ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика

УСТАНОВКИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

Часть 11

Методы определения характеристик акустического шума

(IEC 61400-11:2012,

Wind turbines — Part 11: Acoustic noise measurement techniques,

MOD)

Издание официальное

Москва Стандартинформ 2017

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «ВИЭСХ-ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ» (ООО «ВИЭСХ-ВИЭ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 016 «Электроэнергетика»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 ноября 2017 г. № 1648-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 61400-11:2012 «Системы турбогенераторные ветровые. Часть 11. Способы измерения акустического шума» (IEC 61400-11:2012 «Wind turbines — Part 11: Acoustic noise measurement techniques», MOD) путем изменения отдельных фраз, слов, ссылок, которые выделены в тексте курсивом.

Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации и особенностей объекта стандартизации, характерных для Российской Федерации.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные и национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р 54418.11-2012 (МЭК 61400-11:2006)

ГОСТ P 54418.11—2017

Предусмотренный метод установки микрофона(ов) должен отвечать требованиям настоящего стандарта (см. раздел 7).

Примечание — Для измерений могут использоваться два отдельных совместимых прибора: шумомер и анализатор спектра, в этом случае указанные требования, связанные с анализом спектров, относятся к анализатору спектра, остальные требования являются общими для обоих приборов.

2)    Третьоктавные фильтры для измерений в диапазоне как минимум от 20 до 10 кГц, отвечающие требованиям ГОСТР8.714 и ГОСТ 17168 к фильтрам класса 1 и требованиям, указанным в технической документации шумомера, если они не поставляются вместе с шумомером.

3)    Дополнительные устройства, указанные в технической документации шумомера, необходимые для проведения измерений по настоящему стандарту.

4)    Измерительная панель(и) для установки микрофона.

Схема размещения микрофона на измерительной панели показана на рисунке 1. Панель должна быть акустически жесткой и изготовлена из жесткого материала, чтобы избежать звукопоглощения и резонансов в диапазоне частот измерений, например из древесно-стружечной или волокнистой плиты толщиной не менее 12,0 мм или листа металла толщиной не менее 2,5 мм. Она должна быть круглой, не менее 1 м в диаметре. В исключительных случаях допускается применение составной измерительной панели (состоящей из нескольких частей), при этом составляющие ее части должны располагаться в одной плоскости, зазоры не должны превышать 1 мм, а стыки должны быть расположены в стороне от центра и быть параллельными оси микрофона, как показано на рисунке 1а.

Если используется дополнительный ветрозащитный экран, должны быть предусмотрены как минимум две измерительных панели, одна — для установки контрольного микрофона при определении поправки на дополнительный ветрозащитный экран.

5)    Ветрозащитный(ые) экран(ы), если он(они) не является неотъемлемой частью шумомера.

Ветрозащитный экран может состоять из основного и при необходимости дополнительного экранов. Использование дополнительного ветрозащитного экрана допускается в том случае, когда требуется обеспечить достаточное отношение сигнал/шум на низких частотах при сильном ветре.

Основной ветрозащитный экран должен представлять собой открытую пенопластовую полусферу диаметром примерно 90 мм с центром, расположенным у мембраны микрофона, как показано на рисунке 1Ь.

а — вид сверху Рисунок 1, лист 1 —Схема размещения микрофона на измерительной панели

7

Микрофон

При использовании дополнительного ветрозащитного экрана его влияние на частотные характеристики должно быть указано в протоколе испытаний и данные измерений должны быть скорректированы по всем третьоктавным полосам частот. Требования к дополнительному ветрозащитному экрану, предложения по его конструкции и примеры исполнения, а также порядок определения поправки приведены в приложении С.

Ветрозащитные экраны должны отвечать требованиям, указанным в технической документации шумомера.

6)    Акустический калибратор, отвечающий требованиям ГОСТ Р МЭК 60942 для класса 1 и требованиям, указанным в технической документации шумомера. Калибратор должен быть предназначен для использования в тех условиях окружающей среды, в которых проводятся измерения.

7)    Оборудование для определения поправки на дополнительный ветрозащитный экран, если он используется:

–    динамик;

–    источник шума;

–    стойка для размещения динамика высотой 4 м.

8)    Если необходимо, дополнительные средства измерений для получения значений параметров, характеризующих такие составляющие звукового воздействия ВЭУ, как инфразвук, модуляции фонового шума, импульсный шум и т. п.

9)    Устройство измерения турбулентности, если необходимо.

6.2 Оборудование для измерений неакустических параметров

10)    Анемометры, обеспечивающие измерение скорости ветра синхронно с измерениями акустических параметров в 10-секундных интервалах, а также, если необходимо, дополнительный анемометр для определения показателя шероховатости подстилающей поверхности.

Устанавливаемый на метеорологической мачте анемометр и аппаратура обработки его сигнала должны обеспечивать отклонение от калибровочного значения не более чем на ±0,2 м/с в диапазоне скорости ветра от 4 до 12 м/с.

Данные замеров анемометра ВЭУ могут быть получены средствами системы управления ВЭУ.

