Schallemissionsmessung an Turbine durchführen

Bildung & Beruf Schule
#1

Hallo, mein Name ist Anouar, ich bin 21 Jahre alt und studiere derzeit Maschinenbau (4. Semester) an der Uni Siegen.
Im kommenden Semester beschäftige ich mich in einer Gruppe von 5 Leuten mit einer Projektarbeit, in der es darum geht, eine Schallemissionsmessung für eine Windturbine, die sich auf dem Campusgebäude befindet, durchzuführen.
Da ich mich im Bereich der Thermodynamik noch gar nicht auskenne, da ich das Fach erst kommendes Semester belege, bitte ich um ein Paar Anlaufhilfen, wie gesagt ich habe wahrscheinlich noch nicht mal die Grundlagen und auch keine Ahnung wo ich da anfangen soll.
Ich weiß das uns die Software zur Auswertung der Messungen von der Uni zur Verfügung gestellt wird, aber alle notwendigen Berechnungen und die anschließende Auswahl eines geeigneten Mikrofons und sonstigen Zubehörs bleibt nun uns überlassen.

Könnte mir jemand eventuell etwas passendes dazu sagen? Zum Beispiel eine Art „Crash-Kurs“ zur Durchführung von Schallemissionsmessungen oder sonst irgendwas nützliches?

Ich muss dazu sagen, dass das Projekt am 15.06.2013 vorgestellt werden muss, bis dahin muss natürlich alles an Material vorhanden sein und einige Messungen sollten durchgeführt worden sein deshalb stehen wir nun sehr unter Zeitdruck…

Ich wäre für eure Hilfe sehr dankbar! :smile:

Gruß Anouar

#2

Hallo Anouar

zunächst einmal hat Akustik wenig mit Thermodynamik zu tun, daher verstehe ich nicht so ganz was das mit dem Problem zu tun hat.
Aber egal, du müsstest dein Ziel erstmal konkret definieren.
Was soll denn gemessen werden?
Ich gehe davon aus, das es die Schallleistung sein soll. Dies ist der einzig sinnvolle vergleichbare Wert für technische Anlagen da es eine Produkteigenschaft darstellt, während Schalldrücke Umgebungseigenschaften sind.

Für Schallleistungsmessungen gibt es verschiedene Methoden, da kann die google sicherlich weiterhelfen.
Da einige Methoden einen schalltoten Raum voraussetzen würde ich hier die Vergleichsmethoden empfehlen. D.h. du misst an vielen Stellen den Schalldruck von dem unbekannten Objekt und misst dann an den gleichen Stellen die Schalldrücken einer Vergleichsschallquelle deren Schallleistung als (meist) Terzspektrum vorhanden ist.
Darus läßt sich dann die Schalleichtung des unbekannten Objekts bestimmen.
Der große Vorteil hierbei ist, dass man nur ein Messmikrofon benötigt, was 200,-€ kostet oder ein Handschallpegelmesser mit analogen Ausgang.
Andere methode benötigen z.B. eine Schallintensitätssonde die dann gleich 5000,-€ kostet.
Als Software biete sich natürlich ein Akustikmessdatenerfassung an, zur Not geht aber auch Matlab und eine normale Soundkarte.

Sind die akustischen Grundkenntnisse zur Pegelrechnung und Berechnung von Spektren vorhanden?

