1 火電廠主變壓器常用降噪措施

近年來，隨著國家對工業(yè)噪聲監(jiān)管力度的加大和居民環(huán)保意識的增強(qiáng)，電廠設(shè)備運(yùn)行噪聲的控制和噪聲治理變得愈加重要。主變壓器是火電廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，其噪聲對廠界及噪聲敏感點(diǎn)有一定影響，有時需要采取降噪措施。

在新建燃?xì)怆姀S主變壓器區(qū)域設(shè)置了11m高的隔吸聲屏障。為了更好地滿足通風(fēng)散熱要求，在屏障下部正對變壓器機(jī)體位置設(shè)置一定面積的進(jìn)風(fēng)口，并在進(jìn)風(fēng)口設(shè)置消聲器。

對于已建項(xiàng)目來說，主變壓器的噪聲治理方法主要以隔聲措施為主，包括隔聲屏障、全封閉或半封閉隔聲間等，其中設(shè)置隔聲屏障的方法較為常見。

2 某電廠主變壓器概況

某電廠共設(shè)置3臺主變壓器，分別配備3組冷卻風(fēng)扇，垂直于地面布置。變壓器護(hù)欄處聲壓級為73～75dB(A)，傳播到鄰近的噪聲敏感點(diǎn)的聲壓級為57～59dB(A)。在鄰近的居民敏感點(diǎn)能非常明顯地聽到變壓器特有的低頻噪聲。

變壓器的噪聲主要來自兩個聲源：一是變壓器本體輻射的噪聲；二是冷卻系統(tǒng)散熱風(fēng)扇等所產(chǎn)生的噪聲。

變壓器本體由于電磁的作用，會引發(fā)變壓器殼體輻射噪聲。

冷卻系統(tǒng)的散熱風(fēng)扇是大風(fēng)量、低壓頭的軸流風(fēng)機(jī)，這些風(fēng)機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，有時甚至要大于變壓器的本體噪聲，成為變壓器的主要聲源。兩者疊加后的噪聲以中低頻為主，低頻噪聲由于其波長很長，具有傳播距離遠(yuǎn)、衰減慢的特點(diǎn)，其治理難度相對較大。

3 主變壓器噪聲治理思路

該項(xiàng)目主變壓器后方為主廠房，兩側(cè)設(shè)置了防火墻，僅冷卻風(fēng)扇外側(cè)設(shè)置了圍欄且正對廠界方向，變壓器噪聲主要通過圍欄方向向廠界處傳播。

由于變壓器距離廠區(qū)主路較近，如采取隔聲屏障的降噪措施，則隔聲屏障只能設(shè)置在廠區(qū)道路邊緣。而廠區(qū)道路通行各種車輛，特別是大型貨車，在路邊設(shè)置隔聲屏障存在一定的安全隱患。

根據(jù)以上現(xiàn)場條件，提出了在冷卻風(fēng)扇外側(cè)設(shè)置消聲器的設(shè)計思路。由于變壓器本體與風(fēng)扇距離較近，消聲器不僅能降低變壓器風(fēng)扇的噪聲，在向廠界傳播的方向上對變壓器本體輻射的噪聲也有明顯的衰減作用。根據(jù)電廠整體的噪聲控制需求，變壓器散熱風(fēng)扇消聲器的傳聲損失應(yīng)不小于15dB(A)。

4 消聲器設(shè)計選型

由于現(xiàn)場空間有限，變壓器散熱風(fēng)扇的消聲擬選用體型相對較小、消聲頻帶較寬的陣列式消聲器。陣列式消聲器是單元并排式阻性消聲器的一種，由多個規(guī)格相同或相似的吸聲體在垂直于氣流流動方向的橫截面上按陣列排列而組成的消聲器，其典型構(gòu)造如圖1所示。

圖1 典型陣列式消聲器構(gòu)造

對片式消聲器和陣列式消聲器進(jìn)行了計算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)室測量。對比發(fā)現(xiàn)，兩種消聲器在相同通流比的情況下，陣列式消聲器較片式消聲器的流場相對穩(wěn)定、流暢和阻力損失較小；在通流比和阻力損失相近的情況下，陣列式消聲器的消聲頻帶較寬，消聲指數(shù)和消聲量也較大。

