隨著人類社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,人們?cè)絹?lái)越關(guān)注噪聲給生活帶來(lái)的影響。在人們周?chē)�有多種多樣的噪聲源：汽車(chē)、火車(chē)開(kāi)過(guò)的聲音,建筑工地的轟鳴聲等等。切切實(shí)實(shí)地解決噪聲問(wèn)題,降低噪聲,是提高環(huán)境質(zhì)量的重要方面。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的噪聲問(wèn)題，到目前為止世界上還未徹底解決,人們正著手研究,但取得的進(jìn)展有限。由于風(fēng)力機(jī)運(yùn)行于開(kāi)放的大氣環(huán)境中,其工作環(huán)境極其惡劣,因此設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量保證其使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)安全可靠,不但要提高性能,還要盡量減少噪聲,從而使其使用更環(huán)保、更舒適。為此,本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)的噪聲進(jìn)行測(cè)試分析與研究,為解決風(fēng)力機(jī)的降噪問(wèn)題提供依據(jù)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，受氣流影響，在加上轉(zhuǎn)動(dòng)部件的摩擦，葉片及機(jī)組部件會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，噪聲源主要來(lái)源于機(jī)械及結(jié)構(gòu)噪聲，如齒輪嚙合的噪聲，由于互相摩擦引起振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲，葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)葉尖的氣動(dòng)噪聲。機(jī)械噪聲還包括軸承噪聲、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電磁振動(dòng)噪聲等。葉片的氣動(dòng)噪聲是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要噪聲源，降低氣動(dòng)噪聲主要方式有降低轉(zhuǎn)速即降低葉尖線速度，鋸齒后緣及柔軟后緣等，但降低葉尖線速度會(huì)影響風(fēng)機(jī)功率曲線即降低發(fā)電能力所以一般不予考慮。其他噪聲來(lái)源如空氣動(dòng)力噪聲，由于此噪聲在空氣中，隨風(fēng)速增大而增強(qiáng)，因此此噪聲不易分離。其余則是一些輔助設(shè)備引起的噪聲，如散熱器、排風(fēng)扇等。

當(dāng)部件預(yù)故障或發(fā)生故障時(shí)，其輻射的噪聲品質(zhì)會(huì)發(fā)生改變。通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析對(duì)應(yīng)的噪聲特性，就可以檢測(cè)判斷設(shè)備的噪聲檢測(cè)尤其是旋轉(zhuǎn)部件的高頻噪聲檢測(cè)。該方法對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組早期故障的監(jiān)測(cè)效果顯著。近年來(lái)，小波分析方法發(fā)展迅猛，已被應(yīng)用于故障診斷領(lǐng)域。在工程實(shí)踐中，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜多變，致使系統(tǒng)中存在大量的非平穩(wěn)信號(hào)。如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，其轉(zhuǎn)速、功率等都是非平穩(wěn)的，即使在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，若發(fā)生摩擦或沖擊，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的阻尼、剛度、彈性力等發(fā)生變化，產(chǎn)生的噪聲信號(hào)也變得非平穩(wěn)。對(duì)于平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行處理的理想方法是傅里葉分析；而對(duì)于非平穩(wěn)信號(hào)，則采用小波分析。風(fēng)電機(jī)組采用小波分析進(jìn)行故障診斷的過(guò)程可分為故障信息采集、故障特征提取和狀態(tài)識(shí)別及故障診斷3個(gè)步驟。

