用于風(fēng)力渦輪機(jī)的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)，其包括：用于監(jiān)測聲噪聲的麥克風(fēng)，該麥克風(fēng)適合于安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)艙的外部；輸入端，所述輸入端適合于從風(fēng)力渦輪機(jī)接收運行狀況數(shù)據(jù)；處理器，所述處理器適合于從麥克風(fēng)和輸入端接收數(shù)據(jù)；以及存儲器，其適合于存儲聲噪聲數(shù)據(jù)和運行狀況數(shù)據(jù)。處理器適合于將傳遞函數(shù)應(yīng)用于所述聲噪聲數(shù)據(jù)以使所述數(shù)據(jù)與在離風(fēng)力渦輪機(jī)的遠(yuǎn)程位置處測量的一組聲噪聲數(shù)據(jù)相關(guān)。該系統(tǒng)包括控制器，該控制器適合于產(chǎn)生用于輸出到風(fēng)力渦輪機(jī)控制器的控制信號，用于根據(jù)所述相關(guān)的數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的運行參數(shù)。
【專利說明】用于風(fēng)力渦輪機(jī)的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的聲噪聲的系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于監(jiān)測聲噪聲并根據(jù)所監(jiān)測的聲噪聲來控制風(fēng)力渦輪機(jī)的系統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的聲噪聲的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知風(fēng)力渦輪機(jī)在運行期間產(chǎn)生聲噪聲，以及所產(chǎn)生的噪聲需要在某個限度(例如由當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)設(shè)置的那些限度)之下。目前，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)(優(yōu)選地IEC (國際電工委員會)61400-11)測量由風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的聲噪聲。所述標(biāo)準(zhǔn)要求由在離風(fēng)力渦輪機(jī)一定距離處的地平面麥克風(fēng)進(jìn)行聲噪聲測量。根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)在幾個小時的時間標(biāo)度上進(jìn)行聲噪聲測量。這在試圖設(shè)計風(fēng)力渦輪機(jī)和在運行期間控制風(fēng)力渦輪機(jī)時都具有限制。
[0003]因此，我們認(rèn)識到，存在對使得風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的聲噪聲能夠以使能風(fēng)力渦輪機(jī)的改進(jìn)的設(shè)計和運行的方式來測量的系統(tǒng)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在應(yīng)參考的獨立權(quán)利要求中定義了本發(fā)明。在應(yīng)參考的從屬權(quán)利要求中闡述了有利的特征。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選方面，提供了用于風(fēng)力渦輪機(jī)的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)，其包括:用于監(jiān)測聲噪聲的至少一個麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)或每個麥克風(fēng)適合于被安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)艙的外部；輸入端，所述輸入端適合于從風(fēng)力渦輪機(jī)接收運行狀況數(shù)據(jù)；處理器，所述處理器適合于從至少一個麥克風(fēng)和輸入端接收數(shù)據(jù)；以及存儲器，其適合于存儲聲噪聲數(shù)據(jù)和運行狀況數(shù)據(jù)。處理器適合于將傳遞函數(shù)應(yīng)用于所述聲噪聲數(shù)據(jù)以使所述數(shù)據(jù)與在離風(fēng)力渦輪機(jī)的遠(yuǎn)程位置處測量的一組聲噪聲數(shù)據(jù)相關(guān)。提供這樣的系統(tǒng)可允許與噪聲生成有關(guān)的對風(fēng)力渦輪機(jī)性能的連續(xù)監(jiān)測，這可允許在規(guī)定的噪聲限度內(nèi)的性能的優(yōu)化。此外，系統(tǒng)可在風(fēng)力渦輪機(jī)的開發(fā)期間被使用以幫助減少所產(chǎn)生的聲噪聲。
