具有降噪装置的转子叶片制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种具有前缘(23)和后缘(24)的转子叶片(2)，其中

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降噪装置的转子叶片


[0001]本专利技术涉及一种具有降噪装置的转子叶片，尤其是用于风力涡轮机的转子叶片。转子叶片设计和构造成暴露于流体，例如空气，其中，通过本专利技术最小化了转子叶片的流动引起的边缘噪声。本专利技术还涉及一种具有至少一个这种转子叶片的风力涡轮机。

技术介绍

[0002]当具有前缘和后缘的转子叶片暴露于基本上从转子叶片的前缘流动到后缘的流体（例如空气）时，噪声通常在转子叶片的边缘处产生，例如由于涡流。噪声的强度和噪声的频率取决于许多参数，例如流体的特性和边缘的特性，即，边缘的尺寸和边缘的形状，例如边缘是圆形的还是尖锐的。
[0003]从风力涡轮机叶片发射的后缘噪声是现代工业规模风力涡轮机的主要噪声产生机制。在降噪技术中已经投入了大量的努力和金钱，例如包括当前在新的陆上涡轮机上使用的锯齿。来自风力涡轮机的噪声通常决定机器可以被竖立的区域，或者相应地决定机器可以被操作的方式。通常，风力涡轮机在缩减的操作模式下运行，牺牲功率输出以降噪。因此，当这些条件存在时，涡轮机的噪声排放直接负面地影响其经济可行性。
[0004]由于这个问题自几年以来就已知，因此已经提出了用于降低转子叶片的流动引起的边缘噪声的各种方法。这些方法包括翼型的形状和设计。在该上下文中，尤其是转子叶片的后缘的形状和设计是极其重要的。空气动力学附加物可以被添加到或包括在转子叶片中，以便最小化转子叶片的流动引起的边缘噪声。用于降噪的公知附加物是锯齿，例如锯齿板，其靠近后缘安装到转子叶片的压力侧或吸力侧。然而，仍然存在的和仍然生成的流动引起的边缘噪声仍然可能是相当大的。
[0005]最近，已经发起了技术开发项目来开发用于风力涡轮机后缘噪声的主动噪声抵消系统。专利申请EP 3249216A1公开了一种系统，其使用在风力涡轮机的叶片上的测量的不稳定表面压力来馈送抗噪声控制器，该抗噪声控制器生成反转的声学信号，从而抵消远场中的后缘噪声。然而，主动的解决方案处于开发的早期阶段。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是改进已知的系统、装置和方法，以促进关于转子叶片(具有主动装置)的关于降噪的改进。
[0007]该目的通过根据权利要求1所述的转子叶片、根据权利要求12所述的方法以及根据权利要求13所述的风力涡轮机来实现。
[0008]根据本专利技术的转子叶片具有前缘和后缘，并且设计和构造成暴露于基本上从转子叶片的前缘流动到后缘的流体。例如，转子叶片是风力涡轮机的转子叶片。转子叶片包括至少三个传感器，所述传感器设计用于检测流体的流动特性并提供相应的传感器信号，其中传感器以非均匀间距布置，并且转子叶片还包括至少一个致动器，用于基于传感器信号产生抗噪声信号。传感器和致动器布置在转子叶片的表面处，并且致动器布置和准备成使得
由流体产生的转子叶片的流动引起的边缘噪声至少部分地由抗噪声信号抵消。
[0009]转子叶片通常包括根部(与转子的轴线连接)和尖端。在操作中，转子叶片在预定方向上移动，其中指向移动方向的边缘是前缘，而相对的边缘是后缘。由于转子叶片形成为在其两个表面之间产生压力差，所以转子叶片包括压力侧和吸力侧。转子叶片的特征在于翼展，该翼展是沿尖端的方向远离根部突出的直线。以及特征在于从前缘指向后缘的垂直于翼展取向的翼弦。
[0010]转子叶片包括至少三个传感器，优选至少5、7或更多个传感器，用于检测流体的流动特性。传感器基于检测到的流动特性产生传感器信号。这些传感器信号优选地是压力值或压力信号，然而，它们也可以(或替代地)包含关于流动的方向和/或速度的信息。
[0011]传感器(和致动器)的布置可以被称为组。优选地，每组传感器对应于一个致动器或多个致动器(其也是该组的成员)。优选地，布置长度为约0.5m
‑
2m的(例如，翼展方向的)传感器组，每组对应于致动器或致动器的(例如，翼弦方向的)分布，以抵消该区段的噪声发射。因此，优选地，一组传感器覆盖转子叶片的翼展的至少0.3m，优选地至少1m，特别优选地至少2m。但是，组的区段可能重叠，优选地，每组覆盖单独的区段，其中，所述区段不重叠。
[0012]所述至少三个传感器以非均匀间距(优选地至少在表面处的横向方向上)布置。这意味着，尽管传感器可以全部布置成与所述表面共面，或者类似地从转子叶片的表面突出或突出到转子叶片的表面中，但是至少相邻传感器的横向距离必须不是均匀的。传感器可以混乱地布置在一区域中，然而优选的是，它们布置成一行或多行(与相邻传感器的间距不均匀)。此外，优选的实施例是，传感器以网格形式布置在转子叶片的表面上(翼展方向和翼弦方向)，这具有可以测量不同和/或更宽范围的频率的优点。特别优选的是，相邻传感器之间的所有距离具有不同的值，从而甚至不存在周期性的布置。