故障分析診斷的關(guān)鍵是從動(dòng)態(tài)信號(hào)中提取故障特征。對(duì)于基于噪聲檢測(cè)的故障診斷技術(shù)，提取故障特征尤為突出。由于風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境的特殊性，風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)的噪聲不僅來(lái)源于周?chē)�環(huán)境噪聲，還包含機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲。當(dāng)機(jī)組存在故障隱患或發(fā)生故障時(shí)，還會(huì)混入故障噪聲。因此，如何從復(fù)雜的強(qiáng)噪聲環(huán)境中提取有效的故障信息，是進(jìn)行故障分析診斷的關(guān)鍵。小波分析兼具時(shí)域和頻域分析能力，并且具有可變的時(shí)頻分辨率，能夠有效地進(jìn)行故障信號(hào)的提取和分析。風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)除卻葉尖告訴運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的氣動(dòng)噪聲還會(huì)帶來(lái)由于傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度過(guò)高而產(chǎn)生的機(jī)艙機(jī)械類噪聲。機(jī)艙機(jī)械類噪聲屬于持續(xù)性的低頻類型噪音，長(zhǎng)期生活在這種低頻噪音下的居民，會(huì)產(chǎn)生失眠、健忘、耳鳴等不利于身心健康的問(wèn)題，當(dāng)與強(qiáng)風(fēng)相遇時(shí)，其所發(fā)出的噪音讓人無(wú)法忍受。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙偏航時(shí)，機(jī)艙和塔筒連接部位法蘭處安裝有剎車(chē)閥組。當(dāng)機(jī)艙對(duì)風(fēng)調(diào)節(jié)時(shí)，即偏航狀態(tài)下，剎車(chē)閥組夾住剎車(chē)盤(pán)會(huì)發(fā)出聲響，由于塔筒形狀上端部位相對(duì)下端部位細(xì)一些，及呈現(xiàn)喇叭形狀，使聲響加大。因此由剎車(chē)盤(pán)處產(chǎn)生的聲響從塔筒上部傳到塔底，相當(dāng)聲響擴(kuò)大，到塔底則會(huì)發(fā)出比較大的聲音。當(dāng)牧民放牧?xí)r，牛羊遇到此噪音易發(fā)生身體方面不適癥狀，影響生態(tài)平衡。偏航產(chǎn)生的噪聲來(lái)源于偏航裝置部位的剎車(chē)盤(pán)，當(dāng)剎車(chē)閥組剎住剎車(chē)盤(pán)時(shí)產(chǎn)生聲響，因此減弱此處聲音尤為關(guān)鍵。由于風(fēng)機(jī)偏航現(xiàn)在有4組電機(jī)控制偏航或3組電機(jī)控制偏航，經(jīng)過(guò)計(jì)算3組電機(jī)控制偏航可以穩(wěn)定運(yùn)行。其中一組電機(jī)通過(guò)給予反向轉(zhuǎn)動(dòng)力矩控制偏航剎車(chē)。原來(lái)偏航通過(guò)液壓站控制壓力給剎車(chē)盤(pán)剎車(chē)偏航。

現(xiàn)試驗(yàn)為一液壓阻尼，即采用一組電機(jī)控制反向力矩進(jìn)行剎車(chē)偏航，使偏航穩(wěn)定運(yùn)行。試驗(yàn)所需工具：鉗型萬(wàn)用表，二極管（用于測(cè)試電流流向），液壓油，鉗子等。試驗(yàn)注意事項(xiàng)：因?yàn)樵囼?yàn)主要目的是測(cè)得在增加阻尼器及一反向電機(jī)前提下加上壓力的情況下測(cè)試，如果電機(jī)耐受程度允許即保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)態(tài)的值即可使偏航穩(wěn)定運(yùn)行，降低噪聲。此實(shí)驗(yàn)首先需要在組裝廠試驗(yàn)完畢，經(jīng)過(guò)加壓試驗(yàn)，觀察電機(jī)電流使不超過(guò)額定值情況下在實(shí)際去風(fēng)場(chǎng)測(cè)量，更好的保持穩(wěn)定性，避免后期工作帶來(lái)其他不利影響�，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)需要注意電壓、電流是否和組裝廠測(cè)試時(shí)一致，不一致需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。試驗(yàn)過(guò)程：檢查各部件安裝、接線是否正常，二極管尤其注意不要接錯(cuò)。一切準(zhǔn)備就緒后開(kāi)始調(diào)試。因偏航分手動(dòng)和自動(dòng)偏航，所以需要在這兩種情況下分別測(cè)試。用鉗形萬(wàn)用表掐電機(jī)其中一項(xiàng)，分別觀察手動(dòng)和自動(dòng)偏航時(shí)鉗型萬(wàn)用表的電流值并記錄下調(diào)試結(jié)果，不要超過(guò)偏航電機(jī)最大電流。通過(guò)檢測(cè)電流值觀察液壓偏航阻尼效果。此方法需要根據(jù)各風(fēng)機(jī)機(jī)型進(jìn)行，逐漸增加壓力并檢測(cè)電流值，使電流值不過(guò)載，達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)態(tài)的值。另外，葉片的壓力主要集中在正對(duì)來(lái)流風(fēng)速的葉片前緣。在葉片葉尖前緣處壓力大且振動(dòng)位移較大，因此振動(dòng)曲線監(jiān)控采集點(diǎn)選取葉片前緣頂部。當(dāng)來(lái)流風(fēng)速越大時(shí)，由來(lái)流風(fēng)所產(chǎn)生的氣動(dòng)力對(duì)葉片的作用力越大，葉片的振幅呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。