Gruss Steffen

#3

Hallo,
da nach deinen Angaben die Schallemission für eine „Backbox“ gemessen werden sollen, sind keine Thermodynamik Kenntnisse notwendig. Es geht dabei rein um Akustik.
Wenn du nach Schallmessung / -beurteilung googelst, findest du bestimmt einen besseren „Crash-Kurs“ als man dir hier wegen des Umfanges des Themas geben kann.
Auch bezüglich Ausrüstung kann kein nicht konkret geholfen werden, da sehr viele Anbieter auf dem Markt sind und vor allem das Budget und die Lieferzeiten eine Rolle spielen. Wir haben vorwiegend mit den Produkten von Brüel & Kjær gearbeitet.
Wichtig ist, dass die Messungen bei möglicht geringen Umweltgeräuschen gemacht werden, d.h. meist zw. 01:00 - 03:00 Uhr nachts.
Es ist wichtig, die Frequenzen aufzuzeichnen, um die Möglichkeit zu haben, der Ursache nachzugehen, ob es sich um Strömungsrauschen, der Schaufelfrequenz der Turbine, einer Eigenfrequenz eines Anlageteiles etc. handelt.
Mehr kann ich dazu im Moment nicht beitragen, aber das Internet gibt sehr gute Auskunft.

Gruss IBE

#4

Hallo Anouar,

du mußt dein Projekt in zwei Abschnitte teilen.

  1. Das ist die reine Messung.
    Dazu benutzt man in aller Regel ein kalibriertes Schallpegelmessgerät. Das hat schon ein Mikro dabei. diese Geräte gibt es in allen Preisklassen und sind dementsprechend auch unterschiedlich ausgestattet. Daher solltest du schon Sorgfalt bei der Suche nach dem geeigneten Meßgerät walten lassen.
    Das System muss unbedingt kalibierrt sein, da du nur auf diese Weise auch Messungen des absoluten Schalldruckpegels machen kannst. Was nützt dir die beste relative Messung mit dem entsprechenden Spektralverlauf, wenn du am Ende mit diesen Werten nichts anfangen kannst, da du den absoluten Schalldruckpegel deiner Probe nicht kennst!?
    Also zuerst die Frage klären, welches Meßgerät zum Einsatz kommen soll und dann auch, ob das Gerät gekauft, geleast oder nur ausgeliehen werden muss. Immerhin kann es sich u.U. um eine nicht unerhebliche Investition handeln…
    Durchführung der Messung:
    Dazu musst du klären, was du eigentlich messen willst. Ich vermute, dass es um Lärmschutz geht. du musst dazu höchst wahrscheinlich im gesamten Umreis der Anlage messen, in definierten Radien und in verschiedenen Abständen. Übertragen auf deine geografische Karte ergeben sich Isobaren, die eine zuverlässige Vorhersage über die zu erwartende Schallausbreitung zulässt. Interessant wäre noch, herauszufinden, ob die Schalldruckpegel nach allen Seiten gleich ist oder nicht und wie sich der Schall spektral verhält. In einer A-bewerteten Messung fallen die tieffrequenten Signale nicht so sehr ins Gewicht, da nach den Kurven gleicher Lautstäre (Hörfenster) bei tiefen Frequenzen ein viel höherer Schalldruckpegel notwnedig ist, um wahrgenommen zu werden, wie etwa bei 1 kHz, dem empfindlichsten Bereich des Gehörs.

  2. Die Aufbereitung der Messergebnisse
    Die findet im Computer statt. Dazu müssen also die Resultate der Messungen vom Messgerät in den Computer. Die meisten Geräte haben sowas gleich mit an Bord. Du mußt nur klären, ob das Datenformat des Messgerätes zu deiner Software kompatibel oder importierbar ist.
    Zur Auswertung kann ich jetzt hier nicht mehr sagen, da ich weder die Software kenne, die zum Einsatz kommen soll, noch das konkrete Ziel deiner Untersuchung.

Und noch ein rein technischer Hinweis bei der Durchführung der Messung: Achte auf Umweltgeräusche, die dein Messergebnis verfälschen könnten, ebenso ist Wind direkt am Mikrofon auch sehr kontraproduktiv.

