[实用新型]风机叶片用降噪装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种降噪装置，具体是一种风机叶片用降噪装置。

背景技术

随着风电装机容量的不断增加，风电机组的噪声问题日益严重。风电机组的噪声污染会干扰附近居民的工作和生活，并制约叶片设计的效率和产量，因此风电机组的噪声控制非常必要。降噪装置在控制噪声的同时需要最小化对对风电机组发电效率的影响。

风电叶片的噪声源主要为风轮叶片旋转引起的结构振动噪声和空气动力噪声。空气动力噪声可以来自叶片的不同位置，包括叶片后缘、叶片表面、叶尖等不同位置，产生原因都是空气的非稳定流动，包括气流的扰动、气流间或气流与物体相互作用而产生的噪声。目前降低叶片噪声的方法主要从叶片的外形、翼型、结构及材料等方面进行设计和研究，开发可行的措施，来达到降低噪音的目的。现有的典型降噪技术各有优缺点，例如在风机叶片尾缘添加锯齿降噪附件，仅能在风沿特定方向上流动时降低噪音，在风向改变时，降噪效果则可能降低，下面列举现有的典型降噪技术。

一、叶片外形：CN 101387262 A公开的风力涡轮转子叶片和风力蜗轮转子，通过改变叶片尖端平面形状，即在叶片尖部安装“小翼”（winglets）来实现降噪。叶尖“小翼”可以抑制扰流和涡流的产生，增加气动阻尼，减少震荡，从而降低噪音，但是这种降噪措施对于后缘涡流产生的噪声效果有限。

二、叶片翼型、结构：CN 102003333 B提出了一种具有降噪功能的风力机叶片，这种叶片尖端安装有锯齿或者毛刷，并且对叶尖的几何形状进行限制和优化，可有效降低叶尖处脱落涡的强度，进而抑制由脱落涡引起的气动噪音。

三、材料：CN 102536639 A公开的用于风力涡轮机中的转子叶片的降噪装置，可以吸收来自叶片应变的降噪装置粘合剂，该粘合剂的剪切模量低，可包括环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯、丙烯酸泡沫等，可防止叶片的应变通过粘合剂层传递到降噪装置。

四、涡流发生器：CN 101223356A公开了一种俯仰控制式风轮机叶片、风轮机及其应用，其以一种湍流生成装置作为叶片气动噪音减小装置，该装置放置在风力叶片的背风表面侧，并位于朝向叶片尖端的外段。这种湍流发生装置可以减小涡流脉动噪声和尾缘涡流脱离噪声。

五、锯齿尾缘、硬毛：CN 102562436 B公开的用于风力机中的转子叶片的降噪器，是一种改良的锯齿尾缘降噪装置，该降噪装置为包含多个刚毛或者毛簇的锯齿形尾缘，其中硬毛或者毛簇从锯齿尾缘的围缘表面伸出。 叶片锯齿尾缘结构可以改变尾涡脱落的位置，从而降低叶片后缘涡流脱落引起的噪声。但该降噪装置仅对改善尾缘噪音有效，对叶片表面的噪音效果较差。

六、柔韧性刷毛：CN1936320A公开了一种具有降低噪音的叶片式转子的风轮机，其包括柔韧性刷毛降噪组件，该组件在叶片的后缘上排成一排并凸伸出后缘，从而在空气流动方向上平衡叶片两侧的压力波动，降低噪音。

上述现有的典型降噪技术具有各种缺点，而共同的缺点是只能降低某一单一噪声源产生的气动噪声。如典型的后缘锯齿型降噪装置在锯齿的宽度上具有恒定的刚度，会使锯齿难以响应风流方向的改变，从而减低降噪效果。

风机的户外工作环境严苛，叶片运行速度越来越高，刷毛降噪技术要求刷毛不仅能有足够的强度抵抗高风速运转的冲击、拉伸，且要有足够的柔韧性和抗紫外老化性以保证降噪效果和使用年限，而现有降噪专利中所用的降噪刷毛材料并没有意识到抗紫外性能的重要性，紫外不耐受的材料常年暴露在日光下会逐渐降解、变色、变脆，机械性能大幅度下降，最终导致断裂。抗紫外性和耐候性要求所用材料的分子结构中不能含有芳香环、双键等不饱和基团、叔碳中心以及其他易水解的官能团，如凯夫拉纤维中的芳香环在紫外光照下会逐渐降解，因此不适合作为需要长期户外使用的刷毛降噪材料。现有的刷毛降噪技术所用的材料包括热塑料、热塑性玻璃复合纤维、尼龙、聚酯、凯夫拉、聚丙烯等。这些材料的缺点各异，在强度、韧性、耐低温、抗冲击、抗老化性能上难以兼顾，难以满足实际应用需求，如尼龙纤维容易吸湿、耐酸性差，不能耐受酸雨的腐蚀，吸湿后机械性能大幅下降；大多数聚酯纤维机械较差，且易水解；凯夫拉的机械性能较好，但是耐紫外老化性能较差，聚丙烯的机械强度性能较差，在风机高速旋转时，叶尖可以达到100m/s，因此对刷毛的机械强度要求很高。综上所述，要寻找一款各方面性能平衡好、综合性能优异的刷毛材料。

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