[0006]傳遞函數(shù)意味著用于調(diào)節(jié)所測量的聲噪聲數(shù)據(jù)使得它可比得上在遠(yuǎn)程位置(例如在風(fēng)力渦輪機(jī)后面的地面上)處進(jìn)行的聲噪聲測量的算法。
[0007]優(yōu)選地，該系統(tǒng)適合于連續(xù)地監(jiān)測聲噪聲。通過連續(xù)地監(jiān)測聲噪聲水平可使風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出能夠在聲噪聲限度內(nèi)增大。
[0008]可替代地，該系統(tǒng)可適合于每隔一段時間監(jiān)測聲噪聲。因此，可降低存儲要求。
[0009]該系統(tǒng)可適合于監(jiān)測聲噪聲的總聲壓水平，且優(yōu)選地，將聲壓水平傳遞函數(shù)應(yīng)用于總聲壓水平數(shù)據(jù)。以這種方式，可提高在所測量的聲噪聲的聲壓水平和遠(yuǎn)程測量的聲噪聲的聲壓水平之間的相關(guān)性。
[0010]該系統(tǒng)還可適合于監(jiān)測聲噪聲的音調(diào)，且優(yōu)選地，將音調(diào)傳遞函數(shù)應(yīng)用于音調(diào)數(shù)據(jù)。類似地，可提高在所測量的聲噪聲的音調(diào)和遠(yuǎn)程測量的聲噪聲的音調(diào)之間的相關(guān)性。
[0011]該系統(tǒng)還可適合于監(jiān)測聲噪聲的三分之一倍頻帶，且優(yōu)選地，將三分之一倍頻帶傳遞函數(shù)應(yīng)用于三分之一倍頻帶數(shù)據(jù)。再次，類似地，可提高在所測量的聲噪聲的三分之一倍頻帶和遠(yuǎn)程測量的聲噪聲數(shù)據(jù)的三分之一倍頻帶之間的相關(guān)性。
[0012]優(yōu)選地，按照標(biāo)準(zhǔn)來測量在遠(yuǎn)程位置處測量的這組聲噪聲。更優(yōu)選地，該標(biāo)準(zhǔn)是IEC61400-11。
[0013]系統(tǒng)優(yōu)選地具有在至少頻率范圍20Hz到11200Hz上的實質(zhì)上恒定的頻率響應(yīng)。因此，可做出更準(zhǔn)確的測量。
[0014]優(yōu)選地，該至少一個麥克風(fēng)被定位成減少來自艙內(nèi)的部件的噪聲。麥克風(fēng)的位置優(yōu)選地朝著艙的后部(即，離轉(zhuǎn)子最遠(yuǎn)處)和在底部上。可替代地，麥克風(fēng)被定位于艙的頂部上或艙的側(cè)面上或艙的背面上。麥克風(fēng)可以可替代地被定位成朝著艙的前部或在沿著艙的長度的任何其它適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> [0015]優(yōu)選地，麥克風(fēng)包括風(fēng)屏。因此，可減小風(fēng)噪聲的影響。
[0016]該系統(tǒng)還可包括用于使該至少一個麥克風(fēng)適應(yīng)于本地空氣流的安裝裝置。通過安裝麥克風(fēng)使得它自適應(yīng)于本地空氣流，可減小風(fēng)噪聲的影響。優(yōu)選地，安裝裝置包括平衡環(huán)機(jī)構(gòu)(gimbal arrangement),其中平衡環(huán)機(jī)構(gòu)給所安裝的麥克風(fēng)提供至少兩個自由度。這兩個自由度優(yōu)選地是俯仰和偏航。術(shù)語“俯仰”意味著麥克風(fēng)的縱軸繞著麥克風(fēng)的橫軸的運動。術(shù)語“偏航”意味著麥克風(fēng)的縱軸繞著垂直軸的運動。
[0017]為了使安裝裝置將麥克風(fēng)自適應(yīng)于本地空氣流，平衡環(huán)機(jī)構(gòu)優(yōu)選地包括耦合到麥克風(fēng)的多個翼片(fin)。
[0018]運行狀況數(shù)據(jù)和聲噪聲數(shù)據(jù)的測量優(yōu)選地是同步的。通過這些組數(shù)據(jù)的同步測量，可得到對噪聲生成的影響因素的改進(jìn)的理解。
[0019]所接收的運行狀況可包括氣象數(shù)據(jù)和風(fēng)力渦輪機(jī)性能數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，氣象數(shù)據(jù)包括以下中的至少一個:大氣壓力；風(fēng)速；風(fēng)向；空氣溫度和濕度。優(yōu)選地，風(fēng)力渦輪機(jī)性能數(shù)據(jù)包括以下中的至少一個:負(fù)荷；功率輸出；發(fā)電機(jī)電流；俯仰；偏航；偏航誤差；rpm ;扭矩和運行溫度。
