.1 端子连接棒

(1) 应保护所有螺钉和其他连接不受振动引起的

机械应力影响。可使用清漆锁住大小最大为 M4 的

小螺钉。

(2) 为防止挤掉导线，端子应配备垫板，或为导

线安装保护套或等效的电线保护装置。

(3) 应通过接地端子或接地棒提供保护接地。接

地端子应清楚地予以标记。

(4) 应对带有电流的螺钉进行标记，以指示施加

适当的力矩。

(5) 应对关闭主断路器后欠电压的带电零件采取

绝缘措施，并在端子处标记警告标牌。

8.7.5.2 导体

(1) 应固定所有导体，以防受到振动影响，并且应使其远离尖锐边缘。

(2) 引向安装于室内的设备的导体应在放置时去除其张力。

8.7.5.3 母线

安装母线时应使其可承受短路电流导致的应力，并且保持相对于其他承载电压或接地部件的所需间隙

和爬电距离。应提供相应计算或试验用于评估。



第 8章 8.7 低压开关设备、控制装置和配电盘 IV –第 1部分

第 8-20页 GL 2010

8.7.6 控制测量和指示电路

(1) 控制电路一般应装配最高 10 A 的单独短路保

护装置。如果联合备用熔断器最大额定电流为

10 A，则允许使用控制和载荷电路联合熔断器保

护。

(2) 测量和指示装置一般应由自身电路供电，并

通过单独的熔断器提供短路保护。

8.7.7 2.1.4规定的安全相关零件

(1) 此第 8.7.7 节的范围是基于第 2.1.4 节第 3 段规定的全部电气和电子部件列表，以及风机制造商

可能提供给 GL 进行评估的其他 SRP/CS 的其他电气和电子部件。

(2) 应在考虑以下项目的情况下分析电气安装内安全相关零件的设计：

– 电路图中的责任零件

– 责任零件的探伤或容错能力

– 冗余、强度、多样性和监测

GL 将验证控制系统安全相关零件的设计合理性。

(3) 应根据第 8.7.7 节第 2 段提交进行合理性验

证的必要文档以进行 A 或 B 设计评估



IV –第 1部分 8.8 电缆、电线和附件第 8章

GL 2010 第 8-21页

8.8 电缆电线和附件

8.8.1 总则

(1) 应根据安装现场的预期环境条件选择电

缆、电线和附件。

(2) 在外壳外部的塔架或机舱内安装的电缆、

电线和附件应可防油脂等工作液体。

(3) 在电缆、电线和附件安装和放置在室外或安

装于格子塔架内的情况下，应确保可防紫外线。

(4) 电缆、电线和附件的额定电压不应低于所涉

电路的额定工作电压。对于可变电压电路，运行期间产生的最大电压具有决定作用。

(5) 技术文档应说明使用的电缆和电线，及其标

准名称和电流承载能力。此外，应在原理图中输入

导体截面和电压。应根据第 8.1.7 节对所有大功率

和安全电路执行此项要求。

8.8.2 电缆电线和附件的选择

(1) 与主配电通路相关的电缆、电线和附件应符

合第 2 和第 3 段列出的 IEC 文件规定。电缆制造

商应遵行这些标准，在数据表中说明相应合规情况。如果其他电缆或电线的材料和构造符合相关标

准（例如，德国 VDE），并且提供了有关其适合

相关应用的验证，则可使用其他电缆或电线。

(2) 低压安装：

– IEC 60227“额定电压最高达到和包括 450 /

750 V 的聚氯乙烯绝缘电缆 ” (Polyvinyl

chloride insulated cables of rated voltages up toand including 450 / 750 V)

–IEC 60228 “ 绝缘电缆导体 ” (Conductors ofinsulated cables)

(3) 中压安装：

– IEC 60502“额定电压从 1 kV (U m = 1.2 kV) 至

30 kV (U m = 36 kV) 的带挤包绝缘的电源电缆

及其附件 ” (Power cables with extruded

insulation and their accessories for rated voltagesfrom 1 kV (U m = 1.2 kV) up to 30 kV (U m = 36kV))

8.8.3 提交用于 A设计评估的文档

a) 连接旋转零件（机舱）与固定结构零件（塔架）的电线的抗扭强度试验记录或报告

b) 根据制造商对可能接触工作液体污染的电缆、电线和附件型式的声明、证书或试验报告（例如，根据 IEC 60502）提供的耐油性证明

c) 根据相应电缆、电线或附件制造商对安装于格子塔架内的电缆、电线和附件的声明或证书提供的防紫外线证明

d)

主电源电缆的电流承载能力证明，其中涉及敷设方法和安装。可通过遵行标准 IEC 60287 或

IEC 60364-5-52 提供证明。还应提供主电源电缆的安装或布线图，包括布线和固定点指示。还应考虑最坏情况工作条件（例如最小容许工作电压和最小电容功率因数），以确定主电源电缆和电线的充分电流承载能力。

e) 第 8.8.2 节规定的数据表

8.8.4 电缆和电线载荷和保护

(1)

应保护电缆和电线不受短路和过电流损害（应以类似方式遵行第 8.7.2 节）。如果已在设备

电路中提供过电流保护，则应添加短路保护。应根

据设备点的短路载荷进行设计。

(2) 对于电缆和电线额定值，应考虑连接的电气

设备的工况，并考虑运行期间与耗电需求对应的预

期载荷。应以发电机和耗电设备铭牌上的值为基础

进行考虑。

(3) 对于需要在运行期间扭绞的电缆和电线，应

提供控制装置以防超出允许的限值。就其运行而

言，设备应设计为可还原至中间位置（请参阅第 2.3.2.12 节）。

8.8.5 电缆和电线的敷设和安装

(1) 最好将多芯电缆或电线用于交流电系统。如

果提供的是单芯电缆，则应遵守以下要点：

– 电缆不应使用磁性材料铠装或护套。

– 应提供非磁性电缆夹。



第 8章 8.8 电缆、电线和附件 IV –第 1部分

第 8-22页 GL 2010

– 给定电路的电缆应敷设在相邻位置，且应排列于同一电缆管或电缆槽中。

– 单芯并行电缆应具有相同的型式、长度和截面。

(2)

固定电缆和电线时应使其不会产生不可接受的拉伸应力、弯曲应力、压应力或压碎应力。应对

无天气保护和室外设备使用防腐或长期防腐电缆夹

或固定架。

(3) 还应考虑特殊机械需求，例如，增大的拉伸

和扭转应力、运行所需移动性和增加的机械损坏风

险。

(4) 对于没有附加应力消除措施的自由悬挂电

缆，应验证使用的电缆型式的适当性。在此情况

下，应考虑冰载荷的可能性。

(5) 如果在金属管或槽中敷设电缆或电线，则应

使其有效接地。在设计阶段和选择中应考虑此类电

缆的升温（请参阅第 8.8.3 节）。

(6) 电缆管内侧应光滑，并在端头提供适当保

护，以消除损坏电缆护套的风险。

(7) 如果有发生机械损坏的风险，则应通过覆盖

层、热套、保护管或等效装置提供有效保护。

(8) 应永久保护暴露电缆的应力消除装置不受腐

蚀损害。

(9) 应适当保护悬挂电缆的电缆护套不会受到损

坏和不可接受的收缩。

(10) 应在安装中遵守电缆的最小指定弯曲半径。




GL 2010 第 8-23页

8.9 防雷装置

8.9.1 总则

(1)

在本节内容与 IEC 文档无差别的情况下，防

雷系统应符合国际标准 IEC 61400-24“风力发电机

组 – 第 24 部分：防雷装置 ” (Wind turbine

generator systems – Part 24: Lightning protection) 的

规定。对于本节规定的要求， GL 至少会评估这

点。应遵守超出这些要求的国家规定和电网运营者

的任何其他规定，但这些不会在型式证明中予以评

估。本指南与 IEC 61400-24 的主要差别在于：如

果接收器根据第 8.9.3.1 节第 4 段设计并且达到第

8.9.3.1 节第 1 段的条件，则建议（但并非要求）根

据 IEC 61400-24 第 8.2.3 款对转子叶片进行高压电

弧试验；根据第 8.9.3.1 节第 2 段在转子叶片内进行防雷系统试验。

(2) 应由非生产或设计人员执行任何测量。

8.9.2 基本设计标准

8.9.2.1 防雷等级 (LPL)

(1) 应按防雷等级 I (LPL I) 对风机及其子部件提供保护。IEC 62305-1“防雷 – 第 1 部分：总则”(Protection against lightning – Part 1: General

principles) 表 5 和表 6 中提供了相应的最大和最小雷电流参数组。

(2) 如果通过 IEC 61400-24“风力发电机组 – 第

24 部分：防雷装置 ” (Wind turbine generator

systems – Part 24: Lightning protection) 第 7 款描述的闪电暴露评估证明有效性，且可证明符合可能架设风机型式的每个现场的条件，则也可使用 LPL I

以外的其他防雷等级为风机及其单个子部件提供充分保护。

8.9.2.2 防雷区 (LPZ)

(1)

风机制造商应按 IEC 62305-4“防雷 – 第 4

部分：建筑物内的电气和电子系统 ”(Protection

against lightning – Part 4: Electrical and electronic

systems within structures) 第 4 款说明，以及在 IEC

61400-24“风力发电机组 – 第 24 部分：防雷装

置 ” (Wind turbine generator systems – Part 24:

Lightning protection) 附录 E 中讨论的原则确立防雷

区方案。

(2) IEC 62305-4“防雷 – 第 4 部分：建筑物内的

电气和电子系统”(Protection against lightning – Part

4: Electrical and electronic systems within structures)

