风力发电机组的噪声控制

三、风力发电技术的发展方向和特点
风力发电有三种运行方式：
一是独立运行方式，通常是一台小型风力发 电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄 能，以保证无风时的用电。 二是风力发电与其他发电方式（如柴油机发 电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个 海岛供电。
三是风力发电并入常规电网运行，向大电网 提供电力，常常是一处风电场安装几十台甚 至几百台风力发电机，这是风力发电的主要 发展方向。
பைடு நூலகம்
（2）空气动力噪声
空气动力噪声由叶片与空气之间作用 产生，它的大小与风速有关，随风速增大 而增强。处理空气动力噪声的困难在于其 声源处在传播媒质中，因而不容易分离出 声源区。
（3）通风设备噪声 散热器、通风机等辅助设备产 生的噪声。
八、噪 声 控 制 噪声控制可以从噪声源、噪 声传播途径和噪声接受者三方面 入手。噪声控制技术主要以噪声 的声学控制方法为主，具体的技 术途径一般包括隔声处理、吸声 处理、振动的隔离、阻尼减振等。
塔：
风力发电机塔载有机舱及转 子。通常高的塔具有优势，因为 离地面越高，风速越大。现代600 千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。 它可以为管状的塔，也可以是格 子状的塔。管状的塔对于维修人 员更为安全，因为他们可以通过 内部的梯子到达塔顶。格状的塔 的优点在于它比较便宜。
风速计及风向标：
用于测量风速及风向.
七、噪声源分析
风力发电机组工作过程中在风 及运动部件的激励下，叶片及机 组部件产生了较大的噪声，其噪 声源主要有：
（1）机械噪声及结构噪声
① 齿轮噪声 啮合的齿轮对或齿轮组，由 于互撞和摩擦激起齿轮体的振 动，而通过固体结构辐射齿轮 噪声。
② 轴承噪声 由轴承内相对运动元件之间 的摩擦和振动及转动部件的不平 衡或相对运动元件之间的撞击引 起振动辐射产生噪声。
轴心：
转子轴心附着在风力发电机的低速 轴上。
低速轴： 风力发电机的低速轴将转子轴 心与齿轮箱连接在一起。在现代 600千瓦风力发电机上，转子转速 相当慢，大约为19至30转每分钟。 轴中有用于液压系统的导管，来激 发空气动力闸的运行。
齿轮箱：
齿轮箱左边是低速轴，它可以 将高速轴的转速提高至低速轴的50 倍。
六、风力发电机内部结构
机舱：
机舱包容着风力发电机的关键设 备，包括齿轮箱、发电机。维护人员 可以通过风力发电机塔进入机舱。机 舱左端是风力发电机转子，即转子叶 片及轴。
转子叶片： 捉获风，并将风力传送到转子轴心。 现代600千瓦风力发电机上，每个转子 叶片的测量长度大约为20米，而且被 设计得很象飞机的机翼。
风力发电机因风量不稳定，故 其输出的是13～25V变化的交流电， 须经充电器整流，再对蓄电瓶充电， 使风力发电机产生的电能变成化学 能。然后用有保护电路的逆变电源， 把电瓶里的化学能转变成交流220V 市电，才能保证稳定使用。
使用风力发电机，就能源源不断地 把风能变成我们家庭使用的标准市电， 其节约的程度是明显的，一个家庭一年 的用电只需20元电瓶液的代价。而现在 的风力发电机比几年前的性能有很大改 进，以前只是在少数边远地区使用，风 力发电机接一个15W的灯泡直接用电， 一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由 于技术进步，采用先进的充电器、逆变 器，风力发电成为有一定科技含量的小 系统，并能在一定条件下代替正常的市 电。
要解决风力发电减振降噪的问 题，还得从风力发电机的具体外部 构造和内部结构来分析。
五、风力发电机外部构造
风力发电机在外部结构上分 垂直轴风力发电机与水平轴风力 发电机 ，这两种构造在噪音反面 有着很大的差别：
水平轴风轮的尖速比一般在5-7左右， 在这样的高速下叶片切割气流将产生很大的 气动噪音，同时，很多鸟类在这样的高速叶 片下也很难幸免。
③ 周期作用力激发的噪声 由转动轴等旋转机械部件产 生周期作用力激发的噪声。
④ 电机噪声 不平衡的电磁力使电机产生 电磁振动，并通过固体结构辐射 电磁噪声。
机械噪声和结构噪声是风力发电机 组的主要噪声源，而且对人的烦扰度 最大。这部分噪声是能够控制的，其 主要途径是避免或减少撞击力、周期 力和摩擦力，如提高加工工艺和安装 精度，使齿轮和轴承保持良好的润滑 条件等。为减小机械部件的振动，可 在接近力源的地方切断振动传递的途 径，如以弹性连接代替刚性连接；或 采取高阻尼材料吸收机械部件的振动 能，以降低振动噪声。
