减振降噪功能材料在风力发电机舱内的应用研究

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1、减振降噪功能材料在风力发电机舱内的应用研究谭亮红邓凯桓（株洲时代新材料科技股份有限公司湖南株洲412007）摘要：本文根据风力发电机机舱内部的振动噪声源以及其频谱特性,选择合适的减振降噪功能材料，制定减振降噪方案，对风力发电机的机舱进行降噪处理，最后对减振降噪方案的效果进行测试评估。结果显示应用合适的减振降噪功能材料对风力发电机舱内的噪声有很好的降噪效果。关键词：风力发电机舱弹性支撑元件阻尼隔声材料吸声材料减振降噪前言随着全球能源的紧张和人们环保意识的提高，低碳生活成为社会倡导的主流方向，风力能源作为一种新型能源已经迅速被人们利用。随着风力发电的发展，风力发电机

2、功率不断增大，并且风电场由偏远地区靠近繁华地区，所以风力发电机带来的噪声也是各生产厂家急需解决的问题。减振降噪阻尼材料作为一种功能材料，在减振降噪领域使用非常广泛，但是其使用的合理性，如何提高其性价比，发挥其最好的功能是值得研究的问题。本文从某风场某型号的风力发电机组的机舱（见图1）减振降噪治理方法为例，研究了如何根据实际减振降噪处理对象选择减振降噪材料的方法。以供各风力发电机主机制造厂家和配件制造厂家参考。图1风力发电机舱示意图1.发电机外机舱的噪声特性图2某风场600KW风力发电机机舱内部噪声1/3倍频程频谱曲线备注：测试设备使用的是丹麦的B&K公司生产的7

3、655型，16通道振动测试仪从图3噪声频谱图上可以看出，机舱内的噪声频率范围较宽，但主要还是集中在200HZ-3.15KHZ的中高频率段，在中心频率400HZ、630HZ和1600HZ三个频率段存在较大峰值，所以在机舱的噪声控制中尤其重视这段频段的控制。从贺才春[1]等人对风力发电机的噪声源分析来看，机舱内的噪声主要来源发电机的齿轮转动，轴承转动，机舱壳体以及其它部件产生的振动等。从噪声产生的原理来讲，一方面是噪声源产生的噪声在空间的传播，另一方面是由于部件运转的强烈振动产生的噪声。根据风力发电机整机的结构，对风力发电机组的后期振动噪声处理只能通过减振，隔声和吸

4、声来降低噪声的传播。所以风力发电机舱噪声的治理方案和材料的选择必须根据机舱的结构特点，噪声产生原理及其频谱特性为指导。2.发电机机舱的噪声治理方案通过对风力发电机机舱内噪声的频普特性和噪声产生的原理分析。我们初步设计了机舱内的治理方案，首先在发电机和齿轮箱的支座下使用减振支座，其次在机舱内壁上帖上阻尼材料来减少机舱壳的振动产生的噪声，同时起到对齿轮转动和轴承转动产生的噪声的隔声作用，减少噪声向舱外传播；最后在机舱壳体的阻尼材料上再粘贴一层多孔材料来吸声，减少机舱内噪声的反射传播。通过这样的阻尼隔声材料，多孔吸声材料以及弹性减振元件复合使用来对机舱内进行减振降噪处

5、理。下面介绍该方案中各种材料性能情况。2.3弹性支撑元件根据发动机舱内振动噪声来源分析，齿轮箱、发电机及其他传动装置产生的噪声是舱内的主要振动和噪声源。所以首先降低隔离和降低发动机组运转过程中振动的传递，在发动机组和齿轮箱之间，以及装配机组平台与机罩之家增加弹性支撑元件，为保持其稳定性和避免共振，弹性支撑元件的刚度与发动机组需要的刚度匹配，各产品的示意图如3。图3（a）齿轮箱减振支座产品实物使用照片图3（b）发动机减振支座产品实物使用照片图3（c）机舱罩弹性支座产品实物照片2.2阻尼隔声材料利用阻尼材料的阻尼减振降噪技术是有效的控制振动和降低噪声的方法之一，它是

6、利用高分子材料的粘弹性性将机械振动和声振动的能量转变成热能耗散掉，从而达到减振降噪的目的[2]，要想达到良好的减振降噪效果，必须选择在一定的温度，一定的频率范围内具有良好阻尼性能的宽温域，宽频带，高内耗的阻尼材料。评价阻尼材料的阻尼性能通常使用阻尼系数表示，阻尼系数越大，消耗能量的能力越高。高分子材料处在玻璃化转变区域时，阻尼系数呈现峰形，耗散能量最高，此时可呈现有效的减振降噪阻尼材料，所以我们选择阻尼材料的原则是阻尼材料的玻璃化转变温度必须在减振降噪使用环境温度区域，转变温域越宽越好。本文从对高性能水性阻尼涂料和制振阻尼垫两种阻尼隔声材料进行了阻尼性能和隔声性

7、能的测试，结果如图2。图4(a)两种样品的阻尼性能曲线图4(b)两种样品的隔声量曲线备注：1#为阻尼制振垫；2#为高性能水性阻尼涂料，图2（a）试验设备是使用美国TA司生产的DMTAⅣ动态热机械分析仪，样品尺寸为宽6mm，厚为3.0mm，振动频率10HZ,变形模式为单悬臂弯曲试验；图2(b)试验设备是使用丹麦的B&K公司生产的pulse系统，声学材料测试仪，样品尺寸为ф=39mm，厚为3.5mm从图4(a)两种样品的阻尼性能的曲线图可见，2#样品在10℃-+38℃的这段温度区域内的阻尼系数要比1#样品的阻尼系数高，而其它温度区域1#样品要比2#样品高，从一般的使

8、用使用条件来说，材料的使