Sekundäärituulisuojan käyttö tuulivoimamelun mittauksessa melulle altistuvassa kohteessa

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantajana toimi konsultointiyritys WSP Finland Oy. Opinnäytetyön tavoite oli selvittää, miten sekundäärituulisuoja vaikuttaa tuulivoimamelulle altistuvan kohteen melumittauksen tulosten käsittelyprosessiin ja saatuihin tuloksiin. Osa opinnäytetyöstä koostui sekundäärituulisuojan valmistamisesta ja sen ominaisuuksien määrittämisestä kansainvälisen IEC 61400-11 (3.0) standardin mukaisesti. Opinnäytetyön tutkimusmenetelminä käytettiin kolmea erilaista mittausasetelmaa: mittaus 1,5 metrin korkeudella maanpinnasta jalustalla primäärituulisuojan kanssa, mittaus maassa levyn päältä primäärituulisuojan kanssa ja mittaus maassa levyn päältä sekä primääri- että sekundäärituulisuojan kanssa.

Tehtyjen mittausten tulosten perusteella voidaan todeta, että sekundäärituulisuojan käyttäminen tuulivoimamelun mittauksessa parantaa sekä mittaustulosten luotettavuutta että edistää tulosten käsittelyprosessia huomattavasti. Mikrofoniin kohdistuvat tuulen aiheuttamat häiriöäänet ovat merkittävästi vähäisempiä sekundäärituulisuojaa käytettäessä verrattuna kahteen muuhun käytettyyn mittaustapaan. Tuulen aiheuttamien häiriöäänten vähäisyys mittausdatassa tekee mittaustuloksesta luotettavamman ja helpottaa merkittävästi melun impulssimaisuusanalyysiä, joka tehdään mittauksen äänitallenteelle. Ilman sekundäärituulisuojaa tehtyjen mittausten äänitallenteet sisältävät runsaasti tuulen häiriöääniä, jotka WSP Finland Oy:n käytössä olevalla impulssimaisuusanalyysiohjelmalla osoittautuivat impulssimaisiksi. Tulosten käsittelyn kannalta nämä äänitason sanktioihin johtavat impulssit ja niiden aiheuttajat täytyy tunnistaa tuulivoiman tai muun lähteen aiheuttamiksi. Koska sekundäärituulisuojaa käyttäen tuulivoimalan aiheuttamasta melusta ei löydetty sanktiota aiheuttavia impulsseja, voidaan päätellä, että kahden muun mittauksen äänitallenteesta löytyvät sanktiota aiheuttavat impulssit ovat tuulen mikrofoneihin aiheuttamia häiriöääniä.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että valmistettu sekundäärituulisuoja on toimiva ja sitä tullaan jatkossakin käyttämään WSP Finland Oy:n tuulivoimamelumittauksissa. Suojan kehitystarpeena on selvittää sen lumen- ja pakkasenkestävyys sekä kestävyys pidempiaikaisissa, mahdollisesti kuukausia kestävissä, melumittauksissa. Lisäksi suojan ominaisuuksien paremmin tuntemiseksi on mahdollista koemittauksin selvittää ilmavirran nopeudet, joilla suoja ei enää estä äänitason vääristymistä tai äänisignaalin säröytymistä.

This thesis was commissioned by the consultancy company WSP Finland Ltd. The aim of the thesis was to research how the use of secondary windscreen affects immission measurement of wind turbine noise. The focus was on the question, how secondary windscreen affects measurement analysis and results and how usable it is in a real wind turbine noise immission measurement. Part of this thesis was also to produce the used secondary windscreen and define its qualities according to the international IEC 61400-11 3.0 standard. The research was carried out with three different noise immission measurements: microphone and primary windscreen on a stand at 1.5-meter height, microphone on wooden measuring board with primary windscreen and microphone on wooden measuring board with primary and secondary windscreens.

From the measurement results of this thesis, it can be concluded that the use of the secondary windscreen improves the reliability of the measurement results compared with the other two measurement methods. In addition, the impulsivity analysis is also a great deal of faster with the audio signal of the secondary windscreen measurement. Both results originate from the fact that without the secondary windscreen, the noise levels and the audio records contain high amounts of disturbance noises born when wind blows directly to the microphone. Low amount of wind noise makes the result more reliable since all data covered by disturbance noise is useless in the analysis. In addition to this, the wind noise is nearly impossible to remove from the sound levels and audio recordings. In this thesis it was also found out that the wind born disturbance noises in the microphones are impulsive and significance of these impulses would cause a sanction to the final sound level results. Audio recording from the immission measurement with the secondary windscreen contained only few impulses that would cause a sanction but none of the impulses were caused by the wind turbine. In the other two measurements the high amount of impulses that cause sanction, originate from the wind born disturbance noises in the microphones.

As a conclusion, secondary windscreen works well and it will be used in upcoming wind turbine noise measurements of the WSP Finland Ltd. As a target for development, the performance of the windscreen in snowy and low temperature conditions should be researched. Also, it could be usable information to find out what are the air flow speeds when the secondary windscreen is no more protecting the microphone from the wind distortions in sound levels or audio recordings.