[0020]該系統(tǒng)還可包括控制器，所述控制器適合于接收所述相關(guān)數(shù)據(jù)；并且該系統(tǒng)還可包括與所述控制器和風(fēng)力渦輪機(jī)控制器通信的輸入端。控制器適合于產(chǎn)生用于輸出到風(fēng)力渦輪機(jī)控制器的控制信號，用于根據(jù)所述相關(guān)數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的運行參數(shù)。通過提供可實時監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的聲噪聲的系統(tǒng)并接著利用該數(shù)據(jù)來控制風(fēng)力渦輪機(jī)的運行參數(shù)，風(fēng)力渦輪機(jī)的總功率輸出可增加?？偣β瘦敵隹稍黾?，這是因為風(fēng)力渦輪機(jī)可以比標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力渦輪機(jī)在更多的時間內(nèi)處于運行中。可替代地或此外，風(fēng)力渦輪機(jī)可以在更高的rpm下或在被已知產(chǎn)生較少的噪聲的模式中運行?？刂骑L(fēng)力渦輪機(jī)的噪聲生成的傳統(tǒng)方法是在噪聲生成被預(yù)期為高的時期期間關(guān)閉風(fēng)力渦輪機(jī)，但連續(xù)地且實時地測量噪聲生成允許風(fēng)力渦輪機(jī)只在所產(chǎn)生的噪聲實際上超過例如法規(guī)所設(shè)置的閾值的時期期間被關(guān)閉，或被減少功率輸出。
[0021]優(yōu)選地，聲噪聲數(shù)據(jù)被存儲在所述存儲裝置內(nèi)一段足夠的時間以使得數(shù)據(jù)能夠被檢驗并且控制信號能夠被產(chǎn)生。更優(yōu)選地，在控制信號產(chǎn)生之后，刪除聲噪聲數(shù)據(jù)或由新的聲噪聲數(shù)據(jù)重寫聲噪聲數(shù)據(jù)。因此，可降低存儲要求。
[0022]優(yōu)選地，控制器適合于調(diào)節(jié)下列運行參數(shù)中的至少一個:負(fù)荷、俯仰、rpm和功率輸出。更優(yōu)選地，控制器適合于調(diào)節(jié)負(fù)荷和功率輸出中的至少一個以減少由正被測量的風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的聲噪聲。更優(yōu)選地，控制器適合于如果聲噪聲升高到閾值之上或如果聲噪聲的音調(diào)上升到閾值之上則關(guān)閉風(fēng)力渦輪機(jī)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了包括如本文所述的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)。麥克風(fēng)被安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)艙的外部。
[0024]本發(fā)明擴(kuò)展到實質(zhì)上如在本文參考附圖描述的裝置和/或方法。
[0025]在本發(fā)明的一個方面中的任何特征可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合應(yīng)用于本發(fā)明的其它方面。特別是，方法方面可應(yīng)用于裝置方面，反之亦然。此外，在一個方面中的任何、一些和/或所有特征可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合應(yīng)用于在任何其它方面中的任何、一些和/或所有特征。
[0026]還應(yīng)認(rèn)識到，在本發(fā)明的任何方面中描述和定義的各種特征的特定組合可被獨立地實施和/或提供和/或使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]現(xiàn)在通過例子的方式并參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中:
[0028]圖1示出已知的風(fēng)力渦輪機(jī)；
[0029]圖2示出在風(fēng)力渦輪機(jī)現(xiàn)場的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)；
[0030]圖3示出在聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的控制器的示意圖；以及
