工業(yè)化至今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)生了巨大的變化和發(fā)展，工業(yè)的發(fā)展對(duì)于能源的需求也日益加大，對(duì)環(huán)境的壓力越來(lái)越大。能源的不斷開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致能源供應(yīng)日趨緊張，也給生態(tài)環(huán)境帶了巨大的傷害。
工業(yè)化至今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)生了巨大的變化和發(fā)展，工業(yè)的發(fā)展對(duì)于能源的需求也日益加大，對(duì)環(huán)境的壓力越來(lái)越大。能源的不斷開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致能源供應(yīng)日趨緊張，也給生態(tài)環(huán)境帶了巨大的傷害。世界各國(guó)，相繼制定法律法規(guī)，以推進(jìn)可再生能源的發(fā)展，用以替代不可再生礦物能源[1]。風(fēng)力發(fā)電是可再生能源發(fā)電中成本最低、效益較高、污染較小的清潔能源。而對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)與噪聲的污染帶來(lái)的危害也日趨嚴(yán)重，如何做好該方面的的檢測(cè)以及減噪方法的研究是當(dāng)前一個(gè)重要課題。
不可再生礦物能源的日趨減少，以可再生能源替代不可再生能源的要求也越來(lái)越高。風(fēng)能，作為可再生能源中價(jià)值可觀、有前途、清潔、效率的一種，在實(shí)際利用中已相當(dāng)廣泛成熟。我國(guó)的風(fēng)能儲(chǔ)量巨大有超過(guò)30億K，可開(kāi)放的風(fēng)力資源也相當(dāng)可觀，達(dá)到近3億KW，可以看出風(fēng)力發(fā)電的有力發(fā)展，可以帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。但因風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲，對(duì)設(shè)備及環(huán)境帶來(lái)一定的影響，危害到人們的身心健康。因此，風(fēng)力發(fā)電帶來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的同時(shí)，不可忽視其帶來(lái)對(duì)環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)，只有不斷加強(qiáng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)和降噪的方法措施進(jìn)行探討研究，達(dá)到進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。
1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的構(gòu)造
當(dāng)前世界各國(guó)運(yùn)用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用水平軸高速螺旋槳式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。傳統(tǒng)型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于其產(chǎn)生的電壓和頻率不穩(wěn)定，真正的應(yīng)用價(jià)值和效益很低。在傳統(tǒng)型上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，加入了齒輪箱、液壓系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)成為現(xiàn)在運(yùn)用廣泛的現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動(dòng)及噪聲
2.1振動(dòng)
現(xiàn)代的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不僅有輪翼繞軸運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)，還有其他部位運(yùn)行的振動(dòng)，而這些振動(dòng)在一定的層面上會(huì)導(dǎo)致葉片破裂，降低其壽命，應(yīng)及時(shí)做好減振的措施。葉片的振動(dòng)主要包括：垂直葉面方向振動(dòng)，平行葉面方向振動(dòng)，平行葉面弦線方向的振動(dòng)。而其中以平行葉面弦線方向振動(dòng)危害最大也是最明顯的，因其振動(dòng)的頻率和葉輪振動(dòng)的頻率相近，在一定狀況下，可能產(chǎn)生共振效應(yīng)，如共振振幅越大，對(duì)于葉輪的損壞也越高[3]。對(duì)于其他兩個(gè)方向的振動(dòng)，因其振動(dòng)的的頻率和葉輪固有的頻率有較大的差異和距離，且振幅相對(duì)較小，對(duì)葉輪損壞的的程度不大。所以著重考慮的是平行葉面弦線方向的振動(dòng)，因其看差生根本的損壞因素，就是共振。
2.2噪聲
