能源是現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為最有開(kāi)發(fā)利用前景和技術(shù)最成熟的一種新能源和可再生能源之一，已成了全球能源工業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。自二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，風(fēng)能開(kāi)發(fā)和利用在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展非常迅速，風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)也日趨成熟。中國(guó)國(guó)家計(jì)委于1996 年3 月制定了“乘風(fēng)計(jì)劃”，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的國(guó)產(chǎn)化來(lái)帶動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的產(chǎn)業(yè)化。該計(jì)劃旨在采取技貿(mào)結(jié)合的形式，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)消化吸收，達(dá)到自主開(kāi)發(fā)，自行設(shè)計(jì)和制造大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能力[1] 。
風(fēng)能開(kāi)發(fā)能減輕空氣污染和水污染，但如果處理不當(dāng)，則會(huì)增加噪聲污染。近幾年，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)國(guó)產(chǎn)化程度的不斷擴(kuò)大，而我國(guó)制造業(yè)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，因此國(guó)產(chǎn)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)噪聲問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)附近居民對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生大噪聲煩擾的投訴、申告也越來(lái)越多，甚至威脅到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常國(guó)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化，因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的減振降噪控制是非常重要和必要的。本文將重點(diǎn)討論阻尼減振降噪技術(shù)和噪聲傳播降噪技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組噪聲控制中的應(yīng)用。
1 噪聲源分析
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作過(guò)程中在風(fēng)及運(yùn)動(dòng)部件的激勵(lì)下，葉片及機(jī)組部件產(chǎn)生了較大的噪聲，其噪聲源主要有：
（1）機(jī)械噪聲及結(jié)構(gòu)噪聲
① 齒輪噪聲。嚙合的齒輪對(duì)或齒輪組，由于互撞和摩擦激起齒輪體的振動(dòng)，而通過(guò)固體結(jié)構(gòu)輻射齒輪噪聲。
② 軸承噪聲。由軸承內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)元件之間的摩擦和振動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)部件的不平衡或相對(duì)運(yùn)動(dòng)元件之間的撞擊引起振動(dòng)輻射產(chǎn)生噪聲。
③ 周期作用力激發(fā)的噪聲。由轉(zhuǎn)動(dòng)軸等旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件產(chǎn)生周期作用力激發(fā)的噪聲。
④ 電機(jī)噪聲。不平衡的電磁力使電機(jī)產(chǎn)生電磁振動(dòng)，并通過(guò)固體結(jié)構(gòu)輻射電磁噪聲。
機(jī)械噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要噪聲源，而且對(duì)人的煩擾度最大。這部分噪聲是能夠控制的，其主要途徑是避免或減少撞擊力、周期力和摩擦力，如提高加工工藝和安裝精度，使齒輪和軸承保持良好的潤(rùn)滑條件等。為減小機(jī)械部件的振動(dòng)，可在接近力源的地方切斷振動(dòng)傳遞的途徑，如以彈性連接代替剛性連接；或采取高阻尼材料吸收機(jī)械部件的振動(dòng)能，以降低振動(dòng)噪聲。
（2）空氣動(dòng)力噪聲
空氣動(dòng)力噪聲由葉片與空氣之間作用產(chǎn)生，它的大小與風(fēng)速有關(guān)，隨風(fēng)速增大而增強(qiáng)。處理空氣動(dòng)力噪聲的困難在于其聲源處在傳播媒質(zhì)中，因而不容易分離出聲源區(qū)。
（3）通風(fēng)設(shè)備噪聲散熱器、通風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。
2 噪聲控制
噪聲控制可以從噪聲源、噪聲傳播途徑和噪聲接受者三方面入手[2] 。噪聲控制技術(shù)主要以噪聲的聲學(xué)控制方法為主，具體的技術(shù)途徑一般包括隔聲處理、吸聲處理、振動(dòng)的隔離、阻尼減振等。隔聲處理和吸聲處理屬于噪聲傳播降噪控制；振動(dòng)的隔離和阻尼減振屬于阻尼減振降噪控制。這些噪聲控制方法的機(jī)理在于，通過(guò)噪聲聲波與聲學(xué)材料或聲學(xué)結(jié)構(gòu)、振動(dòng)波與阻尼材料或阻尼結(jié)構(gòu)的相互作用消耗能量，從而達(dá)到降低噪聲的目的。
2.1 阻尼減振降噪控制
阻尼減振降噪技術(shù)是利用阻尼材料的特性以及阻尼結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，耗散結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)能量，來(lái)達(dá)到減振降噪的目的。阻尼減振技術(shù)近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，尤其在航空航天、汽車工業(yè)、儀器儀表、兵器、建筑業(yè)及家電行業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是在基礎(chǔ)理論方面，還是在新材料的研制以及應(yīng)用技術(shù)方面都已成長(zhǎng)為一個(gè)獨(dú)立的科學(xué)分支。
2.1.1 阻尼材料及其特性
材料阻尼是指材料內(nèi)部在經(jīng)受振動(dòng)變形過(guò)程中損耗振動(dòng)能量的能力[3]。阻尼材料也稱粘彈阻尼材料，或粘彈性高阻尼材料。它是一種兼有某些粘性液體和彈性固體特性的材料。粘性液體有耗散能量的能力，而不能儲(chǔ)存能量；相反，彈性材料有儲(chǔ)存能量的能力，而不能耗散能量。粘彈性材料介于兩者之間，當(dāng)它產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力和應(yīng)變時(shí)，有一部分能量被轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉，而另一部分能量以位能的形式儲(chǔ)存起來(lái)。能量被轉(zhuǎn)化和耗散的現(xiàn)象表現(xiàn)為阻尼特性。利用它可抑制共振頻率下的振動(dòng)峰值，減少振動(dòng)沿結(jié)構(gòu)的傳遞，降低結(jié)構(gòu)噪聲。
各種阻尼材料都受環(huán)境溫度和工作頻率的影響，溫度不同，工作頻率不同，阻尼特性也不同。作為良好的阻尼材料，應(yīng)在較寬溫度范圍和較寬頻率范圍具有較高的損耗因子。