[0031]圖4示出用于在聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)中使用的麥克風(fēng)的安裝系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0032]圖1示出包括風(fēng)力渦輪機(jī)塔2的風(fēng)力渦輪機(jī)I，風(fēng)力渦輪機(jī)艙3安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)塔2上。包括至少一個風(fēng)力渦輪機(jī)葉片5的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子4安裝在輪轂6上。輪轂6通過從艙前部延伸的低速軸(未示出)連接到艙3。圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)可以是旨在用于家用或照明公用事業(yè)用途的小型號，或可以是所使用的大型號，例如適合于用在例如風(fēng)電場上的大規(guī)模發(fā)電中的大型號。在后一種情況中，轉(zhuǎn)子的直徑可以大至100米或更大。
[0033]圖2示出在風(fēng)力渦輪機(jī)(例如圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī))現(xiàn)場的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)。如可看到的，聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)包括麥克風(fēng)200、控制器202(除了其它部件以外還包括處理器)、一組氣象傳感器204和一組風(fēng)力渦輪機(jī)運行狀況傳感器206。系統(tǒng)可安置在風(fēng)力渦輪機(jī)艙內(nèi)。然而，如可看到的，麥克風(fēng)200被定位于艙的外部上，且特別是在底部上并朝著艙的后部。當(dāng)然，可設(shè)想麥克風(fēng)的其它適當(dāng)?shù)奈恢茫页似渌蛩匾酝?，克風(fēng)的其它適當(dāng)?shù)奈恢眠€取決于風(fēng)力渦輪機(jī)艙的設(shè)計。麥克風(fēng)的位置使得由風(fēng)力渦輪機(jī)的部件產(chǎn)生的外部噪聲的影響被最小化?？商娲兀撓到y(tǒng)可包括多個麥克風(fēng)，且這可以使更準(zhǔn)確的測量能夠被進(jìn)行，因為由風(fēng)力渦輪機(jī)部件產(chǎn)生的噪聲的影響可進(jìn)一步減小。例如，該系統(tǒng)可包括兩個麥克風(fēng)，一個被定位于艙的每個下后角上。
[0034]這組氣象傳感器204包括用于測量風(fēng)速的風(fēng)速計、用于測量風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo)、用于測量空氣溫度的溫度計(例如熱電偶設(shè)備)和用于測量大氣壓力的氣壓計。
[0035]這組運行狀況傳感器206包括用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)上的負(fù)荷的負(fù)荷計、用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的功率輸出計、用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)部件的溫度的各種溫度計(例如熱電偶設(shè)備或光纖傳感器)和用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)部件的應(yīng)變的各種應(yīng)變計(例如應(yīng)變片或光纖傳感器)?？筛鶕?jù)需要并入另外的傳感器，例如俯仰傳感器、偏航傳感器、轉(zhuǎn)子傳感器的rpm、扭矩傳感器和渦輪發(fā)電機(jī)電流傳感器。
[0036]圖2還示出被定位于地面上并在風(fēng)力渦輪機(jī)后面的麥克風(fēng)208。麥克風(fēng)208的位置是在IEC61400-11標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的位置。麥克風(fēng)用于根據(jù)IEC61400-11標(biāo)準(zhǔn)來測量聲噪聲，IEC61400-11標(biāo)準(zhǔn)目的在于確保在風(fēng)力潤輪機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的聲發(fā)射的測量和分析中的一致性和準(zhǔn)確性。然而，地平面麥克風(fēng)208不適合于提供實時連續(xù)測量，且因此關(guān)于優(yōu)化風(fēng)力渦輪機(jī)的聲噪聲生成方面具有很少的益處。
[0037]IEC61400-11:2002“Wind turbine generator systems-Partll:Acoustic noisemeasurement techniques”特此通過引用被并入,但現(xiàn)在將提供所進(jìn)行的測量的簡要概述。
