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风力发电机组噪声测量方法探讨

2020-06-05
贾春雁
(沈阳华创风能有限公司)
 
  摘 要:目前,风力发电机组已日趋成熟,经历几年的历练,部分风机制造厂正在自己研发设计、自主创新研制风力发电机系统,使结构系统更优化、完善。大型整机厂已不局限于1.5MW机型机组,为符合风场环境已研发出2MW、3MW、5MW、7MW级风力发电机组,关键部件性能也日益提高,主控控制系统的智能控制也加速提高了风电机组的可靠性和寿命。无论在机械结构和电气控制方面都有所完善,为今后的快速发展奠定了稳固的基础。不仅能满足国内市场的需求,而且已经向国际市场供货。在风力发电机组的改进完善过程中,众多难题需要攻克,以使风机运行更稳固,更有优势。文章针对在风力发电机发展过程中产生的噪声影响进行分析,同时列举偏航部位产生的噪音并进行研究、改进,使风力发电机组更加完善,对风机改进有一定的影响作用。
  关键词:风力发电;噪声;偏航
  随着装机容量的不断加大,各种新机型的研制,都需要风电厂家不断克服各种困难,保证机组的稳定运行。风力发电一直被认为是绿色、清洁的环境友好型能源,但其中噪声问题对风电场周围环境的影响需要重视。在风场工况良好的状态下,风机会一直保持稳定运行,在运行过程中随着环境变化风机会变桨、偏航,即对风,对风过程会产生空气动力噪声。在风机运行的过程中,机械结构也会存在摩擦,都会带来噪声问题。因此风机长期运行产生的噪声会影响风电场周围居住的人们,对健康带来隐患。近年来,风电厂家不断研制克服噪声的方法,对风机进行改进,尽量降低噪声限值。国家也相应出台行业标准,风电场噪声限值及测量方法,对实际风机运行有一定的意义和作用。
  1 风力发电机组噪声来源
  风力发电机组运行过程中,受气流影响在加上转动部件的摩擦,叶片及机组部件会产生较大的噪声,噪声源主要来源于机械及结构噪声,如齿轮啮合的噪声,由于互相摩擦引起振动,产生噪声。机械噪声还包括轴承噪声、电机转动产生电磁振动噪声等。
  机械噪声及结构噪声是风力发电机组的主要噪声源,为减少这部分噪声可以通过工艺改进,增加良好的润滑条件来降低摩擦力,或采用阻尼材料,弹性连接代替刚性连接等来减少机械振动,从而降低振动噪声。其他噪声来源如空气动力噪声,由于此噪声在空气中,随风速增大而增强,因此此噪声不易分离。其余则是一些辅助设备引起的噪声,如散热器、排风扇等。
  2 偏航噪声分析与解决方法
  2.1偏航产生的噪声
  根据现场实际情况,在风力发电机组机舱偏航时,机舱和塔筒连接部位法兰处安装有刹车阀组。当机舱对风调节时,即偏航状态下,刹车阀组夹住刹车盘会发出声响,由于塔筒形状上端部位相对下端部位细一些,及呈现喇叭形状,使声响加大。因此由刹车盘处产生的声响从塔筒上部传到塔底,相当声响扩大,到塔底则会发出比较大的声音。当牧民放牧时,牛羊遇到此噪音易发生身体方面不适症状,影响生态平衡。风力发电机结构简图如图1所示。
  2.2减少偏航噪声方法
  偏航产生的噪声来源于偏航装置部位的刹车盘,当刹车阀组刹住刹车盘时产生声响,因此减弱此处声音尤为关键。由于风机偏航现在有4组电机控制偏航或3组电机控制偏航,经过计算3组电机控制偏航可以稳定运行。其中一组电机通过给予反向转动力矩控制偏航刹车。原来偏航通过液压站控制压力给刹车盘刹车偏航。现试验为一液压阻尼,即采用一组电机控制反向力矩进行刹车偏航,使偏航稳定运行。
  2.3偏航噪声试验
  试验所需工具:钳型万用表,二极管(用于测试电流流向),液压油,钳子等。
  试验注意事项:因为试验主要目的是测得在增加阻尼器及一反向电机前提下加上压力的情况下测试,如果电机耐受程度允许即保持一个相对稳态的值即可使偏航稳定运行,降低噪声。此实验首先需要在组装厂试验完毕,经过加压试验,观察电机电流使不超过额定值情况下在实际去风场测量,更好的保持稳定性,避免后期工作带来其他不利影响。现场测试时需要注意电压、电流是否和组装厂测试时一致,不一致需要根据现场电机参数进行调整。
  试验过程:检查各部件安装、接线是否正常,二极管尤其注意不要接错。一切准备就绪后开始调试。因偏航分手动和自动偏航,所以需要在这两种情况下分别测试。用钳形万用表掐电机其中一项,分别观察手动和自动偏航时钳型万用表的电流值并记录下调试结果,不要超过偏航电机最大电流。通过检测电流值观察液压偏航阻尼效果。此方法需要根据各风机机型进行,逐渐增加压力并检测电流值,使电流值不过载,达到一个相对稳态的值。
  3 噪声测量规则
  主要规则:①测量设备:噪声测量仪器包括噪声自动监测仪或积分声级计,噪声测量仪器和校准仪器应定期检定合格,并在有效使用期限内使用;②测量条件:测量需在无雨、无雪、风速12m/s以下时进行;③测量位置:风场附近敏感位置测量,需要布设检测点位;④测量其他条件:测量时段、测量数据与评价值,采样方式等参考具体的测量标准进行。
  4 结束语
  风能作为清洁能源可减少空气污染,利用大自然的力量给人类带来无尽的能源。对于噪声产生的影响也已经有相关的测量方法和标准。人类的智慧和试验风机技术正不断上升,新机型也在不断完善。虽风力发电机组在日常运行中会受到一些因素的影响,但通过不断研发、改进,风力发电这一清洁能源定会给社会做出巨大的贡献。
来源:《工程技术研究》2017年03期
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