二、风力发电的应用
山区可以借此系统做一个常年不花钱的 路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山 区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高 层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是 真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可 以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅 游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区， 风力发电机正在成为人们的采购热点。无线 电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为 山区人民服务，使人们看电视及照明用电与 城市同步，也能使自己劳动致富。
在风力发电系统中两个主要部 件是风力机和发电机。风力机向 着变浆距调节技术、发电机向着 变速恒频发电技术，这是风力发 电技术发展的趋势，也是当今风 力发电的核心技术。
四、风力发电带来的问题 虽然风力发电也号称是清洁能源， 能起到很好的环保作用，但是随着越 来越多大型风电场的建立，一些由风 力发电机引发的环保问题也凸显出来。 这些问题主要体现在两个方面： 一 是噪音问题 二是对当地生态环境的影响。
垂直轴风轮的尖速比则要比水平轴的小 的多，一般在1.5-2之间，这样的低转速基 本上不产生气动噪音，完全达到了静音的效 果。无噪音带来的好处是显而易见的，以前 因为噪音问题不能应用风力发电机的场合 （如城市公共设施、民宅等），现在可以应 用垂直轴风力发电机来解决，因此，垂直轴 风力发电机比水平轴有更广阔的应用领域。
高速轴及其机械闸：
高速轴以1500转每分钟运转， 并驱动发电机。它装备有紧急机 械闸，用于空气动力闸失效时， 或风力发电机被维修时。
发电机： 通常被称为感应电机或异步 发电机。在现代风力发电机上， 最大电力输出通常为500至1500 千瓦。
偏航装臵：
借助电动机转动机舱，以使转子正 对着风。偏航装臵由电子控制器操作， 电子控制器可以通过风向标来感觉风向。 图中显示了风力发电机偏航。通常，在 风改变其方向时，风力发电机一次只会 偏转几度。
近几年，随着风力发电机国产化 程度的不断扩大，而我国制造业与欧 美发达国家还有一定的差距，因此国 产化风力发电机的振动噪声问题愈来 愈严重。而振动和噪声会使风力发电 机在运行过程中产生过度的疲劳损害 ，直接影响到其使用寿命，这直接威 胁到风力发电机的正常国产产业化， 因此，风力发电机的减振降噪控制是 非常重要和必要的。
一、风力发电机原理
风力发电机的原理，是利用风 力带动风车叶片旋转，再透过增速 机将旋转的速度提升，来促使发电 机发电。依据目前的风车技术，大 约是每秒三公尺的微风速度（微风 的程度），便可以开始发电。
风力发电机由机头、转体、尾 翼、叶片组成。每一部分都很重要， 各部分功能为：叶片用来接受风力 并通过机头转为电能；尾翼使叶片 始终对着来风的方向从而获得最大 的风能；转体能使机头灵活地转动 以实现尾翼调整方向的功能；机头 的转子是永磁体，定子绕组切割磁 力线产生电能。
电子控制器：
包含一台不断监控风力发电 机状态的计算机，并控制偏航装 臵。为防止任何故障（即齿轮箱 或发电机的过热），该控制器可 以自动停止风力发电机的转动， 并通过电话调制解调器来呼叫风 力发电机操作员。
液压系统：
用于重臵风力发电机的空 气动力闸。
冷却元件：
包含一个风扇，用于冷却发 电机。此外，它包含一个油冷却 元件，用于冷却齿轮箱内的油。 一些风力发电机具有水冷发电机。
低尖速比带来的好处不仅仅是环保上 面的优势，对于风机的整体性能也是非常 有利的。从空气动力学上分析，物体速度 越快，外形对流场的影响越大。当风力发 电机在户外运行时，叶片上不可避免的受 到污染，这种污染实际上是改变了叶片的 外形。对于水平轴风轮来讲，即使这种外 形变化很微小，也很大的降低了风轮的风 轮利用率，而垂直轴风轮因为转速低，所 以对外形的改变没那么敏感，这种叶片的 污染基本上对风轮的气动性能没有影响。