[0013]应当注意，通过使用抗噪声来实现噪声的减少或抵消。由于流动引起的边缘噪声通常是由湍流引起的宽带噪声源，因此它是随机的。因此，声压波动是不确定的，意味着即使在统计属性已知时，也不能基于当前或较早的声学信号在时间意义上预测它们。根据本专利技术，传感器的非均匀间距被用于有效的空间滤波。非均匀间距避免了冗余，即对于给定数量的传感器，提供尽可能多的关于源的信息。
[0014]转子叶片上的致动器设计成用于产生抗噪声信号。对于每组传感器可以存在一个致动器或者两个或更多个致动器。尽管优选地使用两个或更多个传感器的信号来产生一个单个致动器的抗噪声信号，但是也可以使用一个单个传感器的信号来产生一个单个致动器(在这种情况下，至少三个致动器)的输出信号。同样，优选的情况是，传感器的信号被交错使用，其中一个传感器(或一组传感器)的信号被用于产生两个或更多个致动器的输出信号，其中这些致动器中的至少一个的输出信号是利用另一传感器的信号产生的。因此，上述至少三个传感器不需要一起驱动上述致动器，然而，致动器的抗噪声信号受到这些传感器中的至少一个的信号的影响。然而，优选地，一组传感器(例如，三个传感器)用于生成用于致动器(尤其是多个致动器)的信号，其中，致动器是特定组的一部分。
[0015]传感器和致动器布置在转子叶片的表面处。这意味着它们在转子叶片的表面处以某种方式集成或添加到转子叶片。为了防止不利的空气动力学效应，一种选择是将传感器和致动器浸没并插入转子叶片的壳体或表面部分中，使得它们与周围空气接触，但是它们不会伸出并在转子叶片的表面上产生附加的湍流。
[0016]必须布置和准备致动器，使得由流体产生的转子叶片的流动引起的边缘噪声至少部分地被抗噪声信号抵消。这种装置例如通过上述专利申请EP 3249216A1的公开是已知的。然而，由于传感器的非均匀间距，本专利技术代表了主动地抵消噪声的构思的细化。如上所述，根据本专利技术，可能的是，上述三个传感器中的一者可以“驱动”上述致动器(而另外两个传感器驱动其他致动器)，特别优选的是，至少两个传感器(或三个或更多个传感器)的信号一起用于产生一个单独的抗噪声信号，该抗噪声信号然后由至少一个致动器发射。由于噪声沿着后缘可能是不均匀的，因此优选的是，每个致本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有前缘(23)和后缘(24)的转子叶片(2)，其中：
‑
所述转子叶片(2)被设计和构造成暴露于基本上从所述前缘(23)流动到所述后缘(24)的流体，
‑
所述转子叶片(2)包括至少三个传感器(31)，所述至少三个传感器设计成用于检测所述流体的流动特性并提供相应的传感器信号，其中所述传感器(31)以非均匀间距布置，以及
‑
所述转子叶片(2)还包括至少一个致动器(32)，用于基于传感器信号来产生抗噪声信号(36)，
‑
所述传感器(31)和所述致动器(32)布置在所述转子叶片(2)的表面处，以及
‑
所述致动器(32)被布置和准备成使得由所述流体产生的所述转子叶片(2)的流动引起的边缘噪声(35)能够至少部分地被所述抗噪声信号(36)抵消。2.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述传感器(31)沿翼展方向线布置，优选地沿着后缘布置。3.根据前述权利要求中的一项所述的转子叶片，其中，传感器(31)包括麦克风，并且致动器(32)包括扬声器并被布置和准备用所述扬声器发射声音信号。4.根据前述权利要求中的一项所述的转子叶片，其中，传感器(31)包括表面压力换能器，并且致动器(32)包括膜并且布置和准备成利用所述膜引起不稳定表面压力的至少部分抵消。5.根据前述权利要求中的一项所述的转子叶片，其中，传感器(31)相对于所述流体的流动方向位于所述致动器(32)的下游，其中所述致动器(31)使用该传感器(32)的信号来产生其抗噪声信号(36)。6.根据前述权利要求中的一项所述的转子叶片，其中，所述致动器(32)的抗噪声信号(36)基于来自所述三个传感器(31)中的至少两个的传感器信号、优选地来自三个或更多个传感器(31)的传感器信号。7.根据前述权利要求中的一项所述的转子叶片，还包括用于构造所述抗噪声信号(36)的控制单元(33)，其布置成使得所述致动器(32)经由所述控制单元(33)与所述传感器(31)中的至少一者连...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：