第 4.2 款中提供了防雷区的定义。每一防雷区均有

将电磁场和传导辐射干扰降至规定值的作用。选择

一个或另一个防雷区的要求取决于在更高等级防雷

区内安装的设备的电磁抗扰性。因此，制造商应说

明每个 LPZ 的电压保护等级、放电电流和脉冲电

流，以及每个区抗扰性最低的设备和相应抗扰性。

(3) 在每个区的边界，必须确保穿过边界的电缆

和电线不会将大部分雷电流或电压瞬变传导至更高

等级的防雷区。这可通过在防雷区边界对所有电缆

和电线采取适当的连接和屏蔽措施，以及使用电涌保护器 (SPD) 来实现。

(4) 在防雷区入口处，必须始终对进线电缆提供

SPD 防护。可通过连接或扩展防雷区来减少所需的

SPD 数目。

(5) 可通过屏蔽电缆（电缆的护套连接至连接系

统的两端）或金属导管进行防雷区互连。此外，可

使用屏蔽电缆扩展防雷区，使其包括外部金属传感

器外壳。应在风机的防雷装置文档中说明设计师采

取的防雷区连接和扩展措施，并且在布线图中标注

所有屏蔽措施。IEC 62305-4“防雷 – 第 4 部分：建筑物内的电气和电子系统 ”(Protection against

lightning – Part 4: Electrical and electronic systems

within structures) 第 4.2 款中提供了连接或扩展防雷

区的示例。

(6) 防雷区 LPZ 0A 和 LPZ 0B 一般包括以下区

域：

– 转子叶片，包括转子轮毂盖和内部件（传感器、执行器等）

– 机舱盖的外部

– 如果没有金属外壳、啮合或金属加固件，则包括机舱内的所有设备（发电机、辅助传动装置、电缆、传感器和执行器）、金属开关柜的外部零件、非金属开关柜的内部零件

– 用于测量风的传感器（如果没有提供进一步防护；请参阅第 8.9.2.1 节第 7 段）

– 格子塔架内部



第 8章 8.9 防雷装置 IV –第 1部分

第 8-24页 GL 2010

– 土壤中的电缆连接件，或风机与工作建筑物或变电站之间的架空线（如果没有提供屏蔽措施）

(7) 防雷区 LPZ 1 一般包括以下区域：

– 转子轮毂的内部件（传感器、执行器等），前提是已采取有效的防雷、屏蔽和 SPD 措施

– 完全金属铠装机舱外壳的内部，或采取了相应的防雷和 SPD 措施的金属屏蔽啮合

– 以适当方式连接至等电位连接系统（例如，以机器基座作为连接层级）和 SPD 的所有金属铠装设备的内部

– 屏蔽电缆，或敷设在金属导管中的电缆，其中啮合护套或金属管道连接至 LPZ 1 区两侧的等电位连接

– 风测量设备的传感器，前提是它们已装配防雷笼，适当的导体已采用金属护套铠装，护套两侧已连接至风机接地系统和 SPD

– 钢管塔或加固混凝土塔架内部（如果根据适用标准设计并且连接至接地极、等电位连接，并且受到 SPD 保护

(8) 如果必须采用其他防护措施进一步降低电磁

场和过电压的影响，则防雷区 LPZ 2 包括防雷区

LPZ 1 内的设备。

8.9.3 子部件防雷

8.9.3.1 转子叶片

(1) 转子叶片的防雷系统应足可使叶片在风机的

指定防雷等级承受闪电，而不会造成损害叶片功能

的结构损坏。应根据 IEC 61400-24“风力发电机组

– 第 24 部分：防雷装置”(Wind turbine generator

systems – Part 24: Lightning protection) 第 8.2.3 款规

定的方法对此进行证明。如果未使用第 8.9.3.1 节

第 8 段规定的碳，并且适用第 8.9.3.1 节第 4 段规

定的工况，且未提供 IEC 61400-24 第 8.2.3 款规定的证明，则无需进行上述证明。但是，强烈建议进

行上述证明，以及相应的高电压和大电流试验。

(2) 引下线和接闪器必须可承受叶片的工作需

求。应在完整组装防雷系统的情况下通过对叶片进

行机械试验来对此予以证明（请参阅 IEC 61400-24

“风力发电机组 – 第 24 部分：防雷装置”(Wind

turbine generator systems – Part 24: Lightning

protection) 第 8.2.4.1 和 8.2.4.2 款）。应在根据本

指南第 6.2.5.2 节第 8 段或根据 IEC TS 61400-23 进

行试验前，通过在转子叶片中安装防雷系统来完成

此项工作。

(3) 应根据 IEC 61400-24“风力发电机组 – 第 24

部分：防雷装置”(Wind turbine generator systems –

Part 24: Lightning protection) 第 8.2.4.1 款建造接闪器。

(4) 如果使用分立式接闪器，且未提供第 8.9.3.1

节第 1 段规定的证明，则应确保满足以下放置足够

数量接收器的最低要求：

− 对于叶片长度 l < 20 m：1 个尖端接收器

− 对于叶片长度 20 m ≤ l < 30 m：1 个尖端接收器，以及 1 个压力侧接收器和 1 个吸入侧接收器（与尖端保持特定距离）

− 对于叶片长度 30 m ≤ l < 45 m：1 个尖端接收器，以及 2 个压力侧接收器和 2 个吸入侧接收器（沿转子叶片长度分布）

− 对于叶片长度 l ≥ 45 m：1 个尖端接收器，以及 3 个压力侧接收器和 3 个吸入侧接收器（沿转子叶片长度分布）

(5) 如果执行了 IEC 61400-24“风力发电机组 –

第 24 部分：防雷装置 ”(Wind turbine generator

systems – Part 24: Lightning protection) 附录 D.2 所

述的高压电击附着试验，并且显示对足够数量接收器有不同要求，则可不必遵守第 8.9.3.1 节第 4 段

的要求。

(6) 应根据 IEC 61400-24“风力发电机组 – 第 24

部分：防雷装置”(Wind turbine generator systems –

Part 24: Lightning protection) 第 8.2.4.2 款建造引下

线。应对引下线采取绝缘措施，以降低产生火花的

风险。

(7) 应根据 IEC 62305-3“防雷 – 第 3 部分：对

建筑物的物理损坏和生命危害”(Protection againstlightning - Part 3: Physical damage to structures and

life hazard) 表 6 标明接闪器和引下线的截面面积：

– 对于铜或铝合金导体：至少 50 mm²

– 对于不锈钢带导体：至少 50 mm，厚度最小为

2 mm

– 对于圆形绞合不锈钢导体：至少 70 mm²，每股

绞线直径低于 1.7 mm




GL 2010 第 8-25页

(8) 如果接闪器或引下线安置在叶片表面或集成

至叶片表面，或叶片表面本身用作接闪器或引下线

（例如，通过使用碳纤维复合材料），则应根据

IEC 61400-24 附录 D 执行高电压和大电流试验。

试验应证明防雷系统根据指定的防雷等级吸引闪电

和承受雷电流的能力。

(9) 雷击时的部件温升不可损伤防雷系统或转子

叶片本身的完好性。应通过计算或实验室试验对此

予以证明。

(10) 转子叶片应装配排水孔，以最大程度降低雷

击时因汽化造成开裂的风险。

8.9.3.2 机舱

(1) 机舱结构应成为防雷系统的组成部分，且必

须能够按指定的防雷等级承受闪电。

(2) 金属机舱盖或金属加固件应连接至引下线。

(3) 应为非金属机舱盖提供接闪器。接闪器和引

下线应连接至引下系统。

(4) 应根据 IEC 62305-3“防雷 – 第 3 部分：对

建筑物的物理损坏和生命危害”(Protection against

lightning - Part 3: Physical damage to structures and

life hazard) 第 5.2 款（接闪器）设计非金属机舱盖

和安装于机舱外的电气仪器的接闪器，并将其连接

至引下线。

(5) 连接安装于机舱外的电气仪器的电缆，如果

在机舱外布线，则应采用封闭的金属导管布线。这

些金属导管应连接至引下线。

(6) 可替代第 5 段要求的是，如果不可能发生直

接雷击，则可根据 IEC 62305-3“防雷 – 第 3 部

分：对建筑物的物理损坏和生命危害”(Protection

against lightning - Part 3: Physical damage to

structures and life hazard) 第 6.3 款（外部 LPS 的电

气绝缘）设计连接安装于机舱外部的电气仪器的电缆。

8.9.3.3 整流罩

如果电气安装和执行器安装于轮毂外部，且有整流罩覆盖，则应对这些部件提供防雷装置。一般应安置接闪器。

8.9.3.4 塔架

(1) 钢管塔尤其适合用于防雷，因为它们可视为

几乎完美的法拉第笼。因此，如果安装 SPD，则将

其指定为防雷区 LPZ 1 较为合理。

(2) 钢管塔中两个塔架区段之间的法兰应进行直

接电气接触。制造商应描述采取的措施；应在见证

试运行或 IPE 期间执行验证。

(3) 格子塔架不应视为有效的法拉第笼；可将它

们当作防雷区 LPZ 0B。

(4) 如果格子塔楼的结构元件截面面积符合 IEC

62305-3“防雷 – 第 3 部分：对建筑物的物理损坏

和生命危害”(Protection against lightning - Part 3:

Physical damage to structures and life hazard) 表 6 的

规定，则可将它们用作引下装置。

(5) 通过确保 2 – 4 个垂直连接件的截面面积符

合 IEC 62305-3“防雷 – 第 3 部分：对建筑物的物

理损坏和生命危害”(Protection against lightning -

Part 3: Physical damage to structures and life hazard)

表 6 的规定，可将钢加固混凝土塔架的加固件用作

引下装置。

(6) 应特别注意，如果采用预应力混凝土塔架，

或使用埋入混凝土的锚定螺栓安装塔架，则不应将

这些预应力元件用于接地或避雷。

(7) 塔架的钢结构或加固件（若适用）应至少通

过 3 点连接至基础或环形接地极。

8.9.3.5 轴承

(1) 对于位于雷电流通路（例如，变桨、偏航、

主轴承和齿轮）的轴承，应采取必要的保护措施，

以将通过轴承的电流降至允许的程度。

(2) 如果保护装置属于轴承构造的组成部分，则

应证明轴承本身在经受预期次数的雷电流透入后，在整个设计生命周期可以运行。轴承制造商必须参

与证明，并且必须提供最终结论以用于 A 设计评

估。

(3) 如果保护装置不属于轴承构造的组成部分，

则在轴承上安装的外部保护系统应可旁路雷电流。



第 8章 8.9 防雷装置 IV –第 1部分

第 8-26页 GL 2010

注

强烈建议设计防雷系统时，应使雷电流可完全绕开

轴承。

8.9.3.6 液压系统

应根据 IEC 61400-24“风力发电机组 – 第 24 部

分：防雷装置”(Wind turbine generator systems –

Part 24: Lightning protection) 第 8.4.3 款对雷电流流

经的液压系统提供保护。

8.9.3.7 旁路系统

(1) 火花隙、滑动触点、电刷、滚筒和为轴承提

供旁路的相关技术可用作轴承的防雷装置。应将它

们视为磨损零件，必须记录其保养生命周期和保养

措施。

(2) 如果通过火花隙、滑动触点、电刷、滚筒或

相关技术为轴承提供保护，则应根据 IEC 61400-24

“风力发电机组 – 第 24 部分：防雷装置”(Wind

turbine generator systems – Part 24: Lightning

protection) 第 8.4.5 款规定的测试或通过计算证明

旁路系统的有效性。

8.9.3.8 发电机和齿轮箱的连接

(1)

通常，发电机和齿轮箱通过主框架上的连接螺栓适当连接至接地系统。但是，如果齿轮箱或发电机通过挠性阻尼元件连接至主框架，则所有阻尼元件均应使用截面适当的扁铜条进行桥接。

(2) 应对齿轮箱和发电机之间的联轴器采取绝缘措施，使雷电流不会通过发电机轴传导至发电机轴承。

(3) 由于齿轮箱轴承和其他轴承一般会受到雷电流危害，因此强烈建议完全绕开主轴。可通过其他方式（例如，在机舱和塔架外使用滑动触点或火花隙）而不通过主轴将转子叶片的引下线接地来实现这一目的。这样，必须在转子叶片和主轴之间采取绝缘措施。

8.9.3.9 电气系统和装置

必须保护电气系统和装置不受雷电流、过电压和雷

电电磁脉冲 (LEMP) 的影响。可通过等电位连接、

电缆和电线布线的磁屏蔽和电气屏蔽、协调电涌防

护装置和接地来实现这一目的。

8.9.3.9.1 电涌放电器

(1) 低压应用中的电涌放电器应符合以下标准：

– 对于电源系统，IEC 61643-1“低压电涌防护装

置 – 第 1 部分：连接至低压配电系统的电涌防护装置 – 要求和试验 ” (Low-voltage surge

protective devices – Part 1: Surge protectivedevices connected to low-voltage power

distribution systems – Requirements and tests)

– 对于电信和信号发送系统，IEC 61643-21“低压电涌防护装置 – 第 21 部分：连接至电信和信号发送网络的电涌防护装置 – 性能要求和试验方法”(Low-voltage surge protective devices-