Dann viel spass dabei.
Andreas

#5

Hallo Anouar, ich habe keine allumfassende Hilfe für dich.
Als Tip für den Start: Grundlage der Messungen sollten Vorgaben des Bundesemissionsschutzgesetzes (BIMSCH) sein. Messmikrofone sind Standartisiert (meistens Kugelmikrofone) und werden mit geeichten Analysern benutzt.
Messprogramme für Mehrpunktmessungen heißen zB. ESERA. Schlagworte sind Umgebungsgeräusche, Rauschabstand, Infraschall. Du wirst verschiedene Messungen gegeneinander subtrahieren müssen um deine Nebengeräusche rauszurechnen. Bei den Entfernungen zum Messobjekt sollte es bereits Vorgaben, die ja zum Betrieb der Anlage eingereicht werden mussten.
Noch´n Tip, die Soll-Werte sollte das örtliche Ordnungsamt oder Landesamt für Umwelt und Verbraucherschutz.
Bis Juni, musst Gas geben.
Musikalische Grüße
Marco

#6

Hallo Anouar,

leider ist es schwierig, Dir konkrete Hilfe anzubieten, da ich die genaue Aufgabenstellung und die Software gar nicht kenne. Mit Schallemissionsmessung ist mit Sicherheit gemeint, dass der Schalldruckpegel des Windradgeräuschs an verschiedenen Positionen zu messen ist. Aus diesen Daten könnte dann eine Verteilung der Lärmbelastung in Bodennähe ermittelt werden.
Eigentlich ist die Schalleistung die korrekte Größe, um Fragestellungen bzgl. Lärmemission/-immission zu beantworten. Das ist messtechnisch allerdings nicht ganz einfach, da Du Dich mit einer sog. Schallintensitätssonde messend entlang einer gedachten Kugeloberfläche bewegen müsstest, die das Windrad vollständig umschließt - bei einem Staubsauger kein Thema…
Vielleicht noch so viel: Den Schalldruckpegel einer Schallquelle an einer bestimmten Position zu messen und darauf auf die Lärmemission schließen zu wollen ist in etwa so aussichtslos wie anhand einer Temperaturmessung an einem Ort in einem Zimmer auf die Heizleistung des dortigen Heizkörpers schließen zu wollen.
Leider kann ich Dir im Augenblick nicht viel mehr dazu sagen, weil die konkrete Aufgabenstellung und das Ziel der Messungen unklar ist. Und mit Thermodynamik hat das alles nicht viel zu tun…

#7

leider kann ich nicht weiterhelfen, da ich mich mit dem Thema der Raumakustik und der Reduzierung der Nachhallzeit auskenne.
Freundliche Grüsse
Bornstein

#8

Hallo,
bevor ich hier alle möglichen Details versuche zusammenzufassen, die man bei solch einer Messung beachten sollte, möchte ich zuerst einfach auf die DIN 45635-1 hinweisen. da stehen die wesentlichen Punkte alle drin. Wenn auch oftmals eine Norm weit von den wissenschaftlichen Grundlagen entfernt nur einen speziellen Anwendungsfall betrachtet, hier ist das nicht so! Besonders zu beachten ist die Thematik Abstrahlcharakteristik - also eine evtl. inhomogene Verteilung über die Hüllfläche und die lokalen Abstrahlbedingungen, also z.B. Reflektionen an angrenzenden Gebäudeteilen etc.
da die ergebnisse sicher nicht nur für interne studentische Zwecke verwendet werden wird früher oder später eh eine normgerechte Messung erforderlich.
Evtl. gibt es auch einen Speziellen Teil der Norm für die Art von Anlagen die ihr betrachten sollt.
Erforderliches Messequipment hängt, wie der Titel der Norm nebenbei auch schon andeutet, natürlich von der geforderten Genauigkeit ab.
Wenn weitere Detailfragen auftauchen kann ich dann gerne weiterhelfen, hab vor einigen Jahren in einem Gutachterbüro u.a. auch solche Messungen durchgeführt.
Bis dann,
Berti

#9

Hallo Anouar,

Möglicherweise hilft das ein wenig.

http://www.repowering-kommunal.de/uploads/tx_tcdownl…

könnte aber durchaus sein das die Spezialisten von Brüel & Kjaer mit Rat und Tat dem Uni-Project zur Seite stehen.

Frag einfach mal an.
http://www.bksv.at/

Viele Gruesse,
Martin