[發明專利]風力渦輪機的噪聲分析與控制

有效

• 申請號: 201780083342.6
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN110177934B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: M·古普塔;N·C·M·尼爾森
• 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
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

一種確認風力渦輪機的促進產生音調噪聲的運行參數的方法。該方法包括獲取與風力渦輪機的多個運行參數相關的運行參數數據。運行參數數據包括風力渦輪機的每個運行參數的一組值。還獲取包括由風力渦輪機產生的音調噪聲并且與運行參數數據同步的噪聲數據。然后，相對于第一運行參數的一組運行參數值對噪聲數據劃分區間，并且針對一個或多個區間中的每一個，相對于第二運行參數的一組值分析區間中的噪聲數據。然后，該方法基于該分析確定第二運行參數與由風力渦輪機產生的音調噪聲之間是否存在關系。

技術領域

本發明涉及分析來自風力渦輪機的噪聲排放，尤其涉及音調噪聲排放，并且還涉及基于該分析的風力渦輪機的后續控制。

背景技術

來自風力渦輪機的噪聲排放是眾所周知的問題，并且已經成為大量工作的主題。測量風力渦輪機聲學噪聲的程序在國際標準IEC 61400-11的第三版中描述。

來自風力渦輪機的噪聲排放包括機械噪聲和空氣動力學噪聲。機械噪聲包括由機艙內的部件(諸如風力渦輪機傳動系)驅動的噪聲。這種噪聲可以從振動部件的表面直接輻射到周圍環境(所謂的空氣傳播噪聲)，或者當部件的振動通過風力渦輪機的結構傳導時可以通過風力渦輪機的塔架或葉片輻射到周圍環境(所謂的結構傳播噪聲(SBN))。空氣動力學噪聲來自風力渦輪機葉片，并且包括例如由于渦旋脫落引起的噪聲。

風力渦輪機產生的噪聲的頻譜包括寬帶噪聲和不同頻率的噪聲。通常認為不同頻率的噪聲(被稱為音調噪聲)對于風力渦輪機的鄰居而言更加惱人，并且更可能成為噪聲投訴的對象。遺憾的是，預測風力渦輪機將在何時產生音調噪聲是困難的，并且音調噪聲的產生可能取決于風力渦輪機的各種不同運行參數和條件。這進而使得難以評估鄰居的噪聲投訴并對其采取措施，并且難以調整風力渦輪機的運行以避免或減少音調噪聲的產生。

用于分析由風力渦輪機產生的噪聲頻譜的現有方法在確認噪聲頻譜內包含的音調噪聲和確認風力渦輪機的引起音調排放的特定運行參數的方面令人不滿意。例如，用于分析噪聲數據的現有IEC標準太寬泛，其不能有效地確認音調噪聲區域，并且不能允許音調噪聲與運行參數的任何關聯。此外，根據IEC標準，并非評估噪聲數據的所有頻譜，并且僅需要某種百分比。例如，如果僅在30％的頻譜中強烈地存在音調，那么即使在其余70％中完全不存在音調，該標準也將報告高值的音調可聽度。

發明內容

已經認識到需要改進用于分析來自風力渦輪機的噪聲排放數據的現有技術。具體地，提供了一種分析來自風力渦輪機的噪聲排放的方法，該方法確認噪聲數據的頻譜中的音調噪聲并且確認風力渦輪機的對產生音調噪聲負責的運行參數。該方法也可用于確認對音調噪聲負責的部件，尤其是在存在邊帶的情況下。這是有利的，因為IEC標準將一個寬頻率范圍與相同起源的音調相關聯，但情況并非總是如此。接下來，可以使用音調噪聲分析來調整風力渦輪機的運行參數，以避免導致音調噪聲的運行參數值或增加掩蔽噪聲。

本發明由現在參考的獨立權利要求限定。優選特征在從屬權利要求中詳述。

根據本發明的第一方面，提供了一種確認風力渦輪機的促進產生音調噪聲的運行參數以及(可能地)部件的方法。該方法包括獲取與風力渦輪機的多個運行參數相關的運行參數數據，其中運行參數數據包括風力渦輪機的每個運行參數的一組值，并且其中在風力渦輪機的運行期間獲得運行參數數據。該方法還包括獲取噪聲數據，該噪聲數據包括由風力渦輪機產生的音調噪聲并且與運行參數數據同步。該方法還包括相對于第一運行參數(諸如發電機RPM)的一組運行參數值對噪聲數據劃分區間(binning)，并且針對一個或多個區間中的每一個，相對于第二運行參數(諸如槳距、功率/扭矩等)的一組值分析區間中的噪聲數據，并且基于該分析確定第二運行參數與由風力渦輪機產生的音調噪聲之間是否存在關系。