用于风力涡轮机的声噪声监测系统技术方案

本发明专利技术涉及用于风力涡轮机的声噪声监测系统，其包括：用于监测声噪声的麦克风，该麦克风适合于安装到风力涡轮机舱的外部；输入端，所述输入端适合于从风力涡轮机接收运行状况数据；处理器，所述处理器适合于从麦克风和输入端接收数据；以及存储器，其适合于存储声噪声数据和运行状况数据。处理器适合于将传递函数应用于所述声噪声数据以使所述数据与在离风力涡轮机的远程位置处测量的一组声噪声数据相关。该系统包括控制器，该控制器适合于产生用于输出到风力涡轮机控制器的控制信号，用于根据所述相关的数据来调节风力涡轮机的运行参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风力涡轮机的声噪声监测系统
本专利技术涉及用于监测风力涡轮机所产生的声噪声的系统。本专利技术还涉及用于监测声噪声并根据所监测的声噪声来控制风力涡轮机的系统。此外，本专利技术涉及监测风力涡轮机所产生的声噪声的方法。
技术介绍
已知风力涡轮机在运行期间产生声噪声，以及所产生的噪声需要在某个限度(例如由当地法规设置的那些限度)之下。目前，根据国际标准(优选地IEC(国际电工委员会)61400-11)测量由风力涡轮机产生的声噪声。所述标准要求由在离风力涡轮机一定距离处的地平面麦克风进行声噪声测量。根据所述标准在几个小时的时间标度上进行声噪声测量。这在试图设计风力涡轮机和在运行期间控制风力涡轮机时都具有限制。因此，我们认识到，存在对使得风力涡轮机所产生的声噪声能够以使能风力涡轮机的改进的设计和运行的方式来测量的系统的需要。
技术实现思路
在应参考的独立权利要求中定义了本专利技术。在应参考的从属权利要求中阐述了有利的特征。根据本专利技术的第一优选方面，提供了一种用于风力涡轮机的声噪声监测系统，包括：第一麦克风，被安装到所述风力涡轮机的机舱的外部，且被配置用于监测声噪声；第二麦克风，被定位于地面上并在风力涡轮机后面，且被配置用于监测声噪声；及控制器，包括处理器和存储器，其中所述控制器被配置以：从所述风力涡轮机接收运行状况数据；从所述述第一麦克风接收第一组数据，其中所述第一组数据包括在预定义的风速下的一系列测量，从所述第二麦克风接收第二组数据，其中所述第二组数据包括在预定义的风速下的一系列测量，根据所述第一组数据和所述第二组数据来制定传递函数，以及提供控制信号到风力涡轮机控制器，所述风力涡轮机控制器调节所述风力涡轮机的多个运行参数中的至少一个。提供这样的系统可允许与噪声生成有关的对风力涡轮机性能的连续监测，这可允许在规定的噪声限度内的性能的优化。此外，系统可在风力涡轮机的开发期间被使用以帮助减少所产生的声噪声。传递函数意味着用于调节所测量的声噪声数据使得它可比得上在远程位置(例如在风力涡轮机后面的地面上)处进行的声噪声测量的算法。优选地，该系统适合于连续地监测声噪声。通过连续地监测声噪声水平可使风力涡轮机的功率输出能够在声噪声限度内增大。可替代地，该系统可适合于每隔一段时间监测声噪声。因此，可降低存储要求。该系统可适合于监测声噪声的总声压水平，且优选地，将声压水平传递函数应用于总声压水平数据。以这种方式，可提高在所测量的声噪声的声压水平和远程测量的声噪声的声压水平之间的相关性。该系统还可适合于监测声噪声的音调，且优选地，将音调传递函数应用于音调数据。类似地，可提高在所测量的声噪声的音调和远程测量的声噪声的音调之间的相关性。该系统还可适合于监测声噪声的三分之一倍频带，且优选地，将三分之一倍频带传递函数应用于三分之一倍频带数据。再次，类似地，可提高在所测量的声噪声的三分之一倍频带和远程测量的声噪声数据的三分之一倍频带之间的相关性。优选地，按照标准来测量在远程位置处测量的这组声噪声。更优选地，该标准是IEC61400-11。系统优选地具有在频率范围20Hz到11200Hz上的实质上恒定的频率响应。因此，可做出更准确的测量。优选地，该至少一个麦克风被定位成减少来自舱内的部件的噪声。麦克风的位置优选地朝着舱的后部(即，离转子最远处)和在底部上。可替代地，麦克风被定位于舱的顶部上或舱的侧面上或舱的背面上。麦克风可以可替代地被定位成朝着舱的前部或在沿着舱的长度的任何其它适当的位置上。优选地，麦克风包括风屏。因此，可减小风噪声的影响。该系统还可包括用于使该至少一个麦克风适应于本地空气流的安装装置。通过安装麦克风使得它自适应于本地空气流，可减小风噪声的影响。优选地，安装装置包括平衡环机构(gimbalarrangement)，其中平衡环机构给所安装的麦克风提供至少两个自由度。这两个自由度优选地是俯仰和偏航。术语“俯仰”意味着麦克风的纵轴绕着麦克风的横轴的运动。术语“偏航”意味着麦克风的纵轴绕着垂直轴的运动。为了使安装装置将麦克风自适应于本地空气流，平衡环机构优选地包括耦合到麦克风的多个翼片(fin)。运行状况数据和声噪声数据的测量优选地是同步的。通过这些组数据的同步测量，可得到对噪声生成的影响因素的改进的理解。所接收的运行状况可包括气象数据和风力涡轮机性能数据。优选地，气象数据包括以下中的至少一个：大气压力；风速；风向；空气温度和湿度。优选地，风力涡轮机性能数据包括以下中的至少一个：负荷；功率输出；发电机电流；俯仰；偏航；偏航误差；rpm；扭矩和运行温度。通过提供可实时监测风力涡轮机所产生的声噪声的系统并接着利用该数据来控制风力涡轮机的运行参数，风力涡轮机的总功率输出可增加。