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风力发电机振动与噪声测试及其减噪方法探析

作者:鸿光小编    发布于:2018年10月03日 22时18分48秒   

  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