[發明專利]用于風力渦輪機的聲噪聲監測系統

在審

• 申請號: 201280044830.3
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN103797244A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: F·奧梅爾;B·愛德華茲
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D11/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張偉;王英

技術領域

本發明涉及用于監測風力渦輪機所產生的聲噪聲的系統。本發明還涉及用于監測聲噪聲并根據所監測的聲噪聲來控制風力渦輪機的系統。此外，本發明涉及監測風力渦輪機所產生的聲噪聲的方法。

背景技術

已知風力渦輪機在運行期間產生聲噪聲，以及所產生的噪聲需要在某個限度（例如由當地法規設置的那些限度）之下。目前，根據國際標準（優選地IEC（國際電工委員會）61400-11）測量由風力渦輪機產生的聲噪聲。所述標準要求由在離風力渦輪機一定距離處的地平面麥克風進行聲噪聲測量。根據所述標準在幾個小時的時間標度上進行聲噪聲測量。這在試圖設計風力渦輪機和在運行期間控制風力渦輪機時都具有限制。

因此，我們認識到，存在對使得風力渦輪機所產生的聲噪聲能夠以使能風力渦輪機的改進的設計和運行的方式來測量的系統的需要。

發明內容

在應參考的獨立權利要求中定義了本發明。在應參考的從屬權利要求中闡述了有利的特征。

根據本發明的第一優選方面，提供了用于風力渦輪機的聲噪聲監測系統，其包括：用于監測聲噪聲的至少一個麥克風，所述麥克風或每個麥克風適合于被安裝到風力渦輪機艙的外部；輸入端，所述輸入端適合于從風力渦輪機接收運行狀況數據；處理器，所述處理器適合于從至少一個麥克風和輸入端接收數據；以及存儲器，其適合于存儲聲噪聲數據和運行狀況數據。處理器適合于將傳遞函數應用于所述聲噪聲數據以使所述數據與在離風力渦輪機的遠程位置處測量的一組聲噪聲數據相關。提供這樣的系統可允許與噪聲生成有關的對風力渦輪機性能的連續監測，這可允許在規定的噪聲限度內的性能的優化。此外，系統可在風力渦輪機的開發期間被使用以幫助減少所產生的聲噪聲。

傳遞函數意味著用于調節所測量的聲噪聲數據使得它可比得上在遠程位置（例如在風力渦輪機后面的地面上）處進行的聲噪聲測量的算法。

優選地，該系統適合于連續地監測聲噪聲。通過連續地監測聲噪聲水平可使風力渦輪機的功率輸出能夠在聲噪聲限度內增大。

可替代地，該系統可適合于每隔一段時間監測聲噪聲。因此，可降低存儲要求。

該系統可適合于監測聲噪聲的總聲壓水平，且優選地，將聲壓水平傳遞函數應用于總聲壓水平數據。以這種方式，可提高在所測量的聲噪聲的聲壓水平和遠程測量的聲噪聲的聲壓水平之間的相關性。

該系統還可適合于監測聲噪聲的音調，且優選地，將音調傳遞函數應用于音調數據。類似地，可提高在所測量的聲噪聲的音調和遠程測量的聲噪聲的音調之間的相關性。

該系統還可適合于監測聲噪聲的三分之一倍頻帶，且優選地，將三分之一倍頻帶傳遞函數應用于三分之一倍頻帶數據。再次，類似地，可提高在所測量的聲噪聲的三分之一倍頻帶和遠程測量的聲噪聲數據的三分之一倍頻帶之間的相關性。

優選地，按照標準來測量在遠程位置處測量的這組聲噪聲。更優選地，該標準是IEC61400-11。

系統優選地具有在至少頻率范圍20Hz到11200Hz上的實質上恒定的頻率響應。因此，可做出更準確的測量。

優選地，該至少一個麥克風被定位成減少來自艙內的部件的噪聲。麥克風的位置優選地朝著艙的后部（即，離轉子最遠處）和在底部上。可替代地，麥克風被定位于艙的頂部上或艙的側面上或艙的背面上。麥克風可以可替代地被定位成朝著艙的前部或在沿著艙的長度的任何其它適當的位置上。

優選地，麥克風包括風屏。因此，可減小風噪聲的影響。

該系統還可包括用于使該至少一個麥克風適應于本地空氣流的安裝裝置。通過安裝麥克風使得它自適應于本地空氣流，可減小風噪聲的影響。優選地，安裝裝置包括平衡環機構（gimbal?arrangement），其中平衡環機構給所安裝的麥克風提供至少兩個自由度。這兩個自由度優選地是俯仰和偏航。術語“俯仰”意味著麥克風的縱軸繞著麥克風的橫軸的運動。術語“偏航”意味著麥克風的縱軸繞著垂直軸的運動。

為了使安裝裝置將麥克風自適應于本地空氣流，平衡環機構優選地包括耦合到麥克風的多個翼片（fin）。

運行狀況數據和聲噪聲數據的測量優選地是同步的。通過這些組數據的同步測量，可得到對噪聲生成的影響因素的改進的理解。

所接收的運行狀況可包括氣象數據和風力渦輪機性能數據。優選地，氣象數據包括以下中的至少一個：大氣壓力；風速；風向；空氣溫度和濕度。優選地，風力渦輪機性能數據包括以下中的至少一個：負荷；功率輸出；發電機電流；俯仰；偏航；偏航誤差；rpm；扭矩和運行溫度。