总功率输出可增加，这是因为风力涡轮机可以比标准风力涡轮机在更多的时间内处于运行中。可替代地或此外，风力涡轮机可以在更高的rpm下或在被已知产生较少的噪声的模式中运行。控制风力涡轮机的噪声生成的传统方法是在噪声生成被预期为高的时期期间关闭风力涡轮机，但连续地且实时地测量噪声生成允许风力涡轮机只在所产生的噪声实际上超过例如法规所设置的阈值的时期期间被关闭，或被减少功率输出。优选地，声噪声数据被存储在所述存储装置内一段足够的时间以使得数据能够被检验并且控制信号能够被产生。更优选地，在控制信号产生之后，删除声噪声数据或由新的声噪声数据重写声噪声数据。因此，可降低存储要求。优选地，控制器适合于调节下列运行参数中的至少一个：负荷、俯仰、rpm和功率输出。更优选地，控制器适合于调节负荷和功率输出中的至少一个以减少由正被测量的风力涡轮机产生的声噪声。更优选地，控制器适合于如果声噪声升高到阈值之上或如果声噪声的音调上升到阈值之上则关闭风力涡轮机。根据本专利技术的另一方面，提供了包括如本文所述的声噪声监测系统的风力涡轮机。本专利技术扩展到实质上如在本文参考附图描述的装置和/或方法。在本专利技术的一个方面中的任何特征可以以任何适当的组合应用于本专利技术的其它方面。特别是，方法方面可应用于装置方面，反之亦然。此外，在一个方面中的任何、一些和/或所有特征可以以任何适当的组合应用于在任何其它方面中的任何、一些和/或所有特征。还应认识到，在本专利技术的任何方面中描述和定义的各种特征的特定组合可被独立地实施和/或提供和/或使用。附图说明现在通过例子的方式并参考附图来描述本专利技术的优选实施例，在附图中：图1示出已知的风力涡轮机；图2示出在风力涡轮机现场的声噪声监测系统；图3示出在声噪声监测系统内的控制器的示意图；以及图4示出用于在声噪声监测系统中使用的麦克风的安装系统。具体实施方式图1示出包括风力涡轮机塔2的风力涡轮机1，风力涡轮机舱3安装在风力涡轮机塔2上。包括至少一个风力涡轮机叶片5的风力涡轮机转子4安装在轮毂6上。轮毂6通过从舱前部延伸的低速轴(未示出)连接到舱3。图1所示的风力涡轮机可以是旨在用于家用或照明公用事业用途的小型号，或可以是所使用的大型号，例如适合于用在例如风电场上的大规模发电中的大型号。在后一种情况中，转子的直径可以大至100米或更大。图2示出在风力涡轮机(例如图1所示的风力涡轮机)现场的声噪声监测系统。如可看到的，声噪声监测系统包括麦克风200、控制器202(除了其它部件以外还包括处理器)、一组气象传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.16 DK PA201170446;2011.08.16 US 61/523,8831.一种用于风力涡轮机的声噪声监测系统，包括：第一麦克风，被安装到所述风力涡轮机的机舱的外部，且被配置用于监测声噪声；第二麦克风，被定位于地面上并在风力涡轮机后面，且被配置用于监测声噪声；及控制器，包括处理器和存储器，其中所述控制器被配置以：从所述风力涡轮机接收运行状况数据；从所述第一麦克风接收第一组数据，其中所述第一组数据包括在预定义的风速下的一系列测量，从所述第二麦克风接收第二组数据，其中所述第二组数据包括在预定义的风速下的一系列测量，根据所述第一组数据和所述第二组数据来制定传递函数，以及提供控制信号到风力涡轮机控制器，所述风力涡轮机控制器调节所述风力涡轮机的多个运行参数中的至少一个。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统适合于连续监测所述声噪声。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统适合于每隔一段时间监测所述声噪声。4.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的系统，其中，所述系统适合于监测所述声噪声的总声压水平。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述传递函数是应用于所述总声压水平数据的声压水平传递函数。6.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的系统，其中，所述系统适合于监测所述声噪声的音调。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述传递函数是应用于所述音调数据的音调传递函数。8.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的系统，其中，所述系统适合于监测所述声噪声的三分之一倍频带。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述传递函数是应用于三分之一倍频带数据的三分之一倍频带传递函数。10.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的系统，其中，按照IEC61400-11标准来测量在远程位置处测量的所述一组声噪声数据。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·奥梅尔，B·爱德华兹，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：
国别省市：