Part 21: Surge protective devices connected to

telecommunications and signalling networks –

Performance requirements and testing methods)。

应根据产品数据表对此进行验证。

(2) 电涌放电器的能量协调应符合 IEC 62305-4

“防雷 – 第 4 部分：建筑物内的电气和电子系统”

(Protection against lightning – Part 4: Electrical and

electronic systems within structures” 附录 C 的规

定。应通过对协调电涌放电器系列进行试验、计算

或选择提供证明。在每种情况下，必须提供对采取

的措施、达到的结果或防护等级的描述以用于评

估。

(3) 高压或中压应用中的电涌放电器应符合以下

标准：

– 对于气隙电涌放电器，IEC 60099-1“电涌放电

器 – 第 1 部分：交流电系统非线性电阻型气隙

电涌放电器 ” (Surge arresters – Part 1: Non-

linear resistor type gapped surge arresters for a.c.

systems)

– 对于金属氧化物电涌放电器，IEC 60099-4“电

涌放电器 – 第 4 部分：交流电系统无气隙金属

氧化物电涌放电器” (Surge arresters – Part 4:Metal-oxide surge arresters without gaps for a.c.systems)

应根据产品数据表对此进行验证。

(4) 应说明高压和中压电涌放电器的选择标准，

并检查其合理性。

(5) 应监测电涌放电器。




GL 2010 第 8-27页

(6) 应根据制造商的维护计划对电涌放电器执行

维护和更换操作，应提供维护计划用于评估。

8.9.3.9.2 等电位连接系统

(1)

应通过将防雷系统与以下项目互连来实现等电位：

– 结构性金属零件

– 金属设备

– 内部系统

– 连接至结构的外部导电零件和供电线

(2) 等电位连接导体应尽量短，且截面面积符合

IEC 62305-3“防雷 – 第 3 部分：对建筑物的物理

损坏和生命危害”(Protection against lightning - Part3: Physical damage to structures and life hazard”) 表 8

和表 9 的规定。

(3) 在每个防雷区，应安装局部等电位连接带并

使其互相连接。

(4) 应尽可能使进线电缆由相同位置进入防雷

区，并且连接至相同的等电位连接带。如果进线电

缆由不同的位置进入防雷区，则应将每根电缆连接

至一个等电位连接带，并将防雷区的相应等电位连

接带相互连接（请参阅 IEC 62305-3“防雷 – 第 3

部分：对建筑物的物理损坏和生命危害 ”(Protection against lightning - Part 3: Physical damage

to structures and life hazard) 第 5.4 款）。

(5) 应根据风机中所有连接和接地的等电位连接

图评估等电位连接系统，显示一般等电位连接系

统，包括不同防雷区内等电位连接带的位置、等电

位连接导体及其截面面积和其他相关数据。

8.9.3.9.3 接地系统

(1) 风机接地系统应设计为可按防雷系统的指定

防雷等级，提供防御闪电损坏的足够防护。

(2) 接地系统应以 IEC 62305-3“防雷 – 第 3 部

分：对建筑物的物理损坏和生命危害”(Protection

against lightning - Part 3: Physical damage to

structures and life hazard) 第 5.4.2.2 款规定的 B 型布

置为基础，其中包括至少总长度的 80 % 与土壤接

触的外部环形接地极，或基础接地极。

(3) 从接地极开始，端子接线片应走线至塔架内

部，并通过至少 3 个点连接至塔架的钢结构或加固

件（请参阅第 8.9.3.4 款第 7 段）。

(4) 风机接地极使用的材料和相应的截面面积应

符合 IEC 62305-3“防雷 – 第 3 部分：对建筑物的物理损坏和生命危害”(Protection against lightning

– Part 3: Physical damage to structures and life hazard)

表 7 中列出的值。

(5) 从基础接地极或从加固件自混凝土向空气的

所有过渡应通过绝缘电缆完成。

(6) 应对接地电缆、接线片、钢带及其与不同材

料的连接件提供充分的防腐。出于核查目的，应可

查找和断开每个连接件。应提交相应描述以供 GL

评估。

(7)

应将单独建筑物的接地极连接至塔架的接地

极，以及现场的其他接地极。

注 1

应由独立专家根据 IEC 61400-24“风力发电机组 –

第 24 部分：防雷装置” (Wind turbine generator

systems – Part 24: Lightning protection)第 12款所列

的范围检查完整的防雷系统及接地系统，其中包括

以一年时间间隔进行一次目视核查，以及以不超过

2年的时间间隔进行一次全面核查。

注 2

应在向用户提供的风机文档中随附由当地专家出具

的有关接地和防雷装置符合当地规章的报告。



IV –第 1部分附录 8.A 用于电气计算的发电机参数第 8章

GL 2010 第 8-29页

附录 8.A 用于电气计算和模拟的发电机参数

(1) 静态和动态电气计算和模拟需要发电机参数。应根据发电机制造商提供的信息运用这些值。下表举

例说明主要的同步和异步发电机参数。

(2) 同步机器参数包括：

变数描述单位

Sn 额定功率 kVA

Mn 额定力矩 kN

Un 额定电压 V

P 电极数 -

f n 标称频率 Hz

xl 漏电抗 p.u.

r a 电枢电阻 p.u.

xd 直轴同步电抗 p.u.

xd’ 直轴瞬态电抗 p.u.

xd’’ 直轴起始瞬态电抗 p.u.

Td0’ 直轴开路瞬变时间常数 s

Td0’’ 直轴开路起始瞬变时间常数 s

xq 交轴同步电抗 p.u.

xq’ 交轴瞬变电抗 p.u.

xq’’ 交轴起始瞬变电抗 p.u.

Tq0’ 交轴开路瞬变时间常数 s

Tq0’’ 交轴开路起始瞬变时间常数 s

Ta = 2H 机械起动时间（2 x 惯性常数） kWs / kVA

D 阻尼系数 -

S(1.0)* 第一饱和因数 -

S(1.2)* 第二饱和因数 -

)* 可选字段

发电机制造商应指示给出的发电机参数是饱和参数还是非饱和参数。



第 8章附录 8.A用于电气计算的发电机参数 IV –第 1部

第 8-30页 GL 2010

(3) 异步机器参数包括：

变数描述单

Sn 额定功率 kVA

Mn 额定力矩 kNm

Mk 极限力矩 kNm

sk 极限转差率 -

Un 额定电压 V

f n 额定频率 Hz

r s 定子电阻 p.u.

xs 定子电抗 p.u.

r r1 转子电阻（单笼） p.u.

xr1 转子电抗（单笼） p.u.

r r2 转子电阻（双笼） p.u.

xr2 转子电抗（双笼） p.u.

xm 磁化电抗 p.u.

Hm 惯性常数 kWs/kVA



2010版


9 手




GL 2010 第 3 页

目录

9.1 架设手册 ............................................................... ............................................................... ................... 9-1

9.1.1 总则............................................................... ................................................................ ............................. 9-1 9.1.2 架设手册的格式...................................................... ............................................................... ................... 9-1

9.1.3 架设手册的范围...................................................... ............................................................... ................... 9-1

9.1.3.1 风机的型式识别...................................................... ............................................................... ................... 9-1

9.1.3.2 架设的必备条件...................................................... ............................................................... ................... 9-1

9.1.3.3 架设操作步骤.......................................................... ............................................................... ................... 9-1

9.1.3.4 针对危险情况的警示........................................................ ................................................................ ........ 9-1

9.1.3.5 架设报告的格式表............................................................ ................................................................ ........ 9-2

9.2 调试手册 ............................................................... ............................................................... ................... 9-3

9.2.1 总则............................................................... ................................................................ ............................. 9-3

9.2.2 调试手册的格式...................................................... ............................................................... ................... 9-3

9.2.3 调试手册的范围...................................................... ............................................................... ................... 9-3

9.2.3.1 风机的型式识别...................................................... ............................................................... ................... 9-3

9.2.3.2 调试前检查.............................................................. ............................................................... ................... 9-3

9.2.3.3 调试操作步骤.......................................................... ............................................................... ................... 9-3

9.2.3.4 完成调试所需的检查........................................................ ................................................................ ........ 9-4

9.2.3.5 针对危险情况的警示........................................................ ................................................................ ........ 9-4

9.2.3.6 调试报告的格式表............................................................ ................................................................ ........ 9-4

9.3 操作手册 ............................................................... ............................................................... ................... 9-5

9.3.1 总则............................................................... ................................................................ ............................. 9-5

9.3.2 操作手册的格式...................................................... ............................................................... ................... 9-5

9.3.3 操作手册的范围...................................................... ............................................................... ................... 9-5

9.3.3.1 风机的型式识别...................................................... ............................................................... ................... 9-5

9.3.3.2 用户须知....................................................... ................................................................ ............................. 9-5 9.3.3.3 针对危险情况的警示........................................................ ................................................................ ........ 9-5

9.3.3.4 故障查找帮助.......................................................... ............................................................... ................... 9-5

9.3.3.5 操作记录....................................................... ................................................................ ............................. 9-6

9.4 维护手册 ............................................................... ............................................................... ................... 9-7

9.4.1 总则............................................................... ................................................................ ............................. 9-7

9.4.2 维护手册的格式...................................................... ............................................................... ................... 9-7

9.4.3 维护手册的范围...................................................... ............................................................... ................... 9-7

9.4.3.1 风机的型式识别...................................................... ............................................................... ................... 9-7

9.4.3.2 维护的必备条件...................................................... ............................................................... ................... 9-7

9.4.3.3 维护操作步骤.......................................................... ............................................................... ................... 9-8

9.4.3.4 针对危险情况的警示........................................................ ................................................................ ........ 9-8

9.4.3.5 维护报告的格式表............................................................ ................................................................ ........ 9-8