[0038]進(jìn)行三個主要測量，其為:等效連續(xù)A加權(quán)聲壓水平；三分之一倍頻帶頻譜；以及窄帶頻譜(音調(diào))。在風(fēng)速的范圍內(nèi)進(jìn)行每個測量。
[0039]等效連續(xù)A加權(quán)聲壓水平使用A頻率加權(quán)曲線(其基于等響線equal loudnesscontour)來對所測量的聲噪聲進(jìn)行加權(quán)。這提供表觀的聲功率水平的指示。
[0040]以在50Hz到IOkHz的范圍內(nèi)的中心頻率來進(jìn)行三分之一倍頻帶頻譜測量。針對背景聲噪聲來校正等效連續(xù)A加權(quán)聲壓水平和三分之一倍頻帶頻譜。當(dāng)風(fēng)力渦輪不在運行中時進(jìn)行背景測量。
[0041]進(jìn)行窄帶頻譜測量以提供風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的聲噪聲的音調(diào)的度量。音調(diào)是音調(diào)分量在復(fù)信號的頻譜中的比例的度量。實際上，這涉及確定頻譜中的局部最大值以確定人可聽得見的音調(diào)。
[0042]額外的測量可根據(jù)IEC61400-11標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，并可因此由當(dāng)前的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行。那些測量是次聲(即，具有小于人聽力的正常限度(20Hz)的頻率但具有足夠高的聲壓水平以使人感知到該聲音的聲音)、低頻噪聲(即，具有小于大約200Hz的頻率的聲音)和沖動性(即，聲噪聲中的周期性波動的度量，特別是與具有高壓力水平的聲音有關(guān)的聲噪聲中的周期性波動的度量)。
[0043]被定位于風(fēng)力渦輪機(jī)艙上的麥克風(fēng)200具有與被定位于地面上的麥克風(fēng)208類似的規(guī)范。在IEC61400-11中提供麥克風(fēng)的規(guī)范。麥克風(fēng)和記錄儀器的另外的規(guī)范可在IEC60804、IEC61260 和 IEC60651 (typel instrumentation)中找到，所有三個文檔都特此通過引用被并入。然而，簡言之，麥克風(fēng)200能夠在頻率范圍20Hz到11200Hz上操作，并具有在頻率范圍45Hz到11200Hz上的恒定的頻率響應(yīng)(優(yōu)選地，恒定的頻率響應(yīng)在20Hz到11200Hz的整個操作范圍上)。麥克風(fēng)的直徑不大于13mm。此外，將罩設(shè)置在麥克風(fēng)上以減小風(fēng)噪聲對聲噪聲測量的影響。該罩可以是開孔泡沫球體(open cell foam sphere)。可替代地，在麥克風(fēng)安裝在平衡環(huán)機(jī)構(gòu)內(nèi)的情況下，如下面描述的，該罩可以在形狀上是圓錐形的。
[0044]也可在風(fēng)速是可忽略的時候進(jìn)行聲噪聲測量，且風(fēng)力渦輪機(jī)不在運行中，使得背景噪聲可被確定?？山又们閺穆曉肼暅y量中減去背景噪聲。
[0045]圖3示出在聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的控制器202的示意圖。控制器包括適合于放大從麥克風(fēng)200接收的信號的麥克風(fēng)放大器300。放大器將放大的信號饋送到存儲器302中，在存儲器302中存儲所測量的聲噪聲。此外，氣象傳感器204和運行狀況傳感器206向存儲器提供信號，且那些傳感器信號與聲噪聲測量是時間同步的并被存儲用于以后的檢索。頻譜分析器304與存儲器302通信并接收所測量的聲噪聲。頻譜分析器適合于執(zhí)行對信號的頻譜分析并將信號分解成其各個頻率分量。
[0046]計算單元306與頻譜分析器306通信，并適合于計算如上所述的各種測量。那些測量是等效連續(xù)A加權(quán)聲壓水平、三分之一倍頻帶頻譜和窄帶頻譜(音調(diào))。
[0047]經(jīng)處理的聲噪聲數(shù)據(jù)接著被存儲在存儲器中，并可在必要時經(jīng)由輸出端308輸出到外部源。例如，可執(zhí)行到遠(yuǎn)程存儲器的規(guī)則上傳。該上傳可以經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)或通過有線數(shù)據(jù)連接。
[0048]為了使通過艙上的麥克風(fēng)進(jìn)行的測量與根據(jù)IEC61400-11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的測量是可比較的，必須將傳遞函數(shù)應(yīng)用于該數(shù)據(jù)，以便使這兩組聲噪聲數(shù)據(jù)相關(guān)。這使在風(fēng)力渦輪機(jī)艙處進(jìn)行的測量能夠被轉(zhuǎn)換，使得它們等效于根據(jù)IEC61400-11標(biāo)準(zhǔn)在地面上進(jìn)行的測量。