11)    Приборы для измерения электрической мощности

Приборы для измерения электрической мощности, включая трансформаторы тока и напряжения, точность которых отвечает требованиям ГОСТ Р МЭК 60688 для класса 1. В том случае, когда измерение мощности калиброванными приборами невозможно, следует учесть дополнительную неопределенность измерений электрической мощности. Использование значений электрической мощности, измеренных приборами самой ВЭУ, допускается в тех случаях, когда в протоколе может быть указана неопределенность по всему измерительному тракту с подробным описанием всего тракта измерения мощности и соответствующих составляющих неопределенности измерений.

8

ГОСТ P 54418.11—2017

12)    Средства для измерения скорости ветроколеса.

13)    Средства для измерения угла установки лопастей, если его измеряют (рекомендуется).

14)    Средства для определения подветренного направления ВЭУ (средства для определения ориентации ветроколеса).

15)    Средства для определения угла между направлением на микрофон в базовой контрольной точке и подветренным направлением ВЭУ.

16)    Средства определения расстояний с точностью ±2 % от измеряемой величины.

17)    Средства измерения температуры с точностью ±1 °С.

18)    Средства измерения атмосферного давления с точностью ±1 кПа.

6.3    Прочее оборудование

19)    Фотоаппарат или видеокамера.

20)    Устройства для записи, отображения, обработки и сохранения данных, например компьютеры, отвечающие требованиям, указанным в технической документации испытательного оборудования, и соответствующее программное обеспечение, если необходимо (например, если они не поставляются с испытательным оборудованием). Устройство записи и воспроизведения акустических данных является необходимой частью измерительного оборудования. Устройство, используемое для анализа акустических данных, отличных от простого воспроизведения, должно отвечать требованиям, аналогичным требованиям к классу 1 по ГОСТ 17187, ГОСТР 53188.2 и ГОСТ8.635.

21)    Метеорологическая мачта высотой не менее 10 м.

22)    Приспособления для крепления приборов в требуемом месте и положении.

6.4    Калибровка

Настройка и поверка испытательного оборудования должна проводиться регулярно.

Всю систему акустических измерений, включая все устройства записи, регистрации данных и компьютерное оборудование, следует калибровать непосредственно до и после проведения сеанса измерений на одной или нескольких частотах при помощи калибратора.

Требования к калибровке не распространяются на анемометр ВЭУ, поскольку во время измерений он калибруется на месте.

Испытательное оборудование должно иметь действующие свидетельства о поверке. Срок действия свидетельства о поверке и наименование выдавшей его лаборатории следует указывать в протоколе испытаний. Поверка должна быть подтверждена соответствующими аккредитованными поверочными организациями.

Для каждого из приборов время от последней поверки не должно превышать указанного ниже:

–    акустический калибратор — 12 мес.;

–    микрофоны — 24 мес.;

–    интегрирующий шумомер — 24 мес.;

–    анализатор спектра — 36 мес.;

–    система записи/воспроизведения данных (если они используются для анализа) — 24 мес.;

–    анемометры — 24 мес.;

–    приборы для измерения электрической мощности — 24 мес.;

–    средства измерения температуры — 24 мес.;

–    средства измерения атмосферного давления — 24 мес.

В тех случаях, когда измерения температуры и атмосферного давления выполняются только для того, чтобы указать общие метеорологические условия при проведении измерений, поверку таких приборов достаточно выполнять только их собственными средствами настройки.

Поверка прибора должна быть выполнена повторно во всех случаях, когда был выполнен его ремонт или есть сомнения в его работоспособности или неповрежденное™.

7 Проведение измерений

1) Выбирают место для проведения измерений и устанавливают ВЭУ.

Место для измерений следует выбирать так, чтобы расчетное влияние на значения измеряемых параметров каких-либо отражающих объектов, например зданий или ограждений, не превышало 0,2 дБ.

9

Если необходимо, выполняют измерения для оценки условий местности, в том числе для оценки турбулентности (см. приложение А).

Если измерения проводят с уже установленной ВЭУ, следует принять меры для компенсации избыточного влияния отражающих объектов или точно определить это влияние и учесть его при обработке полученных данных.

2) Устанавливают и подключают испытательное оборудование, указанное в 6.1—6.3. В том числе выполняют следующее.

Устанавливают микрофон в базовой (обязательной) контрольной точке с подветренной стороны ВЭУ. Микрофон размещают в центре измерительной панели так, чтобы мембрана микрофона была расположена в плоскости, перпендикулярной панели, а ось микрофона была направлена к ВЭУ, как показано на рисунках 1 и 2. Если необходимо, устанавливают аналогичным образом микрофоны в одной, двух или трех дополнительных контрольных точках.

Примечание — Измерения в трех контрольных точках, отличных от базовой, могут проводиться раздельно, однако каждое из них должно проводиться одновременно с аналогичными измерениями в базовой контрольной точке.

Контрольные точки должны быть расположены вокруг вертикальной оси башни ВЭУ, как указано на рисунке 3. Описанные точки размещения микрофона являются стандартными, возможны также измерения и в других точках, их положение должно быть точно описано в протоколе испытаний.

В контрольной точке микрофон должен быть ориентирован таким образом, чтобы во время измерений угол между подветренным направлением ВЭУ (как правило, определяемым по положению гондолы) и направлением на микрофон в базовой контрольной точке был не более ±15°. Подветренное направление может быть определено по ориентации гондолы.