物理學(xué)理論中關(guān)于聲音的產(chǎn)生是由于振動(dòng)，而噪聲就是由于不同頻率和音律無(wú)規(guī)則并合產(chǎn)生的。噪聲的波形圖是沒(méi)有規(guī)則，沒(méi)有周期的曲線，對(duì)于人來(lái)說(shuō)，會(huì)產(chǎn)生煩躁、情緒波動(dòng)、厭惡的負(fù)面情況。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的噪聲有：（1）旋轉(zhuǎn)噪聲，它的產(chǎn)生是因?yàn)槿~輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中和空氣相互運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生壓力脈動(dòng)而產(chǎn)生的；（2）機(jī)械噪聲，主要是由于機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中葉輪產(chǎn)生的力矩通過(guò)齒輪傳遞給發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生的，主要有：軸承噪聲、齒輪噪聲，電機(jī)噪聲等；（3）發(fā)電機(jī)噪聲，是由軸承之間，轉(zhuǎn)子切割磁力線，轉(zhuǎn)子與定子間等產(chǎn)生的摩擦聲。另在風(fēng)大時(shí)，發(fā)電機(jī)短路也會(huì)產(chǎn)生異常的噪聲；（4）渦流噪聲，是空氣在旋轉(zhuǎn)頁(yè)面狀態(tài)下分裂時(shí)，由于空氣的粘性，形成渦流產(chǎn)生的非穩(wěn)定性流動(dòng)噪聲；（5）空氣動(dòng)力噪聲，主要是由于高速氣流，不穩(wěn)定氣流和氣流與設(shè)備物體間相互作用產(chǎn)生的。
3.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動(dòng)與噪聲測(cè)試
傳感器是用于接受振動(dòng)和噪聲的信號(hào)，進(jìn)行采集。預(yù)處理主要用處在于將傳感器收集到的模擬信號(hào)績(jī)效數(shù)字處理；信號(hào)采集是預(yù)處理后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，關(guān)鍵是A/D轉(zhuǎn)換器；數(shù)字化處理是將數(shù)字信號(hào)的各種有用信息進(jìn)行提取，是計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的核心；結(jié)果顯示分析，將信號(hào)以數(shù)據(jù)、圖形、圖表顯示，相對(duì)直觀化、明了化。
在實(shí)際測(cè)試中運(yùn)用噪聲分析儀器進(jìn)行，如：AWA627+噪聲分析儀，它的測(cè)量范圍是24到130dB，是通過(guò)聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)行測(cè)試記錄的，再進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換成分別指標(biāo)進(jìn)行顯示，測(cè)試依據(jù)是根據(jù)國(guó)家關(guān)于風(fēng)力發(fā)電噪聲控制規(guī)定進(jìn)行。
4.減噪方法措施
噪聲的控制一般是由主動(dòng)和被動(dòng)控制兩部分組成，主動(dòng)控制主要是要求對(duì)機(jī)器設(shè)備等進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，一是對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和改善，提高裝配運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量；二是采取隔振、阻力處理等方式減少振動(dòng)所帶來(lái)的噪聲。被動(dòng)減噪是在工程、設(shè)備整體完成后進(jìn)行的。（1）主動(dòng)降噪，主要是做到：對(duì)風(fēng)輪的平衡控制，只有保證風(fēng)輪的靜力平衡、空氣動(dòng)力平衡、安裝平衡以及阻尼減噪降噪控制運(yùn)行，減少噪聲的產(chǎn)生；（2）被動(dòng)降噪，吸聲的應(yīng)用在風(fēng)里發(fā)電工程中有很廣泛的應(yīng)用，運(yùn)用吸聲的方式，可以明顯的改善噪聲環(huán)境，運(yùn)用一定的吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)，如：多孔性吸聲材料等，可以有效的降低噪聲帶來(lái)的污染[4]。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的噪聲處理上，只要做好主動(dòng)減噪和被動(dòng)減噪，就可以很好的控制噪聲的產(chǎn)生和其帶來(lái)的危害。
5.結(jié)語(yǔ)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)帶來(lái)的良好社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境生態(tài)效益不言而喻的，但其振動(dòng)與噪聲的危害也是明顯的。要有力的減噪和振動(dòng)帶來(lái)的問(wèn)題，就要積極的改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、提高設(shè)備制造精度，確保風(fēng)輪運(yùn)行中的各項(xiàng)平衡，充分發(fā)揮阻尼減振控制來(lái)減噪，并控制振動(dòng)振幅，減少振動(dòng)給結(jié)構(gòu)的傳遞，減低結(jié)構(gòu)噪聲；被動(dòng)降噪也是必不可少的措施。兩者有機(jī)的結(jié)合運(yùn)用，可有效的提高風(fēng)力的環(huán)境效益，有利于人們的生產(chǎn)與生活，實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境、社會(huì)的和諧發(fā)展。