[0049]通過在預(yù)定義的風(fēng)速下在地面位置處和使用安裝在艙上的麥克風(fēng)兩種情況下進(jìn)行一系列測量來制定傳遞函數(shù)。然后將測量結(jié)果繪制出以確定這兩個系列的測量結(jié)果之間的關(guān)系，且將曲線擬合到繪制出的數(shù)據(jù)。然后將與該曲線相關(guān)聯(lián)的函數(shù)用作傳遞函數(shù)。預(yù)計的是，在這兩組測量結(jié)果之間的傳遞函數(shù)將是線性的，以及偏移將在12dB到15dB之間的范圍內(nèi)，即，在艙上做出的測量結(jié)果將比在地平面處做出的等效測量結(jié)果更高12dB到15dB之間。
[0050]針對所進(jìn)行的每種類型的測量來制定傳遞函數(shù)，且因此針對等效連續(xù)A加權(quán)聲壓水平、三分之一倍頻帶頻譜和窄帶頻譜(音調(diào))來提供傳遞函數(shù)。針對每種類型的測量提供傳遞函數(shù)增加了艙麥克風(fēng)測量的準(zhǔn)確度。
[0051]在風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計的優(yōu)化中利用由艙麥克風(fēng)記錄的連續(xù)聲噪聲測量結(jié)果。可進(jìn)行對由原型風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的聲噪聲的測量，且可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的設(shè)計和其它影響因素以增加功率輸出和負(fù)荷，同時保持在法規(guī)的噪聲限度內(nèi)。此外，一旦原型被最后確定，運行包絡(luò)就可被確定，由此在該包絡(luò)內(nèi)，所產(chǎn)生的噪聲在可接受的限度內(nèi)。這使風(fēng)力渦輪機(jī)能夠在使用中被控制以最大化風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的功率，同時保持在噪聲限度內(nèi)。
[0052]在利用聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)來控制風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下，該系統(tǒng)如上所述運行。然而，計算單元適合于計算所產(chǎn)生的噪聲是否正接近合法的噪聲限度，例如由于風(fēng)速或風(fēng)向的改變所致。如上所述的運行包絡(luò)被存儲在存儲器302內(nèi)。計算單元計算確保噪聲限度不超過限度所需的運行參數(shù)中的變化，并經(jīng)由輸出端308將控制信號輸出到風(fēng)力渦輪機(jī)控制器。輸出的信號例如減小風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出并且因而減小所產(chǎn)生的噪聲，直到適當(dāng)噪聲輸出被達(dá)到。這可能需要風(fēng)力渦輪機(jī)被完全關(guān)閉。在這種情況下，聲噪聲數(shù)據(jù)可能不再被存儲得比計算控制信號所需的時間更長。
[0053]最后，計算單元可在確定控制信號是否需要被發(fā)送到風(fēng)力渦輪機(jī)以減少所產(chǎn)生的噪聲時考慮氣象數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)風(fēng)在某個方向上時，所產(chǎn)生的噪聲可能需要被限制，因為風(fēng)力渦輪機(jī)可能在住宅等的上游，在住宅處中噪聲可能具有較大的影響。
[0054]圖4示出用于在聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)中使用的麥克風(fēng)的安裝系統(tǒng)。該安裝系統(tǒng)包括如圖4 Ca)所示的第一零件，該第一零件接納麥克風(fēng)200并允許麥克風(fēng)連接電纜400從支架的后部離開。如上所述，麥克風(fēng)設(shè)置有圓錐形風(fēng)罩402。整個風(fēng)罩可由開孔泡沫制成，或可替代地只有風(fēng)罩的一部分由泡沫制成。在這個可替代方案中，與麥克風(fēng)相鄰的圓柱形節(jié)段由泡沫制成，且風(fēng)罩的其余部分由耐久性塑料制成。
[0055]麥克風(fēng)200被保持在支架404和406的兩個半部分之間。為了防止麥克風(fēng)接收額外的振動并為了彈性地保持麥克風(fēng)，支架部件404和406的內(nèi)部鑲有橡膠板材等。每個支架部件404和406具有翼片408。翼片被設(shè)置成在安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)艙時使麥克風(fēng)與本地空氣流對準(zhǔn)。支架部件404和406每個還具有安裝銷410。安裝銷位于麥克風(fēng)安裝單元的重心處(當(dāng)麥克風(fēng)被安裝時)。
