风力发电机振动与噪声测试及其减噪方法探析-北极星风力发电网

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工业化至今，社会经济发生了巨大的变化和发展，工业的发展对于能源的需求也日益加大，对环境的压力越来越大。能源的不断开发利用，导致能源供应日趋紧张，也给生态环境带了巨大的伤害。世界各国，相继制定法律法规，以推进可再生能源的发展，用以替代不可再生矿物能源[1]。风力发电是可再生能源发电中成本最低、效益较高、污染较小的清洁能源。而对于风力发电机振动与噪声的污染带来的危害也日趋严重，如何做好该方面的的检测以及减噪方法的研究是当前一个重要课题。

不可再生矿物能源的日趋减少，以可再生能源替代不可再生能源的要求也越来越高。风能，作为可再生能源中价值可观、有前途、清洁、效率的一种，在实际利用中已相当广泛成熟。我国的风能储量巨大有超过30亿K，可开放的风力资源也相当可观，达到近3亿KW，可以看出风力发电的有力发展，可以带来很大的经济、社会效益。但因风力发电机在运转过程中会产生较大的振动和噪声，对设备及环境带来一定的影响，危害到人们的身心健康。因此，风力发电带来经济、社会效益的同时，不可忽视其带来对环境的负面效应，只有不断加强对风力发电机振动和降噪的方法措施进行探讨研究，达到进一步的改进和完善。

1.风力发电机的构造

当前世界各国运用的风力发电机多采用水平轴高速螺旋桨式的风力发电机。传统型的风力发电机由于其产生的电压和频率不稳定，真正的应用价值和效益很低。在传统型上进行改进创新，加入了齿轮箱、液压系统、偏航系统、变桨系统以及控制系统成为现在运用广泛的现代风力发电机。

2.风力发电机的振动及噪声

2.1振动

现代的风力发电机在运行过程中不仅有轮翼绕轴运行产生的振动，还有其他部位运行的振动，而这些振动在一定的层面上会导致叶片破裂，降低其寿命，应及时做好减振的措施。叶片的振动主要包括：垂直叶面方向振动，平行叶面方向振动，平行叶面弦线方向的振动。而其中以平行叶面弦线方向振动危害最大也是最明显的，因其振动的频率和叶轮振动的频率相近，在一定状况下，可能产生共振效应，如共振振幅越大，对于叶轮的损坏也越高[3]。对于其他两个方向的振动，因其振动的的频率和叶轮固有的频率有较大的差异和距离，且振幅相对较小，对叶轮损坏的的程度不大。所以着重考虑的是平行叶面弦线方向的振动，因其看差生根本的损坏因素，就是共振。

2.2噪声

物理学理论中关于声音的产生是由于振动，而噪声就是由于不同频率和音律无规则并合产生的。噪声的波形图是没有规则，没有周期的曲线，对于人来说，会产生烦躁、情绪波动、厌恶的负面情况。风力发电机的噪声有：（1）旋转噪声，它的产生是因为叶轮在旋转过程中和空气相互运动，产生压力脉动而产生的；（2）机械噪声，主要是由于机械设备在运行过程中叶轮产生的力矩通过齿轮传递给发电机而产生的，主要有：轴承噪声、齿轮噪声，电机噪声等；（3）发电机噪声，是由轴承之间，转子切割磁力线，转子与定子间等产生的摩擦声。另在风大时，发电机短路也会产生异常的噪声；（4）涡流噪声，是空气在旋转页面状态下分裂时，由于空气的粘性，形成涡流产生的非稳定性流动噪声；（5）空气动力噪声，主要是由于高速气流，不稳定气流和气流与设备物体间相互作用产生的。

3.风力发电机的振动与噪声测试

传感器是用于接受振动和噪声的信号，进行采集。预处理主要用处在于将传感器收集到的模拟信号绩效数字处理；信号采集是预处理后的模拟信号转化为数字信号，关键是A/D转换器；数字化处理是将数字信号的各种有用信息进行提取，是计算机测试系统的核心；结果显示分析，将信号以数据、图形、图表显示，相对直观化、明了化。

在实际测试中运用噪声分析仪器进行，如：AWA627+噪声分析仪，它的测量范围是24到130dB，是通过声压信号转换成电信号，进行测试记录的，再进行分析转换成分别指标进行显示，测试依据是根据国家关于风力发电噪声控制规定进行。

4.减噪方法措施

噪声的控制一般是由主动和被动控制两部分组成，主动控制主要是要求对机器设备等进行改进创新，一是对设备结构进行改进和改善，提高装配运转质量；二是采取隔振、阻力处理等方式减少振动所带来的噪声。被动减噪是在工程、设备整体完成后进行的。（1）主动降噪，主要是做到：对风轮的平衡控制，只有保证风轮的静力平衡、空气动力平衡、安装平衡以及阻尼减噪降噪控制运行，减少噪声的产生；（2）被动降噪，吸声的应用在风里发电工程中有很广泛的应用，运用吸声的方式，可以明显的改善噪声环境，运用一定的吸声材料和吸声结构，如：多孔性吸声材料等，可以有效的降低噪声带来的污染[4]。在风力发电机的噪声处理上，只要做好主动减噪和被动减噪，就可以很好的控制噪声的产生和其带来的危害。

5.结语

风力发电机带来的良好社会经济和环境生态效益不言而喻的，但其振动与噪声的危害也是明显的。要有力的减噪和振动带来的问题，就要积极的改进设备结构、提高设备制造精度，确保风轮运行中的各项平衡，充分发挥阻尼减振控制来减噪，并控制振动振幅，减少振动给结构的传递，减低结构噪声；被动降噪也是必不可少的措施。两者有机的结合运用，可有效的提高风力的环境效益，有利于人们的生产与生活，实现资源、环境、社会的和谐发展。

原标题：风力发电机振动与噪声测试及其减噪方法探析

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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