IV – 第 1 部分 9.1 架设手册第 9 章

GL 2010 第 9-1 页

9.1 架设手册

9.1.1 总则

(1) 架设手册中描述了在安装地点装配、安装和

架设风机时所必须完成的各项操作步骤。

(2) 架设手册针对单个型式的风机，且在适用

时，还可供该风机的其他型式种类使用。

(3) 架设报告需记录在架设过程中，每个单独操

作步骤的执行情况。架设手册中应包含有一份空白

的架设报告格式表。

(4) 有关基座施工的说明，请参阅第 6.7.2节。

9.1.2 架设手册的格式

(1) 架设手册的格式和详细情况应做到：在将架

设手册提供给合格的技术人员，让其实施交办任务

时，该人员可以理解手册中的说明内容。

(2) 为获得项目证书，架设手册采用的语言表达

方式应能够让位于风机安装地点的合格技术人员便

于理解。

(3) 除本指南之外，还需在准备架设手册时，仔细阅读 IEC 62079（说明准备 — 结构、内容和演

示），特别是其中的第 5.9.3节。

9.1.3 架设手册的范围

架设手册中需至少包括以下信息：

– 风机的型式识别

（请参阅第 9.1.3.1节）

– 架设的必备条件

（请参阅第 9.1.3.2节）

– 架设过程的操作步骤

（请参阅第 9.1.3.3节）

– 针对危险情况的警示

（请参阅第 9.1.3.4节）

– 供架设报告使用的空白格式表

（请参阅第 9.1.3.5节）

9.1.3.1 风机的型式识别

在进行风机识别时，需至少提供以下信息：

– 制造商、供应商和进口商

– 名称、型式和型式种类（若适用）

– 转子直径，轮毂高度


– 额定功率

9.1.3.2 架设的必备条件

(1) 所有涉及架设操作的必备条件都需要清楚说

明，例如，对天气状况的要求（限定风速、温度和

降雨）、对安装地点交通和施工面积或者基座充足

固化程度的要求。

(2) 需特别标明所有组装和架设机组部件的准确

名称和尺寸，同时还应包含诸如重量、起重吊点等

架设时需要的所有数据。

(3) 需要对架设过程中涉及载荷和重量的必要特

殊工具或起吊设备进行特别标明。对上述工具或设

备的要求，例如，试验或常规核查要求需要清楚标

明。

(4) 塔架架设和机舱固定位置间的最大允许延误

数值应清楚标明。

(5) 架设手册中需清楚说明对技术架设人员的资

质要求。

9.1.3.3 架设操作步骤

(1) 应清楚说明架设时所需的全部操作步骤。还

需准确地列明操作中使用的辅助设备和工具（例

如，润滑油、填充齿轮箱的油料等）。

(2) 架设手册中需包括用于风机架设的图样、规格或说明内容。

(3) 架设手册中需包含第 6.5.1 节，项目 b 中有关

制作架设过程所需螺栓连接的操作说明。

(4) 需列明所有必要的试验和检查项目。

(5) 应提供电气设备的通电操作程序。

9.1.3.4 针对危险情况的警示

(1) 需指明由于打乱规定架设顺序而导致的危险

情况，同时还需明确提供相关的应对措施。此类情



第 9 章 9.1 架设手册 IV – 第 1 部分

第 9-2 页 GL 2010

况可能包括：雷击、降雪、结冰、能见度、架设过

程出现强风，或在临界风速下，塔架无机舱站立时

间过长。需指明由于意外运动或旋转导致的危险情

况，同时还需明确提供相关的应对措施以避免此情

况发生。

(2) 在组装前或组装期间，以及安装和架设时必

需的诸如个人防护设备、保护装置或闭锁装置等安

全和事故预防措施都需要明确指明。

(3) 需向进入诸如轮毂或叶片内部等封闭工作空

间内的人员清楚说明操作的安全规定，例如后备人

员等。

注

关于职业安全方面的信息，请查阅第 1.1.1 节第 5段之后注意中的内容。

9.1.3.5 架设报告的格式表

(1) 架设报告需反映架设过程中所有检查和操作

步骤的执行情况。报告应提供针对每项检查和每个

操作步骤的相应内容填写区域，同时还需提供记录

测量数值和试验结果的区域。

(2) 需清楚标明所有的调节设置和给定值，还有

预期的测量结果。

(3) 架设报告可能包含有多个子报告（例如，针

对不同的组装或架设阶段）。

(4) 报告中至少应提供以下填写区域：

– 风机的型式识别（遵照第 9.1.3.1节）

– 风机的序列号、操作者和安装地点

– 负责实施相关操作步骤人员的姓名

– 天气情况（若天气会对操作质量造成影

响）

– 所有操作步骤的执行报告

– 所有试验和检查的执行报告

– 供填写备注或未解决事项的额外区域

– 日期和负责人员的签名



IV – 第 1 部分 9.2 调试手册第 9 章

GL 2010 第 9-3 页

9.2 调试手册

9.2.1 总则

(1) 为确保风机安全发挥功能，调试手册中描述

了所有在调试过程中必需执行的操作步骤。

(2) 调试手册针对单个型式的风机，且在适用


(3) 调试报告需记录在调试过程中，每个单独操

作步骤的执行情况。调试手册中应包含有一份空白

的调试报告格式表。

9.2.2 调试手册的格式

(1) 调试手册的格式和详细情况应做到：在将调

试手册提供给合格的技术人员，让其实施交办的任

务时，该人员可以理解手册中的说明内容。

(2) 为获得项目证书，调试手册采用的语言表达


于理解。

(3) 除本指南之外，还需在准备调试说明时，仔

细阅读 IEC 62079，特别是其中的第 5.9.4节。

9.2.3 调试手册的范围

调试手册中至少应包括以下信息：

– 风机的型式识别（请参阅第 9.2.3.1节）

– 开始调试前需进行的检查（请参阅第 9.2.3.2

节）

– 调试过程的操作步骤（请参阅第 9.2.3.3节）

– 完成调试所需的检查（请参阅第 9.2.3.4节）

–针对危险情况的警示（请参阅第 9.2.3.5节）

– 供调试报告使用的空白格式表（请参阅第

9.2.3.6节）






–转子叶片型式

– 额定功率

9.2.3.2 调试前检查

(1) 需明确列出在开始调试前需要进行的所有检查条目。报告中至少应提供以下说明内容：

– 架设和组装 — 尽可能最大程度地完成

– 风机运转所需辅助系统和后续外部设备调试

（例如，变压器、电网转接站等）—

已完成

– 针对工厂或安装地点所需单独部件进行的任意试运行 — 已完成

– 填充所有运作介质（例如，润滑油、冷却液、液压液、压力箱内的氮气）— 已完成

– 任意政府规定要求实施的验收试验（例如，针对压力容器、吊具等） — 已完成

(2) 调试手册中需清楚说明对技术调试人员的资

质要求。

9.2.3.3 调试操作步骤

(1) 应清楚说明调试时所需的全部操作步骤。在针对单独组装部件调试（例如，偏航系统）时，可

使用参考文档取代调试手册。

(2) 需清楚说明正确执行调试的所有必备条件，

例如，最低/最高风速和所需的室外温度。

(3) 需描述对安全系统和制动系统所有功能进行

的试验。需清楚说明应设置的切换值和达到的标

准。调试时至少应进行以下试验：

– 所有紧急停止按钮功能测试

– 所有传感器和同时作用于安全系统的开关功能测试（例如，过速试验）

– 制动系统关键参数测量，例如，叶片变桨速度，机械制动器的液压压力

– 启动安全系统后所有必需机组功能的回应（例如，制动系统、发电机断开等）



第 9 章 9.2 调试手册 IV – 第 1 部分

第 9 4 页

– 验证对安全系统启动进行回应的功能试验独立于控制系统之外

– 网损

– 试验为安全系统设定的所有限值和参数

(4) 需描述所有针对风机控制系统功能进行的试验。需清楚说明应设置的切换值和达到的标准。调

试时至少应进行以下试验：

– 自动启动

– 采用所有制动程序关机

– 对偏航系统的真实性检查

– 对测量结果的真实性检查

– 将设置的限值和参数与记录的规定值进行对比

(5) 此外，还需描述以下操作步骤：

– 登记主要部件铭牌上的标注数据

– 根据测量结果（例如，塔架的固有频率）在控制系统中可能进行的设置

– 风机操作人员的熟练程度

9.2.3.4 完成调试所需的检查

需清楚列明完成调试需要进行的所有检查。报告中

至少应提供以下说明内容：

–目测核查（例如，转子叶片、防腐、液压系统牢固程度等）

– 检查必要的提示和警示牌


(1) 需指明调试过程中可能会出现的危险情况，

同时还需明确提供相关的应对措施。此类情况可能

包括：网损、雷击、结冰或调试时遇到强风。

(2) 需指明由于意外运动或旋转导致的危险情

况，同时还需明确提供相关的应对措施以避免此情

况发生。

(3) 在调试前或调试期间使用的诸如个人防护设

备、保护装置或闭锁装置等安全和事故预防措施都

需要明确指明。


间内的人员清楚说明操作的安全规定，例如后备人

员等。

注

关于职业安全方面的信息，请查阅第 1.1.1 节第 5段之后注意中的内容。

9.2.3.6 调试报告的格式表

(1) 栅极损耗调试报告需反映调试过程中所有检查和操作步骤的执行情况。报告应提供针对每项检

查和每个操作步骤的相应内容填写区域，同时还需

提供记录测量数值和试验结果的区域。



(3) 调试报告可能包含有多个子报告（例如，针

对不同的主要部件、针对操作人员的熟练程

度……）。




– 制造商、主要部件铭牌上的型式和序列号，其中必须填写的有转子叶片、齿轮箱、发电机和塔架。

– 参与调试人员

– 调试当日的天气情况

– 确认按照第 9.2.3.2节的要求，已完成所有要求的调试前检查

– 按照第 9.2.3.3节，报告调试中所有操作步骤的执行情况

– 确认按照第 9.2.3.4节的要求，已完成所有要求的调试完成检查

– 供填写备注、未解决事项或更换零件的额外区域




IV – 第 1 部分 9.3 操作手册第 9 章

GL 2010 第 9-5 页

9.3 操作手册

9.3.1 总则

(2) 操作手册旨在为操作者或其代理人提供正确操作风机所必需的知识。

(2) 操作手册针对单个型式的风机，且在适用


9.3.2 操作手册的格式

(1) 操作手册的格式和详细情况应做到：在将操

作手册提供给经过技术培训且合格的技术人员后，该人员可以理解手册中的说明内容。

(2) 为获得项目证书，操作手册采用的语言表达


于理解。

(3) 除本指南之外，还需在准备操作说明时，仔

细阅读 IEC 62079，特别是其中的第 5.10节。

9.3.3 操作手册的范围

操作手册应包括以下信息：


（请参阅第 9.3.3.1节）

– 用户须知

（请参阅第 9.3.3.2节）


（请参阅第 9.3.3.3节）

– 故障查找帮助

（请参阅第 9.3.3.4节）

– 操作记录

（请参阅第 9.3.3.5节）







– 额定功率

9.3.3.2 用户须知


– 操作概念的总体描述

– 有关所有操作和指示元件（开关、按钮、灯、测量工具）的功能和操作模式的描述

– 有关启动和停止程序的描述

–有关紧急关机的描述

– 错误信息（已发布信息范围内的信息）说明

– 描述涉及风机操作的所有操作程序（例如，必要的通信）

– 紧急程序计划，例如，在遇到超速、结冰、雷暴雨、地震、制动失败、转子失衡、紧固件松动或风机失火等情况时需采取的行动


(1) 需指明由于在安装地点操作而导致的危险情

况，同时还需明确提供相关的应对措施。此类情况

可能包括失火、雷击、结冰和强风。


况，同时还需明确提供相关的应对措施（例如，紧

急程序计划）以避免此情况发生。

(3) 诸如使用个人防护设备、保护装置或闭锁装置等安全和事故预防规定都需要明确指明。

注



9.3.3.4 故障查找帮助

操作者在未亲自实施任何维修操作的情况下应能够

辨别出故障的起因（就无法通过简单操作行动清除

的故障），且可以为合格的技术维护人员提供有用

的预报。



第 9 章 9.3 操作手册 IV – 第 1 部分

第 9-6 页 GL 2010

操作者应能够评定故障是否会构成或发展成为危险

情况（请参阅第 9.3.3.3节）

9.3.3.5 操作记录

应保留操作记录并在其中包含以下信息：


（请参阅第 9.3.3.1节）


– 运转时数

– 关机时数

– 故障出现日期和时间

– 故障性质

– 维护或维修活动的日期和时间

– 维护或维修活动的性质



第 9 章 9.4 维护手册 IV – 第 1 部分

GL 2010 第 9-7 页

9.4 维护手册

9.4.1 总则

(1) 维护手册需描述为确保风机安全运作所必须

进行的全部操作步骤；其中涵盖监管行为、修

复、维修、调节和清洁。

(2) 维护手册针对单个型式的风机，且在适用


(3) 维护记录需包含在维护过程中，每个单独操

作步骤的执行情况。维护手册中应包含有一份空

白的维护记录格式表。

(4) 维护操作应由合格的技术维护人员进行实

施。

9.4.2 维护手册的格式

(1) 维护手册的格式和详细情况应做到：在将维

护手册提供给合格的技术人员，让其实施交办的

任务时，该人员可以理解手册中的说明内容。

(2) 为获得项目证书，维护手册采用的语言表达

方式应能够让位于风机安装地点的合格技术人员

便于理解。

(3) 除本指南之外，还需在准备维护手册时，仔

细阅读 IEC 62079，特别是其中的第 5.11 至 5.14

节。

9.4.3 维护手册的范围

维护手册中需至少包括以下信息：


（请参阅第 9.4.3.1节）

– 维护的必备条件

（请参阅第 9.4.3.2节）

– 维护的操作步骤

（请参阅第 9.4.3.3节）


（请参阅第 9.4.3.4节）

– 供维护报告使用的空白格式表

（请参阅第 9.4.3.5节）







– 额定功率

9.4.3.2 维护的必备条件

(1) 需清楚说明涉及维护执行的所有必备条件，例如，对天气情况（风、温度）的要求。

(2) 需清楚指明维护中必需使用的特殊工具或起

吊设备。

(3) 风机及其子系统，例如，接线图、液压系统

图或润滑图表的技术文档。

(4) 维护手册中需清楚说明对技术维护人员的资

质要求。



第 9 章 9.4 维护手册 IV – 第 1 部分

第 9-8 页 GL 2010

9.4.3.3 维护操作步骤

(1) 应清楚说明维护或核查时所需的全部操作步

骤。描述内容还可附带适当的图片讲解。需清楚

说明单个维护操作（油料级别、制动设置、油压

等）的目标。

(2) 需清楚指明预定维护（例如，每半年，每年

或每五年）的频率。

(3) 维护手册中应加入遵照第 6.5.3 节，适用于

对螺栓连接核查的一系列操作说明。

(4) 维修记录中需清楚包含安全系统（例如，过

速系统、紧急关机功能、液压储压器内氮气含量

测量）所进行必要试验的详细列举和描述。需说

明此类试验的执行频率（例如，每年一次）。维

护报告中需记录完成的试验。

(5) 若适用，维护手册中还需包括按照相关国家

规定（例如，针对吊具、灭火系统和压力容

器），以及建筑许可条件要求，由工程师和获授

权人员执行的调查。同时还应在维护报告中提供

专栏/章节描述，用于确保上述调查得到执行。

(6) 需清楚列明风机内，所有在使用期限内应按

照计划进行更换的部件和辅助材料（例如，液压

软管、制动块、滑环、齿轮油）。需清楚说明更

换的间隔和标准。

(7) 此外，还需提供关于所使用的零配件和辅助

材料，例如，润滑油（零件列表）的质量和数量

信息。


(1) 需指明维护过程中可能会出现的危险情况，同时还需明确提供相关的应对措施。此类情况可

能包括失火、雷击、结冰和强风。


况，同时还需明确提供相关的应对措施。

(3) 在维护前或维护期间使用的诸如个人防护设

备、保护装置或闭锁装置等安全和事故预防措施

都需要明确指明。


间内的人员清楚说明操作的安全规定，例如后备

人员等。

注



9.4.3.5 维护报告的格式表

(1) 维护报告需反映维护过程中所有检查和操作

步骤的执行情况。报告应提供针对每项检查和每

个操作步骤的相应内容填写区域，同时还需提供

记录测量数值和试验结果的区域。



(3) 维护报告可能包含有多个子报告（例如，针

对诸如转子叶片或塔架等不同的主要部件）。




– 参与维护人员

– 维护当日的天气情况

– 运转时数

– 关机时数

– 按照第 9.4.3.3 节，报告维护中所有操作步骤的执行情况

– 确认已完成所有要求的维护完成检查

– 更换零件

– 供填写备注或未解决事项的额外区域




2010版


10 风发电机测试




GL 2010 第 3 页

目录

