Ветряные турбины вырабатывают экологически чистую электроэнергию, но они не совсем популярны среди местных жителей, потому что издают шум. Их часто приходится искусственно замедлять, и тогда они производят меньше электроэнергии. Исследователи разработали активное демпфирование, которое устраняет шум за счет встречных вибраций.
Если ветряки расположены вблизи населенного пункта, они не должны слишком громко работать даже при сильном ветре. Большинство систем неприхотливы в ушах соседа, но, несмотря на самую тщательную конструкцию, все же может случиться так, что шум будет создаваться: с одной стороны, движением лопастей ротора, с другой стороны, шестернями, вызывающими вибрации в редукторе. Они передаются на башню ветряка и излучаются там на большую площадь - местные жители воспринимают их как гудящие звуки.
Шумоглушитель пока не оптимален
«Похожие на жужжание комара, эти отдельные звуки особенно раздражают», - говорит Андре Иллген, научный сотрудник Института станкостроения и технологии штамповки им. Фраунгофера IWU в Дрездене. Если ветряные турбины гудят слишком громко, их можно эксплуатировать только с частичной нагрузкой: они вращаются медленнее и производят меньше электроэнергии.
В некоторых случаях операторам приходится устанавливать дополнительные системы демпфирования или даже менять редуктор - дорогое удовольствие. Однако пассивные системы демпфирования, которые использовались до сих пор, имеют лишь ограниченный эффект: они поглощают шумы только определенной частоты. Поскольку современные ветряные турбины адаптируют свою скорость к силе ветра, чтобы вырабатывать как можно больше электроэнергии, частота гудящих шумов также различается: несмотря на демпфирование, гудящие шумы проникают в окружающую среду.
Устранение шума с помощью встречного шума
Исследователи из IWU вместе с коллегами из Schirmer GmbH, ESM Energie- und Vibration Technology Mitsch GmbH и инженерного бюро Dr. Компания Ziegler разработала активное демпфирование для ветряных турбин. «Эти системы независимо реагируют на изменения частоты и гасят шумы - независимо от того, насколько быстро вращается ветряная турбина», - говорит Иллген. Проект финансируется Федеральным фондом охраны окружающей среды Германии.
Пьезоприводы лежат в основе этой системы: они преобразуют электрический ток в механическое движение и генерируют «отрицательные вибрации», то есть своего рода встречный шум, который противостоит вибрациям ветряной турбины и гасит их. вне. Пьезоприводы крепятся к опорам редуктора, через которые редуктор соединяется с станиной.
Автоматическая настройка шумовых частот
Но как эти пьезоприводы настраиваются на соответствующие частоты шума? «Мы интегрировали датчики в систему: они непрерывно измеряют вибрации, возникающие в трансмиссии, и передают результаты в систему управления приводом», - говорит Иллген. Исследователи уже разработали функциональную модель активного гасителя колебаний, и на следующем этапе запланированы полевые испытания.