Для уменьшения влияния краев измерительной панели на результаты измерений она должна быть установлена на поверхности земли без прогибов. Все выступы и пазухи под панелью должны быть выровнены грунтом (см. рисунок 2). Угол наклона ср должен составлять от 25 до 40°. При проведении измерений на местности со сложным профилем необходимо предусмотреть дополнительные меры для снижения таких эффектов, как экранирование или отражение звука.

Рисунок 2 — Микрофон, установленный на измерительной панели

ГОСТ P 54418.11—2017

Направление ветра

V

Горизонтальное расстояние R₀ от вертикальной оси башни ВЭУ до каждого микрофона называют базовым и определяют, как показано на рисунках 3 и 4, с разбросом не более ±20 %. Для уменьшения влияния поглощения звука в воздухе оно должно быть не более 30 м ±2 %. Базовое расстояние R₀ для ВЭУ с горизонтальной осью вращения [см. рисунок 4 а)] рассчитывают по формуле

R₀=H + |,    (4)

где Н — высота от поверхности земли до оси ветроколеса;

D — диаметр ветроколеса.

Базовое расстояние R_Q для ВЭУ с вертикальной осью вращения [см. рисунок 4 Ь)] рассчитывают по формуле

R₀ = H + D,    (5)

где Н — высота от поверхности земли до экваториальной плоскости ротора; D — экваториальный диаметр ротора.

11

ГОСТ P 54418.11—2017

Устанавливают анемометр на метеорологической мачте на высоте не менее 10 м. Положение метеорологической мачты выбирается так, чтобы воздушный поток был относительно невозмущенным и представлял невозмущенный ветер, воздействующий на ветроколесо. На рисунке 5 приведены рекомендации по выбору места установки метеорологической мачты для того, чтобы установить связь между скоростями ветра на метеорологической мачте, на высоте оси ветроколеса и у микрофона.

Направление ветра

Рисунок 5 — Допустимые области размещения метеорологической мачты (допустимые области выделены штриховкой)

Если на ВЭУ не установлен анемометр, устанавливают его на гондоле ВЭУ, как указано в ГОСТР 54418.12.2, если необходимо (см. 8.2.1).

Устанавливают приборы для измерения температуры воздуха и атмосферного давления на высоте не менее 1,5 м от поверхности земли.

Устанавливают устройство для измерения турбулентности, если это необходимо, и для этого используют специальное устройство.

3)    Непосредственно перед началом измерений калибруют все приборы измерительного тракта, включая все устройства записи, регистрации данных и компьютерное оборудование, при помощи калибратора.

4)    При включенной ВЭУ синхронно измеряют следующее:

–    корректированные по А эквивалентные непрерывные уровни звукового давления (L_pAeq);

–    корректированные по А эквивалентные уровни звукового давления в третьоктавных полосах частот (L_p/leq/);

–    корректированные по А узкополосные спектры;

–    электрическую мощность ВЭУ;

–    скорость ветра, если для ее определения недостаточно измерений электрической мощности ВЭУ (см. 8.2.1);

–    скорость вращения ветроколеса;

–    угол установки лопастей (рекомендуется).

Одновременно определяют подветренное направление ВЭУ (например, по положению гондолы).

Измерения выполняют с осреднением в 10-секундном интервале.

13

Регистрация данных неакустических параметров должна проводиться с периодичностью 1 с или менее.

При измерениях уровней звукового давления в третьоктавных полосах частот корректировка по частотной характеристике А шумомера должна проводиться до проведения частотного преобразования. Минимальные измерения должны включать третьоктавные полосы частот с центральными частотами от 20 до 10 кГц включительно.

Корректированные по А эквивалентные непрерывные уровни звукового давления в третьоктавных полосах частот в диапазоне от 20 до 10 кГц должны быть определены одновременно.

При использовании оконной функции Ханна в измерениях узкополосных спектров перекрытие должно составлять не менее 50 %. Частотное разрешение должно составлять от 1 до 2 Гц.

Измерения должны проводиться в настолько широком диапазоне скорости ветра, насколько это возможно. Полный диапазон значений скорости ветра, в котором проводятся измерения, определяется типом ВЭУ. Минимальным требованием является определение характеристик при скорости ветра на высоте оси ветроколеса в диапазоне от 0,8 до 1,3 скорости ветра, соответствующей уровню мощности 85 % от максимальной, округленной до значений середин диапазонов значений скорости ветра.

В каждом диапазоне значений скорости ветра должно быть выполнено не менее 10 измерений. Во всех диапазонах скорости ветра всего должно быть выполнено не менее 180 измерений.

Каждые 2 ч или чаще измеряют температуру воздуха и атмосферное давление.

Если необходимо, одновременно выполняют дополнительные измерения для определения параметров, характеризующих такие составляющие звукового воздействия ВЭУ, как инфразвук, модуляции фонового шума, импульсный шум и т. п.

Скорость ветра определяют по развиваемой ВЭУ электрической мощности на основании ее мощ-ностной характеристики. Если скорость ветра не может быть определена по развиваемой мощности, она определяется, например, с помощью анемометра, установленного на ВЭУ. Измеренная анемометром ВЭУ скорость ветра должна соответствовать скорости ветра, воздействующего на ветроко-лесо ВЭУ.

