风力发电机组振动与噪声控制

火力发电机组噪声测试研究

对内蒙古某电厂机组进行性能考核机组锅炉设备噪声测试试验，以评价机组环境噪声是否符合设计和技术规范规定的指标，并为控制机组噪声提供依据。试验表明：除锅炉本体9.4米甲、乙侧和锅炉顶部以及化学制水车间环境噪声不超标外，其余生产设备和厂房环境噪声全部超标；其中汽机高、中、低压缸，发电机和励磁机，锅炉风机和空预器超标严重。

标签：性能考核；机组锅炉；噪声；计算及试验

1 概述

机组噪声特性，是机组性能考核试验中重要指标参数，反映了机组运行环境噪声水平。为考核评价机组运行环境噪声是否达到设计和规程标准，保证锅炉机组的安全、经济、稳定运行，对该厂4号机组锅炉、汽轮机厂房运行环噪声特性进行测试。该试验地点为4号锅炉、汽轮机厂房及其附属设备区域，时间为机组运行稳定阶段。

该电厂锅炉是采用美国燃烧工程公司（CE）的引进技术设计，由哈尔滨锅炉厂制造的亚临界参数、单汽包自然循环、一次中间再热、四角切向燃烧、固态排渣煤粉锅炉，型号为HG-1020/18.58-YM22，设计燃料为烟煤。采用正压直吹式中速磨煤机制粉系统、四角切圆燃烧方式、固态排渣、过热蒸汽温度采用二级喷水调节、再热蒸汽温度调节方式采用摆动燃烧器调节。锅炉采用全钢结构构架、紧身封闭布置结构。本锅炉配5台MP200中速磨煤机，在BMCR工况时，4台磨煤机运行，一台备用。锅炉配用风冷干式除渣系统。

2 试验目的

2.1 检验与考核在规定负荷下机组环境噪声特性。

2.2 考核评价技术经济指标是否达到设计和规程要求。

3 试验方法及步骤

3.1 试验原理

用精密声级计对环境噪声强度，进行收集测试，对照标准进行评定。

3.2 机组参数测试

机组达到规定试验负荷后，保持参数稳定，测试锅炉、汽机主要参数和各主要辅机的运行数据。

3.3 噪声数据测试

传声器水平设置，距水平支撑面1.2m，距被测设备1.0m处进行测量。对汽轮机、发电机、给水泵、锅炉各风机、给煤机、空压机、输煤栈桥、集控室及其他现场值班室和操作间的噪声强度值进行等时间间隔测量，求取算术平均值并记录数据。

如何降低风力发电的噪音和影响？

降低风力发电噪音和影响的关键在于平衡风能利用和环境保护之间的关系。以下是一些降低风力发电噪音和影响的策略：

1. 合理选址：选址时应综合考虑人口密度、离城市的距离、地形等多种因素，尽量避开大幅度波动的风场，以减少过度噪音的产生。

2. 滤波技术：针对风力发电机的空气动力噪音，可以采用滤波技术来控制噪声的产生。例如，采用适当的滤波器可以削弱高频分量产生的空气动力噪音。

3. 减振技术：优化风机转子与塔架之间的支撑结构和减振措施，如采用适当的防振措施，例如在塔架底部加装减振装置、提高塔架的质量等。

4. 声屏障：在风力发电机与周围建筑物之间建造隔音、屏障等设施，可以有效降低地面接收的噪音，改善环境噪声。同时可以在风轮和塔架之间安装非常规形态的减噪手段。

5. 推进科研：通过科学研究和技术创新不断推进，未来的风力发电机产品在噪音控制方面也将有所改善。

6. 优化叶片设计：风力发电机的叶片是噪音的主要来源之一。优化叶片的设计可以减少噪音产生，如采用宽尾翼的设计，减少叶片尖部产生的噪音；还可以增加叶片数量，减少每片叶片的旋转速度，从而降低噪音。

7. 使用噪声隔离材料：利用噪声隔离材料包裹风力发电机和变电站的外壳可以有效地降噪。现代隔音材料有着良好的隔音效果，可以将噪声减少30分贝以上。

8. 采用智能控制系统：智能控制系统可以实时监测噪声变化和风速变化，并通过控制叶片转速和电网接口频率实现噪声控制。这种系统可以根据实际环境条件自动调整风力发电机的工作状态，达到更好的控制噪声的效果。