[0056]如圖4 (b)所示，安裝銷410與孔412嚙合，并使麥克風(fēng)的俯仰能夠根據(jù)本地空氣流而變化。轉(zhuǎn)環(huán)銷(swivel pin)414使麥克風(fēng)的偏航能夠根據(jù)本地空氣流而變化。最后,經(jīng)由轉(zhuǎn)環(huán)銷414耦合到麥克風(fēng)支架的安裝托架416允許整個平衡環(huán)機(jī)構(gòu)被安裝到艙的外部。
[0057]平衡環(huán)機(jī)構(gòu)和風(fēng)罩的組合減小了風(fēng)噪聲對聲噪聲測量的影響。平衡環(huán)機(jī)構(gòu)使麥克風(fēng)與空氣流對準(zhǔn)并減小可能否則由例如從麥克風(fēng)支架流出的漩渦(如果麥克風(fēng)沒有與空氣流對準(zhǔn)的話)產(chǎn)生的噪聲的影響。這個機(jī)構(gòu)還允許更一致的測量，且因此傳遞函數(shù)更準(zhǔn)確。
[0058]雖然在單獨的硬件部件方面描述了控制器，但是這僅僅以清楚的方式示出控制器的功能?？赡軐嶋H上提供硬件部件作為軟件或硬件或作為單個部件或組合部件的任何組
口 o
[0059]純粹為了說明起見，參考示例性實施方式描述了本發(fā)明。本發(fā)明不應(yīng)被這些示例性實施方式限制，因為技術(shù)人員將想到很多修改和變化。應(yīng)從接下來的權(quán)利要求理解本發(fā)明。
[0060]可獨立地或以任何適當(dāng)?shù)慕M合來提供在說明書和(在適當(dāng)?shù)那闆r下)權(quán)利要求及附圖中公開的每個特征。
【權(quán)利要求】
1.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)，包括: 至少一個麥克風(fēng)，其用于監(jiān)測聲噪聲，所述麥克風(fēng)或每個麥克風(fēng)適合于被安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)艙的外部； 輸入端，所述輸入端適合于從風(fēng)力渦輪機(jī)接收運行狀況數(shù)據(jù)； 處理器，所述處理器適合于從所述至少一個麥克風(fēng)和所述輸入端接收數(shù)據(jù)；以及 存儲器，其適合于存儲所述聲噪聲數(shù)據(jù)和所述運行狀況數(shù)據(jù)； 其中，所述處理器適合于將傳遞函數(shù)應(yīng)用于所述聲噪聲數(shù)據(jù)以使所述數(shù)據(jù)與在離所述風(fēng)力渦輪機(jī)的遠(yuǎn)程位置處測量的一組聲噪聲數(shù)據(jù)相關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適合于連續(xù)監(jiān)測所述聲噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適合于每隔一段時間監(jiān)測所述聲噪聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適合于監(jiān)測所述聲噪聲的總聲壓水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，將聲壓水平傳遞函數(shù)應(yīng)用于總聲壓水平數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適合于監(jiān)測所述聲噪聲的音調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，將音調(diào)傳遞函數(shù)應(yīng)用于音調(diào)數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中 的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適合于監(jiān)測所述聲噪聲的三分之一倍頻帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，將三分之一倍頻帶傳遞函數(shù)應(yīng)用于三分之一倍頻帶數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，按照標(biāo)準(zhǔn)來測量在遠(yuǎn)程位置處測量的所述一組聲噪聲數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)是IEC61400-11。