[發明專利]一種基于旋轉平臺風力機葉片噪聲測試裝置

在審

• 申請號: 202010210827.0
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111287913A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 汪建文;張建偉;郭俊凱;杜運超;王贏政;辛欣瑤
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;G01H17/00
• 代理公司: 上海思牛達專利代理事務所(特殊普通合伙) 31355
• 代理人: 雍常明

本發明公開了一種基于旋轉平臺風力機葉片噪聲測試裝置，包括頂部具有風力機的測量旋轉平臺、二維位移平臺、噪聲測試系統；所述測量旋轉平臺及二維位移平臺均采用伺服電機驅動，測量旋轉平臺通過伺服電機帶動風力機的風力機塔架轉動，伺服電機內置角度傳感器、速度傳感器以及定位螺栓；所述二維位移平臺包括X方向位移平臺和Y方向位移平臺以及設備固定平臺，所述噪聲測試設備固定于二維位移平臺，所述X方向位移平臺和Y方向位移平臺相互垂直設置；通過旋轉平臺設備帶動風力機轉動實現風洞試驗過程中對風向變化的模擬，通過二維位移平臺帶動噪聲測試設備跟隨風力機同步位移，保證測量位置不變，使風力機噪聲測試更加接近實際運行工況。

技術領域

本發明涉及風力機葉片噪聲測試技術領域，尤其涉及一種基于旋轉平臺風力機葉片噪聲測試裝置。

背景技術

風力機作為一種將風能轉化為電能的裝置。風力機從外觀整體上看，主要分為風輪、機艙、塔架和基礎四個部分。風輪主要由輪轂和葉片組成。風力機的工作原理是葉片在氣流作用下產生力矩，驅動風輪轉動，再通過輪轂將扭矩傳送到主傳動系統。即將風能轉化成為了機械能，之后再通過發電機、變流器等組成的發電系統，將機械能轉化為電能。風力發電機組中主要工作部件為葉片，但在風力機運行時產生的氣動噪聲不僅影響人們的正常休息、學習及工作，而且還可能嚴重危害人體健康，誘發多種疾病，因此對風力機運行噪聲的測量將對風力機的設計及降噪分析有極為重要的意義

風力機運行所產生的噪聲主要有機械噪聲及氣動噪聲，其中氣動噪聲時風力機主要噪聲源，降低氣動噪聲主要方式有降低轉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影響風機功率曲線即降低發電能力所以一般不予考慮。風力機噪聲中葉片翼型自身噪聲不可小覷，葉片與穩態來流相互作用形成邊界層與尾流，由此形成的氣流波動產生的噪聲稱為翼型自身噪聲，是由空氣動力本身造成的，即使是在穩態、無湍流擾動的情況下也會產生，主要包括尾緣噪聲、葉尖噪聲、分離噪聲、層流邊界層噪聲、鈍尾緣噪聲小孔和縫隙等部位產生的噪聲。在風力機偏航時，剎車閥組夾住剎車盤會發出聲響，由于塔筒形狀上端部位相對下端部位細一些，呈現喇叭形狀，使聲響加大。因此由剎車盤處產生的聲響從塔筒上部傳到塔底，聲響擴大，塔底則會發出比較大的聲音。

傳統的噪聲識別方法主要有近場測量法、表面速度測量法、表面強度法、聲強法等，但是分析傳統方法發現這些方法普遍存在精度不高、工作量大、測量條件高，適用范圍小等缺點。在多種測量方法中近場聲全息與波束形成技術作為更為高效準確的方法在近些年逐漸的發展完善。近場聲全息的基本原理是利用規則的等間距網格陣列在緊靠被測物體表面的測量面上記錄全息數據，然后通過變換技術重建三維空間聲壓場、振速場、聲強矢量場，準確識別同一平面上的噪聲源位置，并能預報遠場指向性。近場聲全息技術特別適用于低頻場源特性的判斷、散射體結構表面特性以及結構模態振動等研究，故已被廣泛的應用于噪聲源的識別和定位中。波束形成方法是一種基于陣列信號處理的聲源定位技術。其基本原理是通過對特定方向人射的平面波(球面波)進行相位的延遲和相加平均來求取聲場的等效分布。由于波束法不受二維空間DFT變換的限制，可以采用優化的不規則陣列來取代NAH所使用的規則陣列，測量區域可以大于陣列直徑，能夠解決高頻大目標區域的噪聲源識別問題。但應用以上方法能夠解決風力機在固定角度時的噪聲測量，并不能夠有效測量風力機在動態運行時的葉片噪聲問題，為此我們提出一種基于旋轉平臺風力機葉片噪聲測試裝置。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，而提出的一種基于旋轉平臺風力機葉片噪聲測試裝置。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：一種基于旋轉平臺風力機葉片噪聲測試裝置，包括頂部具有風力機的測量旋轉平臺、二維位移平臺、噪聲測試系統；

所述測量旋轉平臺及二維位移平臺均采用伺服電機驅動，測量旋轉平臺通過伺服電機帶動風力機的風力機塔架轉動，伺服電機內置角度傳感器、速度傳感器以及定位螺栓；