Испытания ветроэнергетических установок на шум

Ветроэнергетическая установка – это комплекс, который используется для получения электрической, тепловой или механической энергии путем ее улавливания от потоков воздуха. Ключевой частью ВЭУ является ветроагрегат, представляющий собой сложную систему – в частности, в его состав входят ветродвигатель, система передачи ветровой мощности к потребителю. С учетом конкретной задачи в его роли может выступать машинный генератор, нагреватель или водяной насос.

Еще одной важной деталью является лопастная система, она же ветроколесо. Именно с ее помощью выполняется захват ветра в процессе движения. В зависимости от типа конструкции она может иметь разное исполнение, но преимущественно представлена жесткими лопастями с крыловым профилем. Также существуют отличия по оси вращения – вертикальной или горизонтальной.

С учетом того что в рамках проектирования ветродвигателя учитываются не только его особенностей, но и всей установки, ее классифицируют по нескольким ключевым характеристикам:

• Типу энергии, вырабатываемой при функционировании установки.
• Сфере применения.
• Максимальной мощности.
• Возможности функционирования с постоянной или меняющейся частотой вращения.
• Типу управления.

Сами по себе ветроэнергетические установки делятся на два типа, в зависимости от того, к какой категории относится вырабатываемая энергия, электрической или механической. Электрические ВЭУ способны вырабатывать постоянный или переменный ток, в то время как механические системы задействуются в качестве привода рабочей техники. Установки классифицируют с учетом назначения.

Постепенный рост мощности

Ветроэнергетические установки далеко не сразу достигли такой мощности, чтобы их можно было задействовать для обеспечения полноценной работы оборудования в разных сферах. Изначально установки играли скорее вспомогательную роль, позволяя экономить электроэнергию и снижать мощности задействованных линий электропередач. Однако в последние годы удалось добиться заметного прогресса, в том числе за счет внедрения более современных технологий и конструкторских решений.

В связи с этим выпускаемые ветроэнергетические установки при благоприятных условиях, связанных со скоростью ветра, могут конкурировать с классическими источниками энергии. При наличии нескольких разновидностей таких систем наибольшей популярностью пользуются лопастные машины, вал которых устанавливается по направлению ветра и имеет горизонтальное исполнение. Ветроустановки с вертикальным валом используются заметно реже.

Целесообразность использования ветроэнергетических установок

Несмотря на все достижения в области, перед установкой ВЭУ необходимо учитывать внешние факторы и проводить предварительное исследование территории, на которой будет располагаться комплекс. В первую очередь это касается среднегодовой скорости ветра – она должна быть достаточно высокой. Средние ветровые колеса обеспечивают КПД на уровне 0,45. Это означает, что при условии длины лопасти до 10 м и скорости ветра около 10 м/с мощность на валу достигает 85 кВт. Чаще всего в эксплуатацию вводится оборудование с единичной мощностью 100-500 кВт.

Если затрагивать тему интенсивности движения ветра, то для больших установок она составляет 11-15 м/с. В целом рекомендуемый показатель, обеспечивающий наибольшую эффективность с точки зрения производительности и финансовых затрат, индивидуален. В этом случае в первую очередь важна мощность агрегата – чем она больше, тем на большие показатели можно рассчитывать – а также средние значения в определенной зоне. Например, если в течение года средняя скорость ветра составляет около 5-7 м/с, место подойдет для размещения крупногабаритных установок.

Правила подключения ветроагрегата к сети

При необходимости подключения ветроагрегата к центральной сети важно убедиться, что у него хватит мощности для обеспечения стабильного соединения, а у самой сети – возможностей для приема энергии. На этом этапе запрашивается соответствующая информация у местного поставщика электроэнергии. На основании его показаний выбирается ВЭУ по уровню мощности. При этом максимальное значение в случае с ветроустановкой не должна превышать 20% мощности самой энергосистемы, чтобы не привести к проблемам со стабильностью и параметрами напряжения.

Негативные факторы работы ветроэнергетических установок

Существует несколько факторов, которые следует учитывать при размещении и настройке установки. В первую очередь необходимо выполнить все монтажные работы с учетом действующих стандартов, чтобы не допустить падения конструкции или отдельных ее частей под нагрузками, а также в период сильных ветров. Также важно использовать качественные материалы и детали, приобретенные у поставщиков с соответствующими сертификатами.