Выполняют измерения для оценки турбулентности, если их целесообразно выполнить одновременно с остальными измерениями (см. приложение А).

Выполняют измерения для построения диаграммы направленности шума, если необходимо.

При отсоединении/присоединении микрофона во время проведения измерений калибровка должна быть повторена.

Если в процессе измерений отсоединяли/присоединяли микрофон, должна быть выполнена дополнительная калибровка после присоединения микрофона.

5)    Выключают ВЭУ и непосредственно после остановки ВЭУ выполняют измерения фонового шума аналогично измерениям при работающей ВЭУ и при сходных ветровых условиях. Следует принять все меры к тому, чтобы фоновый шум максимально соответствовал тому фоновому шуму, который был составляющей частью звукового воздействия во время измерений работающей ВЭУ.

Для того чтобы данные о фоновом шуме были определены в требуемом полном диапазоне значений скорости ветра, в течение измерений акустических характеристик ВЭУ рекомендуется проводить несколько измерений фонового шума.

Скорость ветра измеряют с помощью анемометра, установленного на метеорологической мачте. Использование анемометра ВЭУ не допускается.

Скорость ветра, измеренная анемометром на метеорологической мачте, должна регистрироваться на протяжении всего сеанса измерений.

6)    Если необходимо, отдельно выполняют измерения для определения характеристик таких составляющих звукового воздействия ВЭУ, как инфразвук, низкочастотный шум, модуляции фонового шума, импульсные шумы, отчетливый пульсирующий шум (удары, стук, щелчки, скрежет и т. п.), необычные звуки (визг, шипение, скрип, гул и т. п.) или шум, неоднородность которого может привлечь внимание (см. приложение В).

7)    Непосредственно после окончания измерений калибруют все приборы измерительного тракта, включая все устройства записи, регистрации данных и компьютерное оборудование, при помощи калибратора.

14

ГОСТ P 54418.11—2017

8)    Все данные измерений должны быть зарегистрированы и сохранены для последующего анализа.

Для дальнейшего использования сохраняют данные, полученные не ранее чем через 2 мин. после включения шумомера. Интервалы измерений с посторонними фоновыми шумами (например, с шумом от пролетающего самолета) необходимо исключить.

9)    Если в результате проведения измерений на этапах 3) и 4) не получено достаточно представительных данных во всех диапазонах скорости ветра, повторяют измерения, выполняя этапы 3)—8).

10)    Если для определения слышимости тонов требуются дополнительные измерения (см. 8.6.10), повторяют этапы 3)—8), выполняя необходимые измерения.

8 Методы обработки данных

8.1 Общие положения

Обработку данных измерений выполняют при помощи статистических методов.

Для расчетов применяются два вида суммирования (осреднения): арифметическое — для неакустических данных и энергетическое — для акустических данных.

Из анализа исключают:

–    все данные, которые получены, когда угол между направлением на микрофон в базовой контрольной точке и подветренным направлением ВЭУ был больше 15°;

–    данные, полученные ранее чем через 2 мин. после включения шумомера;

–    интервалы измерений с посторонними фоновыми шумами (например, с шумом от пролетающего самолета).

На основе измеренных значений электрической мощности и скорости ветра определяют значения приведенной скорости ветра на высоте оси ветроколеса, как указано в 8.2, определяют полный диапазон значений приведенной скорости ветра на высоте оси ветроколеса, разделяют его на диапазоны значений скорости ветра (см. 3.8) и используют полученные значения для всех дальнейших расчетов.

Измеренные данные группируют по диапазонам значений скорости ветра, выполняют необходимые вычисления и получают в результате для середин каждого диапазона значений скорости ветра на высоте оси ветроколеса:

–    корректированный по А эквивалентный уровень звуковой мощности;

–    корректированные по А эквивалентные уровни звукового давления в третьоктавных полосах частот (третьоктавный спектр корректированного по А уровня звукового давления);

–    показатели тональности шума.

Также получают среднюю скорость ветра в каждом диапазоне значений скорости ветра, эквивалентные уровни звуковой мощности для целочисленных значений скорости ветра на высоте 10 м в полном диапазоне значений скорости ветра и стандартные неопределенности указанных параметров (кроме показателей тональности шума).

Средняя скорость ветра в данном диапазоне значений может не совпадать со значением скорости ветра в середине диапазона.

Расчеты для полного и для фонового шума аналогичны.

Оценивание неопределенности измерений выполняют на основе ГОСТ Р 54500.3 и приложения G. Для большинства приборов указывают точность. Для того чтобы использовать точность в расчетах по настоящему стандарту, ее следует преобразовать в неопределенность в соответствии с приложением G.

Порядок обработки данных для учета турбулентности приведен в приложении А.

Порядок определения поправки при использовании дополнительного ветрозащитного экрана приведен в приложении С.

Блок-схема обработки результатов измерений для получения значений уровней звукового давления и уровней звуковой мощности приведена на рисунке 6.

Наличие тонов в шуме при различных скоростях ветра определяют на основе полосного анализа. Порядок оценки показателей тональности шума указан в 8.6.