10.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 10-1

10.1.1 样机试验....................................................... ................................................................ ........................... 10-1 10.1.1.1 常规要求..............................................................................................................................................10-1 10.1.1.2 针对待试验风机的要求........................................................... ........................................................... 10-1 10.1.2 设计评估范围内的试验 ............................................................... ........................................................... 10-1

10.2 功率曲线 ............................................................... ............................................................... ................. 10-3

10.3 噪音排放 ............................................................... ............................................................... ................. 10-4

10.4 电气特性 ............................................................... ............................................................... ................. 10-5

10.5 风机性能试验 ....................................................... ............................................................... ................. 10-7 10.5.1 总则..........................................................................................................................................................10-7 10.5.2 试验计划....................................................... ................................................................ ........................... 10-7 10.5.3 安全系统试验.......................................................... ............................................................... ................. 10-7 10.5.4 制动系统试验.......................................................... ............................................................... ................. 10-8 10.5.5 自动运行试验.......................................................... ............................................................... ................. 10-9 10.5.6 倒闸操作试验........................................................................................................................................10-10 10.5.7 固有频率测量.......................................................... ............................................................... ............... 10-11 10.5.8 机械制动装置的液压........................................................ ................................................................ .... 10-11

10.6 载荷测量 ............................................................... ............................................................... ............... 10-13

10.7 齿轮箱的样机试验 .......................................................... ................................................................ ... 10-15 10.7.1 总则........................................................................................................................................................10-15

10.7.2 在试验台上执行的样机试验的范围 ....................................................................................................10-15 10.7.3 在风机中执行的样机试验的范围 ........................................................................................................10-15 10.7.4 样机试验的证明文件............................................................................................................................10-17

10.8 试运行证明 ........................................................... ............................................................... ............... 10-18 10.8.1 总则........................................................................................................................................................10-18 10.8.2 证明程序................................................................................................................................................10-18 10.8.3 电气工程的检查范围............................................................................................................................10-18



IV – 第 1 部分 10.1概述第 10 章

GL 2 1 第 10-1 页

10.1 总则

10.1.1 样机试验

10.1.1.1 常规要求

(1) 第 10.2 节至第 10.7 节中列出了在样机试验

范围内需要对新风机型式进行的几项测量。如果已

对上一代风机执行了全面地样机试验，则在与 GL

协商后，可缩小风机变型或改良风机的样机试验范

围。

(2) 在开始安装测量设备之前，应与 GL 协调测

量点、计划的测量范围以及其评估。

(3) 第 10.2 节至第 10.6 节和第 10.7.3 节中所述

的所有测量均应由获得认可可执行这些测量的检测

机构执行并提供文档记录。或者，在事先与 GL 协

商后，可由制造商执行第 10.5 节所述的风机性能

试验、第 10.6 节所述的载荷测量以及第 10.7.3 节

所述的在风机中进行的齿轮箱样机试验，然后由获

得认可可执行这些测量的检测机构进行核查并提供

证明。无论在任何情况下，认可机构都应负责遵守

基本标准和本指南的要求。对原始安装执行了测量

的认可机构需评估风机变型对测量结果的影响。

(4) 第 10.7.3 节所述的在风机中进行的齿轮箱样

机试验构成了样机试验的一部分。

(5) 完成测量后，应执行以下活动：

– 评估并记录测量值

– 检查测量结果的合理性

– 对比测量结果和设计文件中的假定值

10.1.1.2 针对待试验风机的要求

(1) 对其执行第 10.2 节至第 10.6 节和第 10.7.3

节中所述测量的风机应尽可能最大程度地符合设计

评估所依据的设计。制造商应在声明中确认设计的

符合性。发现任何偏差均应报告给 GL。如果设计

符合性达到相应的试验目的，则可使用测量值进行

认证。

(2) 执行测量的检测机构应在所测量机组的铭牌

和主要部件（至少在转子叶片、齿轮箱、发电机和

塔架上）的铭牌上记录名称和数据，并且应将它们

包含在测量报告中。

10.1.2 设计评估范围内的试验

(1) D 设计评估和 C 设计评估范围内不要求执行

任何试验；仅建议执行静态转子叶片试验（请参阅

第 2段）。

(2) 作为评估转子叶片的一部分，要求执行第

6.2.5节所述的叶片试验，具体如下所述：

– 在 C 设计评估范围内，不要求执行静态转子叶片试验，但强烈建议执行此试验。

– 在 B 设计评估的范围内，应成功执行静态转子叶片试验。试验报告和试验评估可稍后提供并且将作为未解决项列出。

– 在 A 设计评估的范围内，应成功执行静态转子叶片试验。试验报告和试验评估应提交给 GL

且被 GL接受。

(3) 第 10.7 节所述在试验台对主齿轮箱的样机试

验应在签发 A 设计评估前完成；请参阅第 10.7.1

节。在某些情况下，在试验台进行的试验可能已经

是 B设计评估必须执行的；请参阅第 10.7.1节。

(4) 发电机变频系统的样机试验应在签发 A 设计

评估前完成（请参阅第 8.2.2 节的第 5 段、第 8.2.6

节的第 1段、第 8.4.5节的第 7段以及第 8.2.8节的

第 1段至第 5段）。

以下几个试验可以全部一起执行：

- 发电机：热性能试验（温度升高）

- 发电机：其他性能试验（耐压试验、过速、THD）和短路电阻

- 变频器：温升试验

- 正常运行期间的最大电压陡度

- 鼓风机受阻试验

- 发电机和变频器之间的电流和电压测量

- 轴电流和电压测量（轴至机壳）

变频器的其他试验：根据 IEC 60721-3-3，3M4 类

气候执行振动试验。



第 10 章 10.1概述 IV – 第 1 部分

第 10-2 页 GL 2010

(5) 变压器试验应包含第 8.3 节中指定的所有试

验，如下所列。需要为 A 设计评估完成这些试

验，并且应提交试验报告以进行评估。

- 温升试验

- 介质型式试验

- 雷电冲击试验

(6) 需要为 A 设计评估完成第 8.4.5 节所述的对

主电源变频器执行的所有样机试验，并且应提交报

告以进行评估。这些试验为：

- 保护粘结阻抗试验

- 冲击耐压试验

- 暂时过电压试验

- 保护粘结阻抗，型式试验（完全封闭的情况例

外）

- 漏电流测量

- 交流或直流电压试验

- 局部放电试验

- 温升试验（包括电压陡度）

- 液静压试验和冷却剂丧失试验（空气冷却除

外）

-

振动试验，依据第 8.4.5节的第 11段

(7) 需要完全为 A设计评估和 C设计评估完成中

压开关设备的以下样机试验；并且应提交试验报告

以进行评估，有关详细信息，请参阅第 8.5节。

- 介质试验

- 短时耐受电流试验

- 峰值耐受电流试验

- 耐电弧性试验

(8) 要进行雷电保护评估，需要为 A 设计评估完

成以下试验，并且应提交报告以进行评估：

- 高压和高电流试验，如果第 8.9.3.1节的第 1段

或第 9段中要求

- 第 10.1.2 节第 2 段中试验内的接闪器和引下线

的机械试验

(9) 在设计评估的范围内，根据第 10.8 节，还需

要对第一批安装的样机中的一个进行试运行证明。

此证明应在签发 A设计评估前完成。

(10) 第 4.5.4.3 节和第 4.5.4.4 节中所述的载荷相

关的控制和安全系统功能 (LRF)的试验和检验应在

签发 A设计评估前完成。第 4.5.4.3 节的第 5 段介

绍了其中的一个例外情况。



IV – 第 1 部分 10.3噪音排放第 10 章

GL 2 1 第 10-3 页

10.2 功率曲线

(1) 应根据 IEC 61400-12-1“风机发电机组 – 第

12 部分：风机动力性能试验” (IEC 61400-12-1

“Wind turbine generator systems – Part 12: Wind

turbine power performance testing”) 或 DIN EN

61400-12-1（均以两者的最新版本为准）测量风机

的动力性能。

(2) 与此标准不同的部分应与 GL 协商证明其合

理性并作出详细说明。此外，必须在试验报告中以

一个单独的章节详细列出偏差情况。

(3) 完成测量后，检测机构或风机制造商应对比

测得的功率曲线与设计文件中假定的功率曲线。在

这里，尤其要注意额定风速和额定功率的假定值的

充分对应，为此可能还必须考虑风场特定的山形和

气象条件。

(4) 通常，在引入风机的任何变型时进行的强制

测量都应取得 GL 的同意。不过，当引入新的转子

叶片型式、转子直径或新的额定转速时，根据规则

应执行新测量。

(5) 应将认可检测机构的测量报告以及与假定值

的对比（请参阅第 10.1.1.1节的第 5段）提交给 GL

进行评估。



第 10 章 10.1概述 IV – 第 1 部分

第 10-4 页 GL 2010

10.3 噪音排放

(1) 应根据 IEC 61400-11“风机发电机组 – 第

11 部分：噪音测量技术” (IEC 61400-11 “Windturbine generator systems – Part 11: Acoustic noise

