Tuuliturbiinin vaihdelaatikon ja muiden mekaanisten komponenttien tuottaman melun synty ja hallinta
Vuorinen, Ilkka (2016)
Kuvaus
Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.
Tiivistelmä
Diplomityön tavoitteena on selvittää mekaanista värähtelyä ja melua aiheuttavat komponentit tuuliturbiinissa sekä esittää keinoja syntyvän melun hallintaan. Lisäksi, työssä tutkitaan onko mahdollista selvittää tuuliturbiinin vaihdelaatikossa syntyvät tonaaliset melulähteet vertaamalla vaihdelaatikon ryntötaajuuksia mitattuihin äänispektreihin.
Tuuliturbiinin aiheuttama melu voidaan jakaa aerodynaamiseen ja mekaaniseen meluun, missä ensimmäistä syntyy ilmavirtauksesta roottorin lapojen yli ja jälkimmäistä sähköntuotantokoneiston toiminnasta. Valtaosa tuuliturbiinin aiheuttamasta melusta on aerodynaamista, mutta sähköntuotantokoneiston tuottama melu voi sisältää häiritseviksi koettuja tonaalisia komponentteja. Tuuliturbiinin mekaanisen melun pääasiallisiin lähteisiin lukeutuvat vaihdelaatikon sisältämien hammaspyörien keskinäiset hammaskosketukset, laakerit ja generaattori, mitkä kaikki ovat yhteydessä roottorin pyörimisnopeuteen.
Melunongelmaa voidaan lähestyä yksinkertaisella lähde - välitystie - vastaanottaja -mallilla, missä ensisijaisesti tulisi vaikuttaa lähteeseen. Lähde voi olla esimerkiksi vaihdelaatikon hammaspyörien värähtelystä runkoäänenä syntyvää ääntä. Välitystie voi olla esimerkiksi laitteen runkorakenne ja liitokset, mitä pitkin värähtely etenee tai se voi olla myös ilmatie, jossa ääni etenee. Värähtelyä välitystiessä voidaan hallita passiivisilla, aktiivisilla ja puoliaktiivisilla vaimentimilla. Usein vastaanottaja on ihmisen korva, jolloin esimerkiksi korvatulppien, kuulosuojainten tai äänivaimennettujen koppien käyttö on mahdollista.
Tutkimusosuuden ääni- ja ympäristön olosuhdemittaukset ovat Nordex N117/2400-tuuliturbiinin läheisyydestä. Vaihdelaatikolle tehtiin Excel-pohjainen laskin, joka antaa kaikkien hammaspyörien pyörimisnopeudet ja ryntötaajuudet roottorin pyörimisnopeuden perusteella. Vertaamalla laskennasta saatuja ryntötaajuustuloksia mitattuihin keskiarvotettuihin äänispektreihin havaittiin useiden tonaalisten komponenttien osuvan vaihdelaatikon hammaspyörien ryntötaajuuksien läheisyyteen.
Tuuliturbiinin aiheuttama melu voidaan jakaa aerodynaamiseen ja mekaaniseen meluun, missä ensimmäistä syntyy ilmavirtauksesta roottorin lapojen yli ja jälkimmäistä sähköntuotantokoneiston toiminnasta. Valtaosa tuuliturbiinin aiheuttamasta melusta on aerodynaamista, mutta sähköntuotantokoneiston tuottama melu voi sisältää häiritseviksi koettuja tonaalisia komponentteja. Tuuliturbiinin mekaanisen melun pääasiallisiin lähteisiin lukeutuvat vaihdelaatikon sisältämien hammaspyörien keskinäiset hammaskosketukset, laakerit ja generaattori, mitkä kaikki ovat yhteydessä roottorin pyörimisnopeuteen.
Melunongelmaa voidaan lähestyä yksinkertaisella lähde - välitystie - vastaanottaja -mallilla, missä ensisijaisesti tulisi vaikuttaa lähteeseen. Lähde voi olla esimerkiksi vaihdelaatikon hammaspyörien värähtelystä runkoäänenä syntyvää ääntä. Välitystie voi olla esimerkiksi laitteen runkorakenne ja liitokset, mitä pitkin värähtely etenee tai se voi olla myös ilmatie, jossa ääni etenee. Värähtelyä välitystiessä voidaan hallita passiivisilla, aktiivisilla ja puoliaktiivisilla vaimentimilla. Usein vastaanottaja on ihmisen korva, jolloin esimerkiksi korvatulppien, kuulosuojainten tai äänivaimennettujen koppien käyttö on mahdollista.
Tutkimusosuuden ääni- ja ympäristön olosuhdemittaukset ovat Nordex N117/2400-tuuliturbiinin läheisyydestä. Vaihdelaatikolle tehtiin Excel-pohjainen laskin, joka antaa kaikkien hammaspyörien pyörimisnopeudet ja ryntötaajuudet roottorin pyörimisnopeuden perusteella. Vertaamalla laskennasta saatuja ryntötaajuustuloksia mitattuihin keskiarvotettuihin äänispektreihin havaittiin useiden tonaalisten komponenttien osuvan vaihdelaatikon hammaspyörien ryntötaajuuksien läheisyyteen.
Kokoelmat
- Pro gradut ja diplomityöt [6765]