風力發(fā)電機組噪聲測量方法探討
2020-06-05 賈春雁
（沈陽華創(chuàng)風能有限公司）
摘 要：目前，風力發(fā)電機組已日趨成熟，經(jīng)歷幾年的歷練，部分風機制造廠正在自己研發(fā)設計、自主創(chuàng)新研制風力發(fā)電機系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更優(yōu)化、完善。大型整機廠已不局限于1.5MW機型機組，為符合風場環(huán)境已研發(fā)出2MW、3MW、5MW、7MW級風力發(fā)電機組，關(guān)鍵部件性能也日益提高，主控控制系統(tǒng)的智能控制也加速提高了風電機組的可靠性和壽命。無論在機械結(jié)構(gòu)和電氣控制方面都有所完善，為今后的快速發(fā)展奠定了穩(wěn)固的基礎。不僅能滿足國內(nèi)市場的需求，而且已經(jīng)向國際市場供貨。在風力發(fā)電機組的改進完善過程中，眾多難題需要攻克，以使風機運行更穩(wěn)固，更有優(yōu)勢。文章針對在風力發(fā)電機發(fā)展過程中產(chǎn)生的噪聲影響進行分析，同時列舉偏航部位產(chǎn)生的噪音并進行研究、改進，使風力發(fā)電機組更加完善，對風機改進有一定的影響作用。
關(guān)鍵詞：風力發(fā)電；噪聲；偏航
隨著裝機容量的不斷加大，各種新機型的研制，都需要風電廠家不斷克服各種困難，保證機組的穩(wěn)定運行。風力發(fā)電一直被認為是綠色、清潔的環(huán)境友好型能源，但其中噪聲問題對風電場周圍環(huán)境的影響需要重視。在風場工況良好的狀態(tài)下，風機會一直保持穩(wěn)定運行，在運行過程中隨著環(huán)境變化風機會變槳、偏航，即對風，對風過程會產(chǎn)生空氣動力噪聲。在風機運行的過程中，機械結(jié)構(gòu)也會存在摩擦，都會帶來噪聲問題。因此風機長期運行產(chǎn)生的噪聲會影響風電場周圍居住的人們，對健康帶來隱患。近年來，風電廠家不斷研制克服噪聲的方法，對風機進行改進，盡量降低噪聲限值。國家也相應出臺行業(yè)標準，風電場噪聲限值及測量方法，對實際風機運行有一定的意義和作用。
1 風力發(fā)電機組噪聲來源
風力發(fā)電機組運行過程中，受氣流影響在加上轉(zhuǎn)動部件的摩擦，葉片及機組部件會產(chǎn)生較大的噪聲，噪聲源主要來源于機械及結(jié)構(gòu)噪聲，如齒輪嚙合的噪聲，由于互相摩擦引起振動，產(chǎn)生噪聲。機械噪聲還包括軸承噪聲、電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電磁振動噪聲等。
機械噪聲及結(jié)構(gòu)噪聲是風力發(fā)電機組的主要噪聲源，為減少這部分噪聲可以通過工藝改進，增加良好的潤滑條件來降低摩擦力，或采用阻尼材料，彈性連接代替剛性連接等來減少機械振動，從而降低振動噪聲。其他噪聲來源如空氣動力噪聲，由于此噪聲在空氣中，隨風速增大而增強，因此此噪聲不易分離。其余則是一些輔助設備引起的噪聲，如散熱器、排風扇等。
2 偏航噪聲分析與解決方法
2.1偏航產(chǎn)生的噪聲
根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在風力發(fā)電機組機艙偏航時，機艙和塔筒連接部位法蘭處安裝有剎車閥組。當機艙對風調(diào)節(jié)時，即偏航狀態(tài)下，剎車閥組夾住剎車盤會發(fā)出聲響，由于塔筒形狀上端部位相對下端部位細一些，及呈現(xiàn)喇叭形狀，使聲響加大。因此由剎車盤處產(chǎn)生的聲響從塔筒上部傳到塔底，相當聲響擴大，到塔底則會發(fā)出比較大的聲音。當牧民放牧時，牛羊遇到此噪音易發(fā)生身體方面不適癥狀，影響生態(tài)平衡。風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。
2.2減少偏航噪聲方法
偏航產(chǎn)生的噪聲來源于偏航裝置部位的剎車盤，當剎車閥組剎住剎車盤時產(chǎn)生聲響，因此減弱此處聲音尤為關(guān)鍵。由于風機偏航現(xiàn)在有4組電機控制偏航或3組電機控制偏航，經(jīng)過計算3組電機控制偏航可以穩(wěn)定運行。其中一組電機通過給予反向轉(zhuǎn)動力矩控制偏航剎車。原來偏航通過液壓站控制壓力給剎車盤剎車偏航?，F(xiàn)試驗為一液壓阻尼，即采用一組電機控制反向力矩進行剎車偏航，使偏航穩(wěn)定運行。
2.3偏航噪聲試驗
試驗所需工具：鉗型萬用表，二極管（用于測試電流流向），液壓油，鉗子等。
試驗注意事項：因為試驗主要目的是測得在增加阻尼器及一反向電機前提下加上壓力的情況下測試，如果電機耐受程度允許即保持一個相對穩(wěn)態(tài)的值即可使偏航穩(wěn)定運行，降低噪聲。此實驗首先需要在組裝廠試驗完畢，經(jīng)過加壓試驗，觀察電機電流使不超過額定值情況下在實際去風場測量，更好的保持穩(wěn)定性，避免后期工作帶來其他不利影響。現(xiàn)場測試時需要注意電壓、電流是否和組裝廠測試時一致，不一致需要根據(jù)現(xiàn)場電機參數(shù)進行調(diào)整。
試驗過程：檢查各部件安裝、接線是否正常，二極管尤其注意不要接錯。一切準備就緒后開始調(diào)試。因偏航分手動和自動偏航，所以需要在這兩種情況下分別測試。用鉗形萬用表掐電機其中一項，分別觀察手動和自動偏航時鉗型萬用表的電流值并記錄下調(diào)試結(jié)果，不要超過偏航電機電流。通過檢測電流值觀察液壓偏航阻尼效果。此方法需要根據(jù)各風機機型進行，逐漸增加壓力并檢測電流值，使電流值不過載，達到一個相對穩(wěn)態(tài)的值。
3 噪聲測量規(guī)則
主要規(guī)則：①測量設備：噪聲測量儀器包括噪聲自動監(jiān)測儀或積分聲級計，噪聲測量儀器和校準儀器應定期檢定合格，并在有效使用期限內(nèi)使用；②測量條件：測量需在無雨、無雪、風速12m/s以下時進行；③測量位置：風場附近敏感位置測量，需要布設檢測點位；④測量其他條件：測量時段、測量數(shù)據(jù)與評價值，采樣方式等參考具體的測量標準進行。
4 結(jié)束語
風能作為清潔能源可減少空氣污染，利用大自然的力量給人類帶來無盡的能源。對于噪聲產(chǎn)生的影響也已經(jīng)有相關(guān)的測量方法和標準。人類的智慧和試驗風機技術(shù)正不斷上升，新機型也在不斷完善。雖風力發(fā)電機組在日常運行中會受到一些因素的影響，但通過不斷研發(fā)、改進，風力發(fā)電這一清潔能源定會給社會做出巨大的貢獻。
來源：《工程技術(shù)研究》2017年03期
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