15

ГОСТ P 54418.11—2017

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2017

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ P 54418.11—2017

Содержание

1    Область применения…………………………………………………………1

2    Нормативные ссылки…………………………………………………………1

3    Термины и определения………………………………………………………2

4    Обозначения ……………………………………………………………… 4

5    Общие положения…………………………………………………………..5

6    Испытательное оборудование………………………………………………….6

6.1    Оборудование для измерений акустических параметров……………………………6

6.2    Оборудование для измерений неакустических параметров………………………….8

6.3    Прочее оборудование…………………………………………………….9

6.4    Калибровка…………………………………………………………….9

7    Проведение измерений……………………………………………………….9

8    Методы обработки данных……………………………………………………15

8.1    Общие положения………………………………………………………15

8.2    Расчет скорости ветра……………………………………………………17

8.3    Расчет корректированных по А эквивалентных непрерывных уровней звукового давления. … 19

8.4    Расчет корректированных по А эквивалентных уровней звуковой мощности…………….22

8.5    Расчет корректированных по А эквивалентных уровней звуковой мощности

для скорости ветра на высоте 10 м………………………………………….23

8.6    Определение показателей тональности шума…………………………………..23

9    Протокол испытаний………………………………………………………..29

9.1    Характеристика ветроустановки…………………………………………….29

9.2    Условия окружающей среды……………………………………………….30

9.3    Испытательное оборудование………………………………………………30

9.4    Результаты измерений……………………………………………………30

9.5    Неопределенность………………………………………………………31

Приложение А (справочное) Оценка турбулентности………………………………….32

Приложение В (справочное) Прочие возможные виды звукового воздействия ветроустановок

и их численная оценка…………………………………………….33

Приложение С (справочное) Характеристики дополнительного ветрозащитного экрана………..34

Приложение D (справочное) Показатель шероховатости подстилающей поверхности………….37

Приложение Е (справочное) Особенности измерения характеристик акустического шума

малых ветроустановок…………………………………………….39

Приложение F (справочное) Поглощение звука в воздухе………………………………42

Приложение G (справочное) Оценивание неопределенности измерений……………………43

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных

и национальных стандартов международным стандартам, использованным

в качестве ссылочных в примененном международном стандарте……………45

Библиография………………………………………………………………47

ГОСТ P 54418.11—2017 (МЭК 61400-11:2012)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика УСТАНОВКИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ Часть 11

Методы определения характеристик акустического шума

Renewable power engineering. Wind power engineering. Wind turbines.

Part 11. Methods for determination of acoustic noise characteristics

Дата введения — 2018—07—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на ветроэнергетические установки (ВЭУ) любого типа и размеров и устанавливает единый порядок определения характеристик акустического шума, обеспечивающий представительность и точность измерений и анализа шумового воздействия, возникающего при работе ВЭУ.

Приведенные в настоящем стандарте методы в некоторых аспектах отличаются от тех, которые обычно применяются для акустических измерений и обеспечивают более детальное описание характеристик акустического шума ВЭУ в отношении диапазонов скорости и направления ветра.

Настоящий стандарт предназначен для применения:

–    изготовителями ВЭУ, для которых важно, чтобы производимое ими оборудование отвечало определенным стандартным требованиям в отношении шумового воздействия;

–    заказчиками ВЭУ для указания требований к характеристикам ВЭУ;

–    эксплуатирующими организациями, от которых может требоваться подтверждение соответствия заданным требованиям в отношении шумового воздействия новых или модифицируемых ВЭУ;

–    организациями, планирующими или выполняющими согласование применения ВЭУ, которые должны располагать возможностями для точного и объективного определения характеристик шумового воздействия ВЭУ в соответствии с требованиями к воздействию на окружающую среду или для выдачи разрешений при сооружении новых или модификации существующих ВЭУ.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ8.635 (IEC 61672-3:2006) Гэсударственная система обеспечения единства измерений. Шу-момеры. Часть 3. Методика поверки

ГОСТ 17168 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 17187 (IEC 61672-1:2002) Шумомеры. Часть 1. Технические требования

ГОСТ ISO 11204 Шум машин. Определение уровней звукового давления излучения на рабочем месте и в других контрольных точках с точными коррекциями на свойства испытательного пространства

Издание официальное

ГОСТ Р 8.714 Государственная система обеспечения единства измерений. Фильтры полосовые октавные и на доли октавы. Технические требования и методы испытаний

ГОСТ Р 51237 Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения ГОСТ Р 53188.2 (МЭК 61672-2:2003) Государственная система обеспечения единства измерений. Шумомеры. Часть 2. Методы испытаний

ГОСТ Р 53566 Микрофоны. Общие технические условия

ГОСТ Р 53576 (МЭК 60268-4:2004) Микрофоны. Методы измерения электроакустических параметров

ГОСТ Р 54418.12.1 (МЭК 61400-12-1:2005) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 12-1. Измерение мощности, вырабатываемой ветроэлектрическими установками

ГОСТР 54418.12.2 Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 12-2. Измерение показателей мощности ветроэнергетической установки с использованием анемометра, установленного на гондоле

ГОСТ Р 54500.3 / Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения

ГОСТ ИСО/МЭК 17025 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий

ГОСТ Р МЭК 60688 Преобразователи электрические измерительные для преобразования электрических параметров переменного и постоянного тока в аналоговые и цифровые сигналы

ГОСТ Р МЭК 60942 Калибраторы акустические. Технические требования и требования к испытаниям

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 51237, ГОСТ ISO 11204, ГОСТ 31252 и ГОСТ31296.1, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1    уровень звуковой мощности L_w (sound power level): Величина, определяемая по формуле

L_w=W\g(W/W₀),    (1)

где W —среднеквадратичное значение звуковой мощности, Вт;

И/₀ — опорное (пороговое) значение звуковой мощности, равное в воздушной среде 1 пВт.

