风力发电机气动噪声测量分析方法.pdf

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化工自动化及仪表
第42卷
风力发电机气动噪声测量分析方法
刘燕薛宇岳巍澎
(1.华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206;
2.中国大唐集团科学技术研究院,北京102206
摘要研究了风力发电机气动调幅噪声的测量技术、数值计算方法及其内在关联,提出了一种气动噪
声测量、分析和预測方法。将测量噪声信号高通滤波后求解瞬时dBC值,并进行傳里叶变换求取调幍噪
声幅值和叶片通过频率。将实测数据与模敖据对比分析,发现数据有很好的关联。通过研究进一步
加深了対气动噪声产生机理的认识,同时为将来气动噪声测量分祈标准的建立提供依据。
关鍵词气动噪声调幅噪声风力发电机测量分析
中图分类号89
文献标识码A文章编号1000-3932(2015)11H1242-65
噪声可分为气动噪声、机械噪声和电磁噪
测量方法
声2。风力发电机的噪声属于气动噪声,是山1.1测量位置
叶片周闱的空气流动造成的。气动噪声通常可分
定义下风向测量位置为标准位置,两个调幅
为低频噪声和调幅噪声。其中低赪噪声人耳听噪声测量位置分別位于风机前端的上风向±45°
不见,身体却能感觉到,会导致头晕、恶心及眩晕处,如图1所示。高频麦克风安装于风机上风向
等症状1。调幅噪声处于人耳可听到的频率范围45°(误差不大于15°),并距离风机中心125m的
内,因而会导致风机或风场周围的居民睡眠困难。两个测点,用于测量叶片的气动调幅噪声。第三
现有的风机噪声标准IFC6140041,用声个测点是风机下风向125m处,用于测量风机的
功率来进行噪声的量化分析,对具有很强时域特声功率
征的调幅噪声不能很好地表征。调幅噪声,是风
风向
力发电机特有的一种噪声,又称为嗖嗖噪声,因其
很强的时域特性,又在人耳可听范围之内,致使风
电场周用处在噪声传播范闱之内的居民产生睡眠
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及相关精神健康等一系列问题?。目前,在国外
它已也成为影响风力发电机安装的主要因素之
。因此,这种特殊风场的气动噪声问题亟待解
决
风力发电机的调嗝噪声因其时域特性,使得
图1风力发电机气动噪声近场区点分布
其测量、分析方法与常规噪声不同,同时其包络线
各测点至风机中心的水平距离的计算公式
是叶片通过频率,所以它给人“低频”噪声的印为5
象。因此,有必要针对风力发电机叶片的气动噪
Rn=1+
声构建一套标准的测试流程和测试技术,以规范
风力发电机叶片气动噪声的测量与记录方法。式中D一叶轮直存
Lundmark G提出了一种测量调幅噪声的新方
叶轮中心到地面的垂直距离。
法?,笔者结合这种方法測量调幅噪声,对结果分
1.2测量方法
析,同时基于测量模型对风力发电机进行声学模
国外对风力发电机叶轮气动声学”、叶轮
拟,并与测量结果关联对比分析
①收稿日期:2015-09-08(修改稿
第11期
刘燕等.风力发电机气动噪声測量分析方法
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气动噪声、调幅噪声2和转动噪声进行50m基准时间内最大幅值与平均最小值之差。
了相应的理论和数值研究。 Lundmark G定义了
为了更有效地测量风力发电机的调幅噪声,
衡量和量化调幅噪声的方法,即以10min为测量结合[ landmark G的分析方法,笔者提出了新的方
区间,记录大于5dB(A)的观测振幅。振幅为法,测量和分离调幅噪声,如图2所示。
高通滤波
dBC计算
傅軍叶变换
High Das& Fill
3db
图2风力发电机调幅噪声測量和数据分析流程
风力发电机调幅噪声测量和数据分析方法分
以下几步:
a.在风力发电机前端的上风向±45°处测量
并记录风力发电机的时域声压值;
pはxォ-pゴ+ァ
b.将测得的声压信号经过高通滤波器处理
得到调烦噪声,对测量数据频谱分析选取合适的
截止频率,本风力发电机高通滤波器的截止频率
为200Hz;
c.将调频噪声信号通过dlB计算获得即时
图3风力发电机气动噪声模拟方法t流程
噪声强度水平
d.通过T获得调频噪声幅值和叶片通过
降低风力发电机噪声最有效的方法是在设计
频率。
玠段就考虑降低噪声。有必要整合风力发电机模
1.3气动声学模拟方法
拟分析与噪声实测数据,开发气动噪声预测方法
现代大型风力发电机在需要高效率的同时也开发的方法和工具同时可以用于风力发电机的优
应降低噪声。风力发电机的噪声源与风轮空气动化设计。风力发电机的模拟分析基丁风力发电机
力性能和叶片气动弹性变形具有强糰合关系。因和风场模型,包括风力发电机的模拟、风场的流动
此,需要研究风力发电机气动性能和噪声产生的模拟、翼型、风力发电机和风场的声学计算。计算
机理,数值模拟能够发挥作用,同时可以与翼型
得到的翼型、叶轮的时域和频域噪声信号,要与风
风力发电机的风洞数据和现场測试数据对比、验洞测试数据和现场测量数据验证关联。
证。图3为风力发电机气动噪声模拟原理
风力发电机气动声学模拟方法为