[发明专利]一种实现风力机实时同步噪声监测试验装置

说明书

本发明的目的是为更加真实的记录变化的自然风对风力机产生噪声的影响。风力发电机实时同步噪声监测装置，能够在动态入流下实时采集旋转风轮某部位的噪声，实现风速、风向变化下旋转风轮某部位噪声的实时采集，达到捕获动态声源的试验目的。三线式热线风速仪与噪声采集设备的组合构成测试总成，并通过带刻度的旋转伸缩机构固定测试总成于尾舵杆上，带刻度的旋转伸缩机构与测试总成上的螺纹滑块固定装置配合一起完成噪声测试位置的选取；置于测试总成上的三线式热线风速仪和噪声测试仪可随同测试风力机机头按一定函数映射下的角速度一同旋转，并配合可变入流风可实现动态入流(仅指风速大小变化)、动/静态偏航下旋转叶片声场实时抓取的功能。

技术领域

本发明涉及风力发电机动态同步监测技术领域，尤其涉及一种风力机动态实时同步噪声采集试验装置。

背景技术

随着世界化石能源耗竭的加剧，风能无疑将成为人类未来能源开发的主体之一。风力机在复杂自然环境中的多用途性(如工矿企业通风节能回收、农业提水灌溉耕作、城市及乡村日常生活分布式供能、道路交通照明等)备受世界各国关注。然而，在目前受静态试验条件的限制，动态下研究风力机流场参数、声场参数、结构动力学参数、发电机输出参数间的强烈相互作用依然存在困难，制约着风力机在实际使用过程中使用寿命和输出功率的提升。故风力机研发领域急待一套能实时动态同步测试风力机流场参数与声场及其他场参数的测试方法和系统的诞生，以作为风力机开发多用途化适应性机型中的基础研究、产品研发和检测、后期运行中健康监测等多个方面的技术支撑。

仅利用计算机设定轴流式引风机的控制频率与时间的映射函数，并结合风洞的长度(或轴流式引风机到风力机旋转风轮的距离)来计算到达试验段测试风力机旋转平面实时风速的方法。由于变频控制下变转速的轴流式引风机产生的变速风要经过整流网以及扩压段充分发展，并由于入流风速的实时变化和空气的可压缩性，导致变风速入流下结合风洞长度计算得到的实时风速存在严重的误差，且仅能粗略预测试验段风速的大小；在改变入流方向上，以在风洞出风处安装变向引流罩来达到入流方向改变的方法则需要复杂而笨重的引流变向装置，且成本昂贵。而通过风力偏航的方式来达到相对入流方向改变的目的则更加方便，但通过动态旋转机头实现相对入流方向实时发生变化，由于相对风向发生动态变化的影响将导致沿垂直旋转平面的入流风大小实时发生改变，导致很难精确有效的对变动的风速测试点进行实时有效捕捉，从而不能准确获取动态偏航下旋转风轮某位置的真实入流风速大小。并且在动态偏航下，由于旋转叶片相对风向实时变化下很难精确跟踪到相对于旋转平面位置固定的风速测试点，所以不能简单地利用计算机设定轴流式引风机的风速控制频率和时间映射函数结合风洞的长度以及安装简单固定的测风装置来完成试验段风力机的入流风速及风向的实时准确记录。小型风力机与大型风力机不同，小型风力机叶片转速高，尾迹受旋转叶片扰动较大型风力机更加剧烈，所以实时风速测试装置不能像大型风力机布置于机头顶端。综上所述这些因素的存在制约了小型风力机动态实时噪声采集试验的有效进行，所以在小型风力机动态入流下准确方便地进行实时采集旋转叶轮不同部位的噪声试验还存在一定的困难。

1、现有风力机噪声测试试验设备均为静态下采集噪声的，以匀速入流下特定位置，固定偏航下的噪声采集试验为主。

2、动态入流下，现有的则是利用计算机根据风速随时间的变化规律并配合风洞的长度(或轴流式引风机到风力机旋转风轮的距离)计算变化的风速到达测试风力机旋转平面的实时风速。风向的改变则依靠改变风洞出风口引流罩的方向来达到变风向入流的目的。

以上风力机试验测试方式都不能实时准确的开展小型风力机动态入流噪声试验，更不易达到最大程度真实模仿自然风入流下进行小型风力机旋转风轮不同部位噪声测试的目的。

发明内容

本发明的目的是为更加真实的模拟并记录实时变化的自然风对小型风力机产生噪声的影响。小型风力发电机实时同步噪声监测装置，能够在动态入流下实时采集旋转风轮某部位噪声，实现获取风速、风向变化下噪声实时采集的实验目的。