measurement techniques”) 或 DIN EN 61400-11（均

以两者的最新版本为准）测量风机排放的噪声。

(2) 与此标准不同的部分应与 GL 协商证明其

合理性并作出详细说明。此外，必须在试验报告中

以一个单独的章节详细列出偏差情况。

(3) 通常，在引入风机的任何变型时进行的强

制测量都应取得 GL 的同意。不过，当引入新的转子叶片型式（例如，其他空气动力面）、额定转

速、塔架设计（格子/管状/混合型）、齿轮箱型式

或电气安装（例如，电网频率）发生重大变化时，

根据规则应执行新测量。

(4) 应将认可检测机构的测量报告提交给 GL

进行评估。



IV – 第 1 部分 10.4电气特性第 10 章

GL 2010 第 10-5 页

10.4 电气特性

(1) 应根据 IEC 61400-21“风机发电机组 – 第

21 部分：并网型风机的电能质量特性的测量和评

估”(IEC 61400-21 “Wind turbine generator systems

– Part 21: Measurement and assessment of powerquality characteristics of grid connected wind

turbines”) 第 2 版测量风机的电气特性。可选择性

地执行上述 IEC文件的第 6.5至 6.9款中提及的测

量。

(2) 与此标准不同的部分应与 GL 协商证明其合

理性并作出详细说明。

(3) 应注意，每当发动机型式、主电路中的任何

现有电力电子器件、其控制软件中的相关部件或

电网频率发生变化时，或者当引入新的叶片设计

时，根据规则必须对电气特性执行更新的测量。

(4) 应说明主电路中任何电力电子器件的控制软

件发生的变化，并将其提交给 GL 进行评估。此

说明应包含软件名称、版本号、实施日期以及有

关电气特性的相关性评估。

(5) 应将认可检测机构的报告提交给 GL 进行评

估。

注

如果考虑了载荷工况 DLC 9.2（请参阅第 4.3.3.9

节的第 2 段），则电气特性的测量会影响定义此

设计载荷工况时假定的细节（例如，低电压穿越

情况）。



IV – 第 1 部分 10.5风机性能试验第 10 章

GL 2 1 第 10-7 页

10.5 风机性能试验

10.5.1 总则

(1) 风机性能试验旨在验证用作风机设计基础的

参数和特性。

(2) 风机性能试验包括以下几个试验：

– 安全系统试验（第 10.5.3节）

– 制动系统试验（第 10.5.4节）

– 自动运行试验（第 10.5.5节）

– 倒闸操作试验（第 10.5.6节）

– 固有频率测量（第 10.5.7节）

(3) 应优先对安装有载荷测量（请参阅第 10.6

节）仪器的风机进行试验。

(4) 在对以下方面进行必要的更改时应符合 IEC

TS 61 400 – 13“风机发电机组 – 第 13 部分：机械

载荷测量” (IEC TS 61 400 – 13 “Wind turbine

generator systems – Part 13: Measurement ofmechanical loads”)的要求：

– 校准

– 测量参数和测量系统的要求

– 报告

(5) 风机性能试验应由获得认可可执行风机载荷

测量的检测机构执行，或者应由此类机构进行验证

和证明（请参阅第 10.1.1节）。

(6) 通常，要求进行更新的载荷测量时，必须进

行更新的风机性能试验。如果是进行型式变型，则

可与 GL 协商将测量范围缩小至设计修改影响的那

些测量参数。

(7) 应将认可检测机构的测量报告和验证（若适

用）以及与假定值的对比（请参阅第 10.1.1.1 节的

第 5段）提交给 GL进行评估。

10.5.2 试验计划

在开始试验前，应向 GL 提交一份试验计划以进行

商议。试验计划应至少包含以下信息：

- 测量参数

- 测量范围以及试验的准确说明，说明测量数据

的分辨率

- 设想的评估

10.5.3 安全系统试验

(1) 对于这些试验，应至少记录以下测量参数：

- 风速

- 转速

- 电功率输出

- 空气动力制动装置的叶片角度或位置（若适

用）

- 机械制动装置的液压（请参阅第 10.5.8

节）

- 主轴的力矩或转子的传动力矩

- 叶根弯曲力矩

(2) 应执行表 10.5.1中所列试验。



第 10 章 10.5风机性能试验 IV – 第 1 部分

第 10-8 页 GL 2010

表 10.5.1 安全系统试验

章节

编号试验

风速 < Vr 的 80 %

时的试验次数

风速 ≥ Vr 的 80 %

时的试验次数

备注

10.5.

3.1通过超过 nA 来激活制动 - 2

10.5.

3.2

通过操作紧急关闭按钮激活制动

2 发电期间激活

10.5.4 制动系统试验


- 风速

- 转速

- 电功率输出


用）

-

机械制动装置的液压（请参阅第 10.5.8节） - 主轴的力矩或转子的传动力矩


注

测量主轴的转速、齿轮箱输出和发电机十分有用。

(2) 在制动风机后，应继续记录测量值（在风机

的闲置状态或停机期间），直至达到稳定状态。


表 10.5.2 制动系统试验

章节

编号试验

风速 < Vr 的 80 %

时的试验次数

风速 ≥ Vr 的 80 %

时的试验次数

备注

10.5.

4.1

一个空气动力制动系统故障时制动

2 24)

针对具有多个空气动力制动系统的风机 1), 4)

10.5.

4.2

制动系统 I故障时制动 2 2

10.5.

4.3

制动系统 II故障时制动 2 2

针对正好具有两个制动系统的风机




GL 2 1 第 10-9 页

表 10.5.2 制动系统试验（续）

章节

编号试验

风速 < Vr 的 80 %

时的试验次数

风速 ≥ Vr 的 80 %

时的试验次数

备注

10.5.4.4

制动系统出现其他可假定

故障时制动

为每个可假定故障执行 2此试验（根据实际

情况定义风速）

2)

10.5.4.5

机械制动的有效性 23)

备注 1)：对一个具有叶片变桨功能的叶片和不具有叶片变桨功能的叶片测量叶根弯曲力矩。如果

只有一个叶片安装有测量仪器，则应加倍每个风速范围内的试验次数，由此在装有仪器的叶片上测试空气动力制动系统的故障，然后在另一个叶片上测试。

备注 2)：如果在考虑可能发生的故障（请参阅第 2.1.3节）时已假定了其他故障（例如，在顺桨时

发生叶片变桨距电机关闭故障），则可能必须执行这些试验。

备注 3)：制动力矩的大小和制动力矩的压力恢复曲线将通过适当试验的方式显示。

备注 4)：对于具有可控制全翼展螺距的风机，可在与 GL 协商后省略风速 ≥ Vr 的 80 % 时的试

验。

10.5.5 自动运行试验


- 风速

- 转速

- 电功率输出


用）

- 机械制动装置的液压（请参阅第 10.5.8节）



注



表 10.5.3 自动运行试验

章节编号试验

风速 < Vr 时的试验

次数

风速 ≥ Vr 时的试验

次数备注

10.5.5.1 自动运行 2 2 试验持续时间：大

约 2分钟

10.5.5.2 参考第 4.5.4.3节和第 4.5.4.4节中所述的载荷相关的控制和安全系统功能 (LRF)的试验和检

验。

最后，应将未解决项与这些测量的结果一起提交。



第 10 章 10.5风机性能试验 IV – 第 1 部分

第 10-1 页 GL 2010

10.5.6 倒闸操作试验


- 风速

- 测风塔上的风向

（对于偏航控制试验）

- 机舱位置（对于偏航控制试验）

- 转速

- 电功率输出

- 空气动力制动装置的叶片角度或位置（若适用）

- 机械制动装置的液压（请参阅第 10.5.8节）



注


(2) 在倒闸操作后，应继续记录测量值，直至达

到稳定状态。


表 10.5.4 倒闸操作试验

章节编号试验

风速 < Vr 的 80 % 时

的试验次数

风速 ≥ Vr 的 80 %

时的试验次数备注

10.5.6.1 启动风机 2 2

10.5.6.2 采用所有规定的制动

程序关机

每个制动程序 2次试验 1)

10.5.6.3 发电机并网转换每个方向 2次转换针对具有 2个或多个固定速度和/或星形-三角形连接的风机

10.5.6.4 在发生电网故障或载荷减少时制动

2 2

10.5.6.5 激活偏航系统每个方向 1个偏航操作

备注 1)：对于具有叶片变桨控制的风机，应在报告中记录下叶片变桨率。




GL 2 1 第 10-11 页

10.5.7 固有频率测量

(1) 对于这些试验，应记录并评估每种情况下均

适当的测量参数。通过计数振动周期或适当测量信

号的频率分析来确定固有频率。

(2) 根据表 10.5.5确定固有频率。

(3) 如果塔架中装有减震系统，则应按照减震系

统在发挥功能和不发挥功能情况下系统阻止运动的

方向确定塔架的固有频率。

10.5.8 机械制动装置的液压

(1) 作为测量液压的一种替代方法，如果信号表

明与所应用制动力矩（例如，控制阀的位置）有明

确的关系，则可记录替代测量参数。此关系应记录在测量报告中。

(2) 如果制动装置是在固定水平（例如，紧急制

动/软制动/关闭）下激活的，则只需记录制动状态

即可。状态信号通过制动装置或液压系统进行检

测。报告中应记录各个水平的压力或制动力矩。

表 10.5.5 固有频率测量

章节编号部件停机生产

10.5.7.1 转子叶片

– 一阶和二阶固有模态，挥舞方向

– 一阶和二阶固有模态，摆动方向

– 一阶和二阶固有模态，挥舞方向

– 一阶和二阶固有模态，摆动方向

10.5.7.2 传动链扭转的一阶固有模态，发电机处于关闭状态且机械制动装置处于打开状态（例如通过关闭和打开机械制动装置来激发）

扭转的一阶固有模态，发电机处于打开状态

10.5.7.3 塔架 – 弯曲的一阶固有模态，XK方向 1),2)

– 弯曲的一阶固有模态，YK方向 1),2)

– 弯曲的二阶固有模态

– 扭转的一阶固有模态，扭力刚性塔架除外

– 弯曲的一阶固有模态，XK方向 2)

– 弯曲的一阶固有模态，YK方向 2)