9. 周围环境调整：降低发电机高度、调整发电机位置、加强社区建设等。例如，尽量选择发电机距离人口较远的位置，或采用屏幕隔离和隔音屏障等设施来阻挡噪音的传播；在风力发电机建设区域的周围，可以增加树木和绿化带等防护措施，增加地形的阻挡作用，从而减缓噪声传播。

综上所述，通过技术改进和周围环境的调整，可以有效减少风力发电噪音对周围居民的影响。

风力发电机组振动原因分析和解决措施

摘要： 近年来，风力发电作为一种绿色能源在我国迅速发展，风电装机不断加大，机组数量不断增多，为保证机组设备的安全，风机厂家会相应对风机系统配置各种各样的保护，来确保机组在运行过程中发生异常时能够安全解列，其中风机振动超限就是一个常见的机组故障保护，主要是保证机组振动值在超过定值时机组停运，避免发生设备损毁或机组倒塌，我国早期投运的的1.5MW风机只配置两个振动传感器，振动监测较现在技术较为简单，当机组出现振动超限故障时，因涉及电气、传动、控制、结构、环境等多因素，分析处理都有一定难度，本文通过对某风场发生的振动超限故障进行研究，分析发生振动超限的原因，提出应对措施，提高风机安全和稳定性。

关键词：风机； 振动； 原因分析； 解决措施

引言：随着风力发电技术的发展，风机振动状态监测技术也得到较大的发展，目前，风机振动在线监测系统已成为风力发电机组一个重要的组成部分，对风机传动链进行24h监测。而早期投产的风力发电机组，因技术限制，只在传动链上配置两个振动传感器，分别安装在齿轮箱和发电机下方，振动传感器拾取的振动信号不能够直接反映振动源的信号特征，而且还容易受外部干扰，所以机组运行过程中，经常会发生振动超限故障，影响风机稳定运行和造成一定电量损失，更严重的会影响到风机整机安全，所以，当风机发生振动超限故障，就需要运行单位尽快排查故障原因并采取措施，保证风机安全稳定运行。

一 、风机振动原因分析

云南某风电场作为较早在云南高海拔地方开发建设的风电场，安装的双馈式风力发电机组，2012年投产以后，机组经常发生振动超限故障，尤其在大风阶段，频率更高，严重影响风电场正常运营，为了彻底解决风机振动问题，通过对风场内风机发生的振动超限故障原因进行分析，发现主要为以下几个方面的问题：风向变化过快、风速湍流度大、传感器误报、传动链波动、叶片零位误差等几个方面原因。

（一）风向变化过快

风机振动原因分析

文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

1轴承座振动

1.1转子质量不平衡引起的振动在现场发生的风机轴承振动中，属于转子质量不平衡的振动占多数。造成转子质量不平衡的原因主要有：叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀；叶片表面有不均匀积灰或附着物(如铁锈)；机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰；主轴局部高温使轴弯曲；叶轮检修后未找平衡；叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形；叶轮上零件松动或连接件不紧固。转子不平衡引起的振动的特征：①振动值以水平方向为最大，而轴向很小，并且轴承座承力轴承处振动大于推力轴承处；②振幅随转数升高而增大；③振动频率与转速频率相等；④振动稳定性比较好，对负荷变化不敏感；⑤空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时，测量的相位角值不稳定，其振动频率为30%～50%工作转速。

1.2动静部分之间碰摩引起的振动如集流器出口与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装臵之间碰摩。其振动特征：振动不稳定；振动是自激振动与转速无关；摩擦严重时会发生反向涡动；

1.3滚动轴承异常引起的振动

1.3.1轴承装配不良的振动如果轴颈或轴肩台加工不良，轴颈弯曲，轴承安装倾斜，轴承内圈装配后造成与轴心线不重合，使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用，滚动轴承的固定圆螺母松动造成局部振动。其振动特征为：振动值以轴向为最大；振动频率与旋转频率相等。

1.3.2滚动轴承表面损坏的振动滚动轴承由于制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承箱的间隙不合标准等，会出现磨损、锈蚀、脱皮剥落、碎裂而造成损坏后，滚珠相互撞击而产生的高频冲击振动将传给轴承座，把加速度传感器放在轴承座上，即可监测到高频冲击振动信号。这种振动稳定性很差，与负荷无关，振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大，振动的精密诊断要借助频谱分析，运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位臵和损坏程度，抓住振动监测就可以判断出绝大多数故障，再辅以声音、温度、磨耗金属的监测，以及定期测定轴承间隙，就可在早期预查出滚动轴承的一切缺陷。