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)至少在頻率范圍20Hz到11200Hz上具有實質(zhì)上恒定的頻率響應(yīng)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個麥克風(fēng)被定位成減少來自所述艙內(nèi)的部件的噪聲。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述麥克風(fēng)包括風(fēng)屏。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括用于使所述至少一個麥克風(fēng)適應(yīng)于本地空氣流的安裝裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述安裝裝置包括平衡環(huán)機(jī)構(gòu)，其中，所述平衡環(huán)機(jī)構(gòu)給所安裝的麥克風(fēng)提供至少兩個自由度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其中，所述平衡環(huán)機(jī)構(gòu)包括耦合到所述麥克風(fēng)的多個翼片以使所述麥克風(fēng)適應(yīng)于所述本地空氣流。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所接收的運行狀況包括氣象數(shù)據(jù)和風(fēng)力渦輪機(jī)性能數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述氣象數(shù)據(jù)包括以下中的至少一個:大氣壓力；風(fēng)速；風(fēng)向；空氣溫度；和濕度。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的系統(tǒng)，其中，所述風(fēng)力渦輪機(jī)性能數(shù)據(jù)包括以下中的至少一個:負(fù)荷；功率輸出；發(fā)電機(jī)電流；俯仰；偏航；偏航誤差；rpm ;扭矩和運行溫度。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括: 控制器，所述控制器適合于接收所述相關(guān)的數(shù)據(jù)；以及 輸出端，其與所述控制器和風(fēng)力渦輪機(jī)控制器通信； 其中，所述控制器適合于產(chǎn)生用于輸出到所述風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器的控制信號，用于根據(jù)所述相關(guān)的數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的運行參數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器適合于調(diào)節(jié)下列運行參數(shù)中的至少一個:負(fù)荷；俯仰；rpm和功率輸出。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器適合于調(diào)節(jié)所述負(fù)荷、所述俯仰、所述rpm和所述功率輸出中的至少一個以減少所述聲噪聲。
24.根據(jù)權(quán)利要求21、22或23所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器適合于在所述聲噪聲升高到閾值之上的情況下關(guān)閉所述風(fēng)力渦輪機(jī)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21到24中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器適合于在所述聲噪聲的音調(diào)升高 到閾值之上的情況下關(guān)閉所述風(fēng)力渦輪機(jī)。
26.—種包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的聲噪聲監(jiān)測系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述麥克風(fēng)或每個麥克風(fēng)被安裝到所述風(fēng)力渦輪機(jī)艙的外部。
27.—種實質(zhì)上如參考附圖在本文描述的系統(tǒng)。
28.一種實質(zhì)上如參考附圖在本文描述的方法。
【文檔編號】F03D11/00GK103797244SQ201280044830
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月16日
【發(fā)明者】F·奧梅爾, B·愛德華茲 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司