Примечание — Уровень звуковой мощности выражается в дБ относительно 1 пВт.

3.2    эквивалентный корректированный по А уровень звуковой мощности (ВЭУ) L_WAeq

(apparent sound power level): Корректированный по частотной характеристике А шумомера (далее — корректированный по А) уровень звуковой мощности относительно 1 пВт отточенного источника в центре ветроколеса с тем же излучением в подветренном направлении, что и от ВЭУ, с которой проводятся измерения, определяемый для скорости ветра на уровне высоты оси ветроколеса.

Примечания

1    Эта величина выражается в дБ относительно 1 пВт.

2    Также все корректированные по А акустические характеристики, единицей измерения которых является дБ (уровни звуковой мощности, уровни звукового давления, уровни звука, уровни тона и т. п.), выражаются в дБА.

2

ГОСТ P 54418.11—2017

3.3 уровень звукового давления L_p (sound pressure level): Величина, определяемая по формуле

(2)

где р —звуковое давление, Па;

р₀ — опорное (пороговое) значение звукового давления, равное в воздушной среде 20 мкПа и являющееся звуковым давлением, соответствующим порогу слышимости среднестатистического человеческого уха на частоте 1 кГц.

Примечание — Уровень звукового давления выражается в дБ относительно 20 мкПа.

3.4    корректированный по Л уровень звукового давления L_pA (А-weighted sound pressure levels): Уровень звукового давления, определенный по звуковому давлению, корректированному в процессе измерений по частотной характеристике А шумомера, в соответствии с ГОСТ 30683, ГОСТ31296.1, ГОСТ 31296.2.

Примечания

1    Временные и частотные характеристики шумомера установлены в ГОСТ 17187.

2    Корректированные по А уровни звукового давления выражаются в дБ относительно 20 мкПа.

3.5    корректированный по А эквивалентный непрерывный уровень звукового давления, корректированный по А эквивалентный уровень звукового давления L_pAeq (A-welghted equivalent continuous sound pressure levels): Величина, рассчитываемая как десять десятичных логарифмов отношения усредненного на заданном временном интервале 7 (с началом ^ и окончанием t₂) квадрата корректированного по А звукового давления р_А к квадрату опорного давления р₀

Примечания

1    Корректированный по А эквивалентный непрерывный уровень звукового давления выражается в дБ относительно 20 мкПа.

2    Если не указана коррекция, то есть записан «эквивалентный уровень звукового давления», имеется в виду коррекция по частотной характеристике шумомера А.

3    При описании характеристик акустического шума машин также приняты обозначения L_{pA т} и L_{pAep т}.

3.6    эквивалентная акустическая величина: Акустическая величина, усредненная по времени.

3.7    фоновый шум (при испытаниях ВЭУ) (background noise): Шум от всех источников кроме испытуемой ВЭУ.

3.8    диапазон значений скорости ветра (wind speed bin): Диапазон скорости ветра шириной 0,5 м/с между целым и полуцелым значениями скорости ветра, включающий большее значение скорости ветра и не включающий ее меньшее значение.

Примечания

1    Для большинства ВЭУ 1-й диапазон значений начинается с 6 м/с, 2-й интервал начинается с 6,5 м/с, 3-й интервал начинается с 7 м/с и т. д.

2    Полный диапазон значений скорости ветра, в котором проводятся измерения, определяется типом ВЭУ. Минимальным требованием является определение характеристик при скорости ветра на высоте оси ветроколеса в диапазоне от 0,8 до 1,3 скорости ветра, соответствующей уровню мощности 85 % от пиковой, округленной до значений середин диапазонов значений скорости ветра.

3.9    спектр шума (noise spectrum): Зависимость уровней звукового давления от частоты.

3.10    третьоктавная полоса (one-third-octave band): Диапазон частот, в котором верхняя частота равна нижней частоте, умноженной на кубический корень из двух (приблизительно на 1,26).

3.11    тон (ton): Звук с частотой в виде дискретной составляющей.

3.12    уровень тона L_pt: Уровень звукового давления тона.

Примечание — Все уровни звукового давления, характеризующие тональный характер шума ВЭУ, корректированы по А и выражаются в дБ относительно 20 мкПа.

3

3.13    уровень маскирующего шума L_pn\ Уровень звукового давления маскирующего шума.

3.14    истинный уровень тона (узкополосного спектра шума) AL_tn (tonality): Разница между уровнем тона и уровнем маскирующего шума в критической полосе частот.

3.15    маскирующий порог слышимости L_a (audibility criterion): Параметр, отражающий субъективную реакцию «типичного» слушателя на тоны различной частоты, определенную по результатам испытаний прослушивания.