風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的菜單機(jī)組在運(yùn)行中，由于其風(fēng)輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，以及葉尖等在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)形成聲音較大的氣動(dòng)型噪聲。風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，除卻葉尖高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的氣動(dòng)噪聲，還會(huì)帶來(lái)由于傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度過(guò)高而產(chǎn)生的機(jī)艙機(jī)械類噪聲。風(fēng)機(jī)的許多功能是靠葉尖的變換來(lái)完成的。葉尖是整體葉片的易損部位，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉尖的抽磨力大于其它部位，整體葉片中，它又是最薄弱的部位。葉尖是由雙片合壓組成，葉尖的最邊緣是由膠衣樹(shù)脂粘合為一體，葉尖的最邊緣近4厘米的材質(zhì)是實(shí)心。目的是增加葉尖的耐磨度和兩片之間的親和力。

由于葉尖內(nèi)空腔面積較小，風(fēng)沙吹打時(shí)沒(méi)有彈性，所以也是葉片中磨損最快的部位。通過(guò)施工標(biāo)記試驗(yàn)證明，葉尖每年都有0.5厘米左右的縮短磨損。葉片的易開(kāi)裂周期是風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)四至五年后，原因就是葉片邊緣的固體材料磨損嚴(yán)重，雙片組合的葉尖保護(hù)能力、固合能力下降，使雙片粘合處縫隙暴露于風(fēng)沙中。解決風(fēng)機(jī)葉片開(kāi)裂的問(wèn)題，就是風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)幾年后做一次葉尖的加長(zhǎng)、加厚保護(hù)。與原有葉片所磨損的重量基本吻合，不會(huì)對(duì)葉片的配重比產(chǎn)生任何影響，修復(fù)后的葉尖至少三年后磨回原有葉面，對(duì)阻止葉尖開(kāi)裂現(xiàn)象的發(fā)生起到?jīng)Q定性作用。

綜上所述，依照IEC噪聲標(biāo)準(zhǔn)，采用多測(cè)點(diǎn)布置測(cè)量的方法對(duì)噪聲進(jìn)行檢測(cè)，利用小波分析法提取故障信息，可對(duì)風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械故障進(jìn)行診斷和分析。該方法提高了機(jī)組的使用壽命、運(yùn)行效率和可靠性，降低了運(yùn)行維護(hù)成本，具有較高的實(shí)用價(jià)值，針對(duì)葉尖噪聲要控制好來(lái)流速度，本文采用小波分析的不足之處在于在風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)采集噪聲信號(hào)時(shí)，未能有幸捕捉到機(jī)組帶故障運(yùn)行的數(shù)據(jù)，因此在軟件仿真分析時(shí)采用正弦信號(hào)模擬代替真實(shí)故障噪聲信號(hào)。