Еще одним немаловажным фактором является шум, который вырабатывается установками в процессе работы. Основным его источником является рабочая часть системы, а именно гондола, ступица ветроколеса и лопасти. В этом случае внимание уделяется резонансных колебаниям. Они особенно свойственны для установок с непостоянной частотой вращения ветроколеса. Для снижения воздействия акустического шума используются изолирующие элементы, качество которых также подвергается тщательной оценке.

На некоторых ветроустановках используются мультипликаторы. В этом случае они считаются основным источником шума, что объясняется их конструкцией и рабочими характеристиками. Что касается других источников, например, генераторов и лопастей, их громкость можно регулировать, используя определенные методы. В современных ВЭУ мультипликатор отсутствует, в связи с чем основной шум исходит от лопастей.

Особенность установок отличается в том, что при малой мощности они работают громче, чем ветротурбины. Этому есть два объяснения: более высокая скорость вращения ветроколеса, а значит и лопастей, а также недостаточное финансирование разработок по снижению громкости. Последнее происходит из-за того, что ввиду компактности малые ВЭУ вызывают дискомфорт только при нахождении в непосредственной близости. С учетом этого фактора серьезных ограничений на их эксплуатацию не накладывается.

Необходимость проведения акустических проверок

Любое оборудование подвергается экспертной оценке перед вводом в эксплуатацию и после начала работы. Ветроэнергетические установки относятся к стационарным системам, которые размещаются на одном месте в течение продолжительного времени, в связи с чем должны эксплуатироваться в одном режиме на протяжении многих лет. Это касается как функциональных особенностей, так и вырабатываемого шума. Его замеры выполняются в рамках испытания, проводимого независимой организацией.

Стандарты, которыми руководствуются специалисты при оценке работы, также нужны для использования:

• изготовителем с целью оценки характеристик акустического излучения;
• потребителем, желающий проанализировать работу оборудования;
• оператором, выполняющим проверку параметров установки.

Основной задачей, выполняемой во время тестирования, является определение максимального уровня шума и его соответствия предельно допустимым значениям. При условии применения современного оборудования и тщательной обработки результатов можно добиться точных и воспроизводимых данных. Испытания могут осуществляться на любом этапе: во время разработки, производства, монтажа или эксплуатации установок.

Испытания на уровень шума

Процесс проверки определенной установки включает несколько процедур. Сначала выбирается точка, с которой будут выполняться изменения. Далее устанавливается оборудование и проводятся все необходимые тесты. На следующем этапе полученные данные анализируются, а результаты оформляются в виде протокола. Плюс современных методов заключается в том, что проверке может подвергаться любая ВЭУ, вне зависимости от ее размеров и мощности.

Для проведения испытания используется следующее оборудование:

1. Микрофон с ветровым экраном. Он устанавливается на плоскую плиту строго по центру с расчетом на то, что ось будет направлена в сторону ветроэнергетической установки.
2. Акустический калибратор. В этот комплекс входят устройства для регистрации и вычисления.
3. Устройства для измерения параметров. В их перечень входят анемометры, датчики направления ветра и электрической мощности.

Замеры звукового давления производятся параллельно с определением скорости ветра в течение определенного временного промежутка и при переменчивых условиях – результат учитывает базовую высоту с максимально допустимой погрешностью, равной 0,05 м. При использовании двух ветровых экранов данные корректируются во избежание искажения результатов.

Современное оборудование позволяет не только замерять звуковые колебания на разных частотах, но и определять направленность акустического излучения. С целью снижения степени воздействия окружающей среды и атмосферных условий на испытания, их проводят в непосредственной близости от ВЭУ.

Испытания ветроэнергетических установок в «АНО МЦК»

Центр сертификации и стандартизации «АНО МЦК» проведет испытания ветроэнергетических установок, используя собственное оборудование. Мы гарантируем высокую точность результатов, так как выполняем все процедуры в соответствии со стандартами. Наши специалисты подстраиваются под тип установки, а также учитывают окружающие условия во время тестов, что позволяет минимизировать погрешность. Получаемые данные помогут определиться с тем, подходит ли тестируемая ветроустановка для дальнейшей эксплуатации.