Примечание — Маскирующий порог слышимости выражается в дБ относительно 20 мкПа.

3.16    слышимость тона (узкополосного спектра шума) AL_ta к (tonal audibility): Разница между истинным уровнем тона и маскирующим порогом слышимости.

Примечание — Слышимость тона выражается в дБ относительно 20 мкПа.

3.17    максимальная электрическая мощность (ВЭУ) (wind turbines maximum power): Максимальное значение на кривой мощности ВЭУ, полученной в режиме работы ВЭУ с максимально возможной мощностью.

Примечание — Максимальная мощность выражается в кВт.

3.18    приведенная скорость ветра на высоте оси ветроколеса v_H п (normalised wind speed at hub height): Скорость ветра, приведенная к номинальным внешним условиям и высоте оси ветроколеса.

Примечания

1    Номинальные внешние условия:

–    температура………………………………………………………………………………………………………………………………..15    С:

–    атмосферное давление……………………………………………………………………………………………………… 101.325 кПа.

По ГОСТ 17187 температура при номинальных внешних условиях равна 23 °С.

2    Все скорости ветра, характеризующие работу ВЭУ, выражаются в м/с.

3.19    измерительная панель: Панель, на которой устанавливают микрофон во время измерений параметров акустического шума ВЭУ.

3.20    базовое расстояние R₀ (reference distance): Расстояние по горизонтали от центра основания ВЭУ до каждого из заданных положений микрофона.

Примечание — Базовое расстояние выражается в метрах.

3.21    угол наклона ф (inclination angle): Угол между плоскостью, в которой размещен микрофон, и направлением от микрофона к центру ветроколеса.

Примечание — Угол наклона выражается в градусах.

3.22    базовый показатель шероховатости подстилающей поверхности z_Qref (reference roughness length): Базовый показатель шероховатости подстилающей поверхности, равный 0,05 м, используемый для приведения скорости ветра к номинальным внешним условиям.

4 Обозначения

D — диаметр ветроколеса (ВЭУ с горизонтальной осью вращения) или экваториальный диаметр ротора (ВЭУ с вертикальной осью вращения), м;

Н— высота от поверхности земли до оси ветроколеса (ВЭУ с горизонтальной осью вращения) или до экваториальной плоскости (ВЭУ с вертикальной осью вращения) над уровнем поверхности в месте расположения ВЭУ, м;

f— частота тона, Гц;

f_c — частота середины критической полосы частот, Гц;

L_a — маскирующий порог слышимости, дБ (относительно 20 мкПа);

LpA — корректированный по А уровень звукового давления, дБ (относительно 20 мкПа);

L_pAeq — корректированный по А эквивалентный непрерывный уровень звукового давления, дБ (относительно 20 мкПа);

L_pn — уровень звукового давления маскирующего шума, дБ (относительно 20 мкПа);

/ _gvg — средний расчетный уровень звукового давления маскирующего шума, дБ (относительно

L_pt — уровень звукового давления тона, дБ (относительно 20 мкПа);

ГОСТ P 54418.11—2017

AL_ta — слышимость тона;

AL_tn — истинный уровень тона, дБ (относительно 20 мкПа);

L_WAeq юм — корректированный по А уровень звуковой мощности ВЭУ для скорости ветра на высоте 10 м, дБ (относительно 1 пВт);

l-WAeqk— корректированный по А уровень звуковой мощности для середины к-го диапазона значений скорости ветра, дБ (относительно 1 пВт);

Р— электрическая мощность, Вт;

Р_т — измеренная электрическая мощность ВЭУ, кВт;

Р_п — электрическая мощность ВЭУ, приведенная к номинальным внешним условиям, приведенная электрическая мощность ВЭУ, кВт; р — атмосферное давление, кПа;

R₁ — расстояние по наклонной прямой от центра ветроколеса или точки пересечения экваториальной плоскости ротора с его осью до точки размещения микрофона, м;

R_q — базовое расстояние, м;

S₀ — базовая площадь, м²;

Т — температура воздуха, °С (К); t/д — стандартная неопределенность типа А; и_в — стандартная неопределенность типа В; и_с — суммарная стандартная неопределенность; v — скорость ветра, м/с;

v₁₀ — скорость ветра на высоте 10 м от поверхности земли;

v_H — скорость ветра на высоте оси ветроколеса Н, м/с;

v_k— значение скорости ветра в середине диапазона значений к;

v_p — скорость ветра по кривой мощности, м/с;

v_z — скорость ветра на высоте z от поверхности земли, м/с;

^vnac m — скорость ветра на высоте оси ветроколеса, измеренная анемометром, установленным на ВЭУ, м/с;

z₀ — показатель шероховатости подстилающей поверхности, м; z — высота установки анемометра, м.

В настоящем стандарте также использованы следующие индексы:

/ — номер третьоктавной полосы частот (например, / = 1 для центральной частоты 20 Гц, / = 2 для центральной частоты 25 Гц, …,/ = 28 для центральной частоты 10 кГц);

j— номер 10-секундного интервала измерений в данном диапазоне значений скорости ветра (для каждого диапазона значений скорости ветра должно быть выполнено не менее 10 измерений, поэтому j изменяется от 1 до 10 или более);

к — номер диапазона значений скорости ветра или целочисленного значения скорости ветра, для которого определяется уровень звуковой мощности ВЭУ на высоте 10 м (см. 8.3.6);

/ — номер спектральной линии в критической полосе частот; о — значения, измеренные или рассчитанные по третьоктавным спектрам; п — приведенное значение;

Т — полный шум;

В — фоновый шум;

С — шум от ВЭУ с учетом фонового шума.