注1)：首选转子位置为一个叶片垂直向下指。

备注 2)：附录 4.A，第 4.A.5节坐标系中的 XK和 YK



IV – 第 1 部分 10.6载荷测量第 10 章

GL 2 1 第 10-13 页

10.6 载荷测量

(1) 应根据 IEC TS 61 400 – 13“风机发电机组 –

第 13 部分：机械载荷测量”(IEC TS 61 400 – 13

“Wind turbine generator systems – Part 13:

Measurement of mechanical loads”)最新版本执行载

荷测量。

(2) 应将认可检测机构的测量报告提交给 GL 进

行评估。

(3) 在进行测量前，测量参数计划和测量的范围

应尽可能取得 GL 的同意。根据 IEC TS 61400-

13，应采用两种方式对测量进行分类：稳态运行

和瞬态事件。

(4) 根据 IEC TS 61400-13 中的规定，至少应测

量以下稳态运行情况：

- 发电

- 发电（发生故障）

- 暂停和/或闲置

(5) 根据 IEC TS 61400-13 中的规定，至少应测量以下瞬态事件：

- 启动

- 正常关机

- 紧急关机

- 电网故障

(6) 与 IEC TS 61400-13 相反，GL 指南中并非

是建议测量第 4 段所列的稳态运行情况和第 5 段所列的瞬态事件，而是要求测量。与技术规范不

同的部分应与 GL 协商作出详细说明。此外，必

须在试验报告中以一个单独的章节详细列出偏差

情况。

(7) 所测量的气象量应包括轮毂处的风速、风切

变、风向、气温、温度梯度和空气密度。

(8) 完成测量后，应计算载荷。要计算载荷，必

须应用用于实现通过 A 设计评估证明的载荷假定

的仿真模型。借助此模型，考虑到测量中记录的

风力条件，应模拟测得的载荷工况。在模拟中，

疲劳载荷与极限载荷均需加以调查。

(9) 为了获得类似的风力条件，分析测得的风力

数据集时应考虑平均值、标准偏差、趋势（风速

和风向）以及风向变化。必须分别对这些条件进

行模拟。并且应分析所测得的湍流风速自功率谱

密度，以及与用于载荷分析的谱公式进行比较。

(10) 疲劳载荷分析：仅需考虑发电 (DLC 1.1) 载

荷工况。正如 IEC TS 61400-13中所述使用捕获矩

阵进行测量一样，应用两个不同的湍流调查

DLC 1.1。因此，应在按照 IEC TS 61400-13 所测

量的横截面处评估二维载荷谱。此外，还必须评

估轴力矩的载荷持续分布 (LDD)。载荷谱和 LDD

应与各自测得数据集的评估进行比较。

注

IEC TS 61400-13 的表 3 中详细说明了疲劳分析的

捕获矩阵。

(11) 极限载荷分析应考虑：

- 至少两组 DLC 1.1，根据测得的捕获矩阵考虑

两个不同的湍流强度第 10.5 节中所述的瞬态

载荷

- 对风速达到超过额定风速 2m/s 时闲置的情况

应进行调查。所测得和计算得出的载荷的统

计数据应进行比较。考虑载荷以及定义风机

状态和运行模式的所有参数的测量和模拟的

时间序列，也要进行比较。

(12) 讨论比较的结果，并证明其合理性。测量值将表明对设计的技术公差假定的考虑是比较保守

的。如果发生重大偏差，则必须采取纠正措施

（例如，重新设计受影响的结构）。

(13) 通常，载荷分析报告应符合第 4章所述的关

于所需文档的要求。

(14) 通常，在引入风机的任何变型时进行的强制测量都应取得 GL 的同意。不过，当引入新的转

子叶片型式、额定转速、塔架类型（格子 /管状/混

合型）时，根据规则应执行新测量。

注

通过模拟将表明现有测量的适用性



IV – 第 1 部分 10.7齿轮箱的样机试验第 10 章

GL 2 1 第 10-15 页

10.7 齿轮箱的样机试验

10.7.1 总则

(1) 用于在风机传动链中安装的齿轮箱型式（主

齿轮箱）应在适当的试验台上接受样机试验，同

时还需在为之开发此齿轮箱的风机上进行样机试

验。在试验台上执行的样机试验用于检查齿轮箱

设计中进行的假定，以及为生产风机齿轮箱期间

执行系列试验获得重要参数。通过测量轴承温

度、声音和/或振动以及检查齿轮接触斑点在风机

中进行样机试验，以验证齿轮箱在风机中使用的

基本适用性。

(2) 如果进行的设计改进（例如，改变齿数比）会对齿轮箱的动态特性或齿轮箱各个部件的载荷

分布产生明显影响，则必须进行更新的样机试

验。并且应就设计改进与 GL 协商确定相应的范

围。

(3) 在签发 A 设计评估前，必须已在试验台上

完成样机试验，且进行了文档记录。在进行样机

试验前，试验计划需经过 GL 评估。在试验台上

执行的样机试验以及对拆卸下来的齿轮箱进行的

后续检查应由 GL进行评估。

(4) 如果根据第 7.4 节已将样机试验的主要结果

并入齿轮箱的计算中，则 B 设计评估可能已要求

完成齿轮箱试验。

(5) 在签发型式证书前，必须已在风机上完成样

机试验，且进行了文档记录。在风机上进行样机

试验前，试验计划需经过 GL评估。

(6) 在开始试验前，与 GL 协商指定样机试验的

详细范围。

10.7.2 在试验台上执行的样机试验的范围

在试验台上对风机齿轮箱进行试验前以及试验期

间，应至少遵守以下事项：

- 接受试验的齿轮箱及其主要部件是可唯一标识的。到进行试验时，必须已提供相关质量文档。

- 在试验台上执行的样机试验也应包括冷却系统和润滑系统的功能。还需提供实际试验台设置和极限工作条件模拟。

- 在试验台上执行试验前应确保所用润滑油的纯度，而且在试验期间应进行持续监控。清洁度极限应符合第 7.3.5.4 节中第 6 段的规定。

- 测试力矩应至少采用 4 步来逐渐施加，直到

达到齿轮箱规范中定义的标称力矩。

- 在每个力矩步骤执行试验，直到正常冷却情况下油槽和齿轮温度达到稳定。

- 在执行每个力矩步骤后，都应记录接触斑点。对于无法进行啮合的情况，应采用其他方法验证接触斑点，例如，齿根应变仪。这些接触斑点应与设计中进行的假定进行对比。

- 在各行星齿轮级别，需使用齿根应变仪测量每个力矩步骤的动态载荷分配（K v 与 K γ 的乘积）。

- 全面记录测得参数，例如温度、压力和振动。储存数据时彼此之间的关系应明确，并且尽可能采用可以电子形式处理的格式。

- 在试验台上完成样机试验后，应卸下齿轮箱，以便可以评估和记录所有轴承、齿轮、轴等的状态。

- 如果试验结果不符合齿轮箱规范中所列的标准，则需进行重新计算/重新设计。

10.7.3 在风机中执行的样机试验的范围

在风机中对风机齿轮箱进行试验前以及试验期

间，应至少遵守以下事项：

- 风机运行的持续时间应与 GL协商确定。测试

应至少持续到达到齿轮箱的标称载荷。如果无法达到该载荷，则可与 GL协商接受更低的载荷。

- 全面记录并评估相关运行参数（例如温度、压力和振动），以及有关齿轮箱载荷的参数。除力矩外，这些参数应包括在风机内加入齿轮箱所带来的载荷。

- 完成试验后，目视检查齿轮箱，包括检查接触斑点和油分析。

- 如果试验结果不符合齿轮箱规范中所列的标准，则需进行重新设计。



IV – 第 1 部分 10.7齿轮箱的样机试验第 10 章

GL 2 1 第 10-17 页

- 风机运行的持续时间应与 GL 协商确定。测试应至少持续到达到齿轮箱的标称载荷。如果无法达到该载荷，则可与 GL 协商接受更低的载荷。

- 全面记录并评估相关运行参数（例如温度、压力和振动），以及有关齿轮箱载荷的参数。除力矩外，这些参数应包括在风机内加入齿轮箱所带来的载荷。

- 完成试验后，目视检查齿轮箱，包括检查接触斑点和油分析。

- 如果试验结果不符合齿轮箱规范中所列的标准，则需进行重新设计。

10.7.4 样机试验的证明文件

样机试验的每个阶段都应加以全面记录和评估，例

如，通过测量数据文件、图片、油分析以及检查或

组装报告。作为评估的一个重要部分，应为系列齿

轮箱定义适当的计划。文件和评估应与系列齿轮箱

的试验计划一起提交给 GL 进行评估。



IV – 第 1 部分 10.8试运行证明第 10 章

GL 2 1 第 10-18 页

10.8 试运行证明

10.8.1 总则

(1) 试运行程序应在第一批风机中的其中一台上

进行验证。该验证的目的是由证明者目视检查机

组，以及评估试运行手册中安全相关的试验（请参

阅第 9.2节）。

(2) 对其执行试运行证明的风机应尽可能最大程

度地符合设计评估所依据的设计。在进行验证前，

制造商应在要提交给 GL 的声明中确认待检查风机

的配置。此声明应至少列出主要部件（例如，转子

叶片、转子制动装置、齿轮箱、发电机、变频器、

电源变压器、塔架、偏航电机和齿轮、变桨距电机

和齿轮，以及电控柜）的类型和序列号。任何与设

计评估所依据的设计不一致的部分都应报告给

GL。此外，还应指明风机的序列号、风电场中风机

的数量以及风电场位置。

(3) 试运行证明应由两名来自 GL 的专家执行：

电气工程和安全技术领域各一名。

(4) 成功执行试运行证明是签发 A 设计评估的前

提条件。

10.8.2 证明程序

(1) 使用第 10.8.1 节第 2 段中提到的制造商声明

检查风机，并将技术完成情况与设计评估所依据的

设计进行对比。

(2) 尽可能评估是否符合认证报告（报告对设计

文件的评估，请参阅第 1.2.2.4 节）中说明的任何限

制和/或条件。

(3) 执行从试运行手册中选择的试验，其中重点

执行安全试验。此外，验证试验的可行性以及评估

风机性能是否符合设计文件。

(4) 对安全系统中的软件进行功能测试（请参阅

第 2.2.3.3节，第 8段）。

10.8.3 电气工程的检查范围

检查电子部件的类型以及风机中电气安装和防雷系

统的结合。核查主要包括以下方面：

- 电控柜的安装（接地、接入电缆的连接、电缆

槽的填充系数等）

- 发电机、变频器和电动机的安装（接地、铭牌

检查等）

- 电缆路线布置和安装（弯曲半径、根据指定安装方法电缆之间的距离、在偏离部分安装电缆

环、电缆槽和电缆管道安装与填充系数、屏蔽

连接、根据布线图识别电缆等）

- 防雷系统的安装（引下线安装、电刷安装、火

花隙和电涌放电器、为测风传感器采取的保护

措施、将引下线连接到接地极、安装等电位连

接带、实现屏蔽措施等）

- 根据第 8.7.3.3节第 2段和第 8.7.3.1节第 2段检

查保护设置及其永久标记



2010版


11 定期检测



IV – 第部分目录第章

GL 2010 第 3 页

目录

11.1 范围和执行 ........................................................... ............................................................... ................. 11-1