5 Общие положения

Применение изложенной в настоящем стандарте методики обеспечивает определение характеристик акустического шума ВЭУ на высоте оси ветроколеса и на высоте 10 м. Определение показателей тональности шума включено для выяснения присутствия в шуме определенных тонов. Измеренные уровни тонов не содержат данных о фактическом уровне тонов на других расстояниях от ВЭУ. Для получения данных о характеристиках направленности шума допускается проведение дополнительных измерений при размещении микрофона в точках, отличных от контрольных точек, указанных в настоящем стандарте.

Изложенная в стандарте методика применима для проведения измерений при любых скоростях ветра. Полный диапазон значений скорости ветра, при которых проводят испытания, определяется для конкретной ВЭУ (конкретного типа ВЭУ). Минимальным требованием является определение

5

характеристик при скорости ветра на высоте оси ветроколеса в диапазоне от 0,8 до 1,3 скорости ветра, соответствующей уровню мощности 85 % от максимальной мощности, округленной до значений середин диапазонов значений скорости ветра. Обычно полный диапазон составляет от 6 до 10 м/с на высоте 10 м. Он может быть увеличен исходя, например, из требований нормативных документов.

Измерения проводят достаточно близко от ВЭУ, чтобы исключить погрешности, связанные с распространением звука, снизить влияние таких факторов, как свойства поверхности земли, атмосферные условия, свойства окружающих объектов и т. п., и в то же время достаточно далеко для того, чтобы полностью соответствовать размеру источника звука. Для учета размера испытуемой ВЭУ используется базовое расстояние R₀.

Для снижения шума ветра у микрофона и уменьшения влияния измерительной поверхности измерительную панель с установленным на ней микрофоном размещают на поверхности земли.

Измерения уровней звукового давления, частотных характеристик звукового давления, скорости ветра, электрической мощности, скорости вращения ветроколеса и, если они проводятся, угла установки лопастей выполняются одновременно в течение коротких временных интервалов в широком диапазоне скорости ветра на высоте оси ветроколеса. Для расчета корректированных по А уровней и частотных характеристик мощности звука измеряются уровни звукового давления и спектры в серединах диапазонов значений скорости ветра.

Турбулентность ветра, поступающего на ветроколесо, может влиять на шумовое воздействие ВЭУ. Оценка влияния турбулентности описана в приложении А.

Дополнительные измерения могут включать измерения для построения диаграммы направленности шума.

Для получения значений параметров составляющих звукового воздействия ВЭУ, которые не представлены измерительными методами настоящего стандарта, могут быть выполнены дополнительные измерения. К таким составляющим относятся инфразвук, низкочастотным шум, модуляции фонового шума, импульсные шумы, отчетливый пульсирующий шум (удары, стук, щелчки, скрежет и т. п.), необычные звуки (визг, шипение, скрип, гул и т. п.) или шум, неоднородность которого может привлечь внимание. В приложении В приведен анализ таких ситуаций и указаны способы их численной оценки. Эти способы не являются общепризнанными и приводятся в данном стандарте только в качестве общего руководства.

Другая дополнительная информация об измерениях характеристик акустического шума приведена в приложениях С—G:

–    характеристики дополнительного ветрозащитного экрана (приложение С);

–    показатель шероховатости подстилающей поверхности (приложение D);

–    особенности измерений характеристик акустического шума малых ВЭУ (приложение Е);

–    поглощение звука в воздухе (приложение F);

–    оценка неопределенности измерений (приложение G);

6 Испытательное оборудование

6.1 Оборудование для измерений акустических параметров

1) Шумомер, отвечающий требованиям к шумомерам класса 1 по ГОСТ 17187, ГОСТ Р 53188.2 и ГОСТ 8.635.

Шумомер должен:

–    иметь постоянную частотную характеристику в диапазоне не менее чем от 20 до 10 кГц, представленную третьоктавными полосами частот вокруг центральных частот;

–    обеспечивать определение узкочастотных спектров в диапазоне частот от 20 до 10 кГц;

–    позволять одновременно определять корректированные по А эквивалентные непрерывные уровни звукового давления в третьоктавных полосах в указанном в диапазоне;

–    обеспечивать измерения с интегрированием по 10-секундным интервалам.

Если в шумомере предусмотрены третьоктавные фильтры для спектрального анализа сигнала звукового давления, они должны отвечать требованиям ГОСТР 8.714 и ГОСТ 17168 к фильтрам класса 1.

Шумомер должен позволять измерять акустические характеристики одновременно в требуемом количестве контрольных точек (см. раздел 7). Если используется дополнительный ветрозащитный экран, должна быть возможность измерений как минимум двумя микрофонами одновременно.

Диаметр диафрагмы микрофона(ов) не должен превышать 13 мм. Микрофоны должны отвечать требованиям ГОСТ Р 53566, ГОСТ Р 53576.