11.1.1 总则 ............................................................ ................................................................ ........................... 11-1 11.1.1.1 定期监控的目的 .............................................................. ................................................................ ..... 11-1 11.1.1.2 工程师资格要求 .............................................................. ................................................................ ..... 11-1 11.1.2 范围和执行 ........................................................... ............................................................... ................. 11-1 11.1.2.1 定期监控的执行 .............................................................. ................................................................ ..... 11-1 11.1.2.2 结果评估 ............................................................... ............................................................... ................. 11-1 11.1.2.3 待核查风机文档 .............................................................. ................................................................ ..... 11-1 11.1.2.4 定期监控的范围 .............................................................. ................................................................ ..... 11-1

11.2 工程师、文档和作用 ...................................................... ................................................................ ..... 11-3 11.2.1 工程师 ........................................................ ................................................................ ........................... 11-3 11.2.2 文档 ............................................................ ................................................................ ........................... 11-3 11.2.3 作用 ............................................................ ................................................................ ........................... 11-3 11.2.3.1 维修 ............................................................ ................................................................ ........................... 11-3 11.2.3.2 设备退役和重新调试....................................................... ............................................................... ...... 11-3



IV – 第部分 11.1 范围和执行第章

GL 2010 第 11-1 页

11.1 范围和执行

11.1.1 总则

11.1.1.1 定期监控的目的

(1) 定期监控是由 GL 派遣的工程师对风机开展

核查的行为。核查应依照认证报告中的条件要求

执行。相应的认证报告、报告附件、或间接的参

考形式文档中将包含有涉及核查间隔的规定。

(2) 定期监控的目的在于对包含机械构造、安全

设备和结构完整性在内的风机整体进行检查（核

查）。

(3) 负责管理风机的团体（以下称为运营者）应安排实施定期监控。

(4) 运营者需填写关于风机使用期限的核查报

告。

11.1.1.2 工程师资格要求

(1) 定期监控需由经 GL 认证的风机工程师操作

实施。工程师应掌握对风机整体评估时所必需的

技术知识。工程师需具备可证实的相关培训和连

续性的交流经验。

(2) 工程师需独立于运营者和风机制造商，并应

能够获得关于风机的关联技术文档。

11.1.2 范围和执行

11.1.2.1 定期监控的执行

在定期监控期间，风机整体，连同转子叶片在内都需要进行彻底核查。工程师需根据文档规定，准备特定的核查清单。同时，清单内还应包括评

估标准。

11.1.2.2 结果评估

工程师应依照 GL 发布的最新版“风机认证指

南”对定期监控的结果展开评估。同时，工程师

还应在检测过程中，了解和遵守检测场所内适用

的标准和规定。

11.1.2.3 待核查风机文档

(1) 定期监控中至少需要仔细审阅以下文档：

许可和/或认证报告，包括所有附件和附录

建造许可，包括所有附件

操作手册

调试报告

维护报告

先前定期监控或状况调查（若有关联）报告

油料质量证明文件

关联的风机改建/维修和必要的许可性文档

(2) 工程师应就以下方面仔细审阅文档：

完整程度

合规程度

与维护和定期维护要求的符合程度

条件遵守情况

根据认证文档进行施工

风机使用周期内的反常工况

测试文档

执行安全测试的充足程度

若适用：根据许可改建/维修的执行情况

11.1.2.4 定期监控的范围

(1) 工程师需对风机整体目测核查，其中应对风

机的单个部件（含转子叶片）仔细检查，被检查

区域还应做到清洁，或在需要时保持开放。

(2) 风机的结构完整性包括机械构造，同时也需

要检查安全和制动系统的功能性（请参阅表

11.1.1）



第章 11.1 范围和执行 IV – 第部分

第 11-2 页 GL 2010

表 11.1.1 定期监控核查范围

组件核查的潜在故障

转子叶片

-表面损坏、裂纹、结构性缺陷

[使用适当方式进行目测和结构检查，（例如，敲击、超

声波测试）]

-预拉伸螺栓

-防雷系统状况及任意雷击标识

传动链

-泄露、非常规噪声、振动、防腐情况、润滑、预拉伸螺

栓

-齿轮状况（润滑油样品，若有关联）

机舱及力和力矩传输部件 -腐蚀、裂纹、非常规噪声、润滑

-预拉伸螺栓

液压系统，气动系统 -损坏、泄露和腐蚀

-功能性

安全设备，传感器和制动系统 -功能检查，限值合规情况

-损坏，磨损

电气安装，包括控制系统 -自上次定期监控后，根据 IEC 60364-6中规定范围进行的

核查规程

-可用的最新电路图

-腐蚀、直接接触防护、焦痕、电气安装损坏和退化，其

中包括电控柜、电缆敷设和固定、偏航面上的电缆束、传感器和促动器的连接和外壳

-电气部件的接地

-危险警示灯和紧急照明灯的完整性

-防护设备的布置

-对控制系统的真实性功能检查，其中包括对限值和错误

信息的验证

-变压器舱闭锁

-电力变压器的状况和固定情况

-防电击个人安全设备的可用性

-标记（警告标志、危险提醒、电缆和设备标注）

防雷系统 -自上次定期监控后，根据 IEC 61400-24中规定范围进行

的核查规程

-空气终端和向下传导系统的状况，以及任意雷击标识这

其中主要包括：接收器状况、避雷针状况、基座接线衔

套状况、接地极腐蚀情况、SPD状况、滑动触点状况、

接地电刷和火花隙、连接和安装状况、引下线状况

塔架和基座 -腐蚀，裂纹

-预拉伸螺栓

-基座覆盖情况



IV – 第部分 11.2 工程师、文档和作用第章

GL 2010 第 11-3 页

11.2 工程师、文档和作用

11.2.1 工程师

(1) 定期监控应由经 GL认证的工程师负责实施：

GL Industrial Services GmbH

可再生能源认证

Brooktorkai 18

20457 Hamburg

Germany

电话： +49 40 36149-707

传真： +49 40 36149-1720

GL Garrad Hassan

WINDTEST Kaiser-Wilhelm-Koog GmbHBrooktorkai 18

20457 Hamburg

Germany

电话： +49 40 36149-702

传真： +49 40 36149-5920

GL Garrad Hassan

WINDTEST Kaiser-Wilhelm-Koog GmbH

Sommerdeich 14 b

25709 Kaiser-Wilhelm-Koog

Germany

电话： +49 4856 901-0

传真： +49 4856 901-49

WIND-consult GmbH

Reuterstrasse 9

18211 Rostock-Bargeshagen

Germany

电话： +49 38203 507-25

传真： +49 38203 507- 23

(2) 在与承包商协商后，可由多个工程师同时对大型风电场进行检测。

(3) 由其他工程师提供的报告也可接受。

11.2.2 文档

(1) 定期监控的核查报告应由工程师撰写和签字确认。核查报告中需至少包括以下信息：

制造商、风机和塔架的型式和序列号

风机的位置和运营者

运转时数和已产出的总能源

核查当日的日期和天气情况

参与核查人员

核查范围的详细描述

备注和发现的损坏/缺陷

核查结果

(2) 核查结果、发现的缺陷及必要条件和限制应在起首几页中的一页进行说明。

(3) 工程师需向运营者提交 2份报告的副本。

11.2.3 作用

11.2.3.1 维修

(1) 在报告中（请参阅第 11.2.2 节），工程师需

说明发现的任意缺陷，同时还应确定完成合格维修

所需的时间。

(2) 所有必要的维修操作都应按照运营者的安排进行。

(3) 维修应由风机制造商，以及制造商授权的维修小组，或由精通该领域并具备必要的知识、信息

和设备的维修小组实施。

11.2.3.2 设备退役和重新调试

(1) 若发现的缺陷在部分或整体上危害到风机的结构完整性，或预计可能会导致出现更大规模的损

坏时，工程师应建议风机退役。运营者随后需实施

退役操作。

(2) 若公共安全受到来自所发现缺陷的威胁，或运营者拒绝风机退役，则工程师应就此告知负责建

造许可的团体。

(3) 在专业维修小组根据第 11.2.3.1 节完成风机的

维修后，应书面向运营者证明安全缺陷已得到正确

维修。在这之后，运营者/所有者可启动重新调

试。



IV –第 1 部分指南参考资料 GL 2010 第 1 页

指南参考资料

[1.1] IEC 61400-2，风力发电机 –第 2部分：小型风机的设计要求，第 2版，2006年 3月

[1.2] GL 风力技术说明 065 (TN 65)：依据电网技术规范的电网技术规范符合认证 (GCC)，认证程序，Germanischer Lloyd

[1.3] GL 风力技术说明 066 (TN 66)：依据电网技术规范的电网技术规范符合认证 (GCC)，低电压穿越 (LVRT)，测试程序，Germanischer Lloyd

[1.4] GL 风力技术说明 067 (TN 67)：极端温度下的风力发电机认证（此处为寒冷气候），评估范围，Germanischer Lloyd

[1.5] GL风力技术说明：风力发电机防火系统的认证，认证程序，Germanischer Lloyd

[1.6] GL风力技术说明：风能行业内进行服务活动的组织认证，评估范围，Germanischer Lloyd

[3.1] Germanischer Lloyd分类和施工规则 II —材料和焊接，第 2 部分 —非金属材料，第 1章 –纤维增强塑料和胶粘连接

[3.2] Germanischer Lloyd分类和施工规则 II —材料和焊接，第 3 部分 — 焊接，第 1 章 - 通用要求、鉴定证明、许可和第 2 章 – 设计、制造和焊接接头核查，其中包括附录 2008“GL规则 II-3-3更改，多应用领域的焊接，第 1节，F”。

[3.3] Germanischer Lloyd分类和施工规则 II —材料和焊接，第 1 部分 — 金属材料，第 2 章 – 钢铁材料，第 3节

[3.4] DEUTSCHER AUSSCHUSS FÜR STAHLBETON, DAfStb-Richtlinie Herstellung und Verwendung vonzementgebundenem Vergussbeton und Vergussmörtel, Ausgabe Juni 2006 [DAfStb 水泥基灌浆生产和应用指南，2006年 6月版]

[4.1] IEC 61400-1，风力发电机组 –第 1部分：安全要求，第 2版，1999年 2月

[4.2] Richtlinie für Windenergieanlagen; Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise für Turm und Gründung[风能转化系统规章；塔架和基座结构完整性作用和验证], DIBt Deutsches Institut für Bautechnik [德国土木工程研究所]，2004年 3月

[4.3] M-Liste der Techn，Baubestimmungen，Anlage 2.7/10，项目 5

[4.4] IEC 61400-1，第 3版，2005年，风力发电机 –第 1部分：设计要求，2005年 8月

[4.5] IEC 61400-1/A1，2008年修订的 IEC 61400-1，第 3版，2005年，2008年 7月

[4.6] 应用 IEC 61400-1:2005的最佳工程实践方法建议，Germanischer Lloyd

[4.7] DIN EN 61400-1 Windenergieanlagen – Teil 1:Auslegungsanforderungen (IEC 61400-1:2005); DeutscheFassung EN 61400-1:2005, Juli 2006

[4.8] ESDU 85020，近地面大气湍流特征，ESDU International

[4.9] Gumbel, E.J.，极端情况统计，哥伦比亚大学出版社 1958年，第 73页

[4.10] Cheng P W. “基于可靠性的海上风力发电机极端应对设计方法”，代尔夫特大学，风能研究所，2002年

[4.11] Pandey M D, Sutherland H J.“关于风力发电机部件极端设计载荷估算列表数据的概率分析”，AIAA-2003-0866，2003年

guideline for the certification of wind turbines edition 2010 (chinese)

Documents