式(1)為阻性消聲構(gòu)造的消聲量計算公式。對于陣列式消聲器來說，式中φ(α0)是消聲系數(shù)，S是消聲器的通流面積，P是所有所有吸聲體周長的總合，l是吸聲體有效長度。

其中，消聲系數(shù)φ(α0)的取值非常重要，一般取實(shí)測經(jīng)驗(yàn)值。GB/T 36079-2018[8]《聲學(xué)單元并排式阻性消聲器傳聲損失、氣流再生噪聲和全壓損失系數(shù)的測定等效法》推薦了因消聲器整機(jī)幾何尺寸過大，不能按照GB/T25516-2010直接測量的大型單元并排式阻性消聲器的傳聲損失、氣流再生噪聲和全壓損失系數(shù)的測定方法。

該方法是將消聲器在斷面上分割成小模塊，以小模塊制作成的消聲樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測量；在修正環(huán)境背景噪聲、氣流再生噪聲和測量系統(tǒng)的側(cè)向傳聲的影響后，將在不同風(fēng)速下(0～20m/s)測量得出的各頻帶插入損失進(jìn)行算術(shù)平均等一系列計算得出消聲器傳聲損失。再根據(jù)上述公式計算出適用于大截面消聲器的消聲系數(shù)。

消聲器的氣流再生噪聲和全壓損失系數(shù)均是通過對小模塊消聲樣品進(jìn)行測試和計算得出。

根據(jù)變壓器冷卻風(fēng)扇幾何尺寸和現(xiàn)場空間，將消聲器截面尺寸設(shè)計為5.1m×4.1m，陣列式消聲單元截面尺寸230mm×230mm，有效長度1.5m，按15行×12列進(jìn)行排布。按單臺變壓器冷卻風(fēng)扇總風(fēng)量270000m3/h考慮，消聲器傳聲損失計算結(jié)果見表1。

表1中d值為消聲器衰減后與氣流再生噪聲的疊加值，計算公式如下：

為達(dá)到設(shè)計要求，該項(xiàng)目將消聲單元的有效長度設(shè)置為1.5m，通流比設(shè)為54%。為進(jìn)一步減小阻力損失，在正對風(fēng)扇的位置和陣列式消聲器之間設(shè)置了0.7m寬的氣流靜壓過渡段，安裝消聲器后的效果如圖2所示。

圖2 變壓器冷卻風(fēng)扇消聲器安裝后效果

表1 主變壓器陣列式消聲器計算結(jié)果

5 變壓器陣列式消聲器的應(yīng)用

工程實(shí)施時，為方便檢修，將氣流靜壓過渡段兼做檢修通道，并在兩側(cè)設(shè)置檢修門。變壓器冷卻風(fēng)扇安裝陣列式消聲器后的現(xiàn)場照片如圖3所示。

圖3 主變壓器冷卻風(fēng)扇陣列式消聲器竣工照片

項(xiàng)目驗(yàn)收時主變壓器冷卻風(fēng)扇共開啟兩組，分別測量了三臺主變的消聲器入口端和出口端的噪聲值，測點(diǎn)位置如圖4所示。

圖4 1#A相主變壓器陣列式消聲器插入損失測點(diǎn)圖

各測點(diǎn)實(shí)測噪聲數(shù)據(jù)見表2，通過計算可知，消聲器實(shí)際傳聲損失在19.6～22.2dB(A)之間，降噪效果達(dá)到設(shè)計要求。

消聲器入口端和出口端噪聲頻譜如圖5所示。在250Hz以下的低頻噪聲范圍，消聲器傳遞損失的平均值可達(dá)到12.7dB(A)，人體主觀感受也有較明顯的改善。

圖5 主變壓器冷卻風(fēng)扇消聲器入口端和出口端噪聲頻譜

火電廠主變壓器噪聲對廠界及噪聲敏感點(diǎn)影響較大時，除采取常用的隔聲措施外，還可通過在冷卻風(fēng)扇外側(cè)加裝消聲器的方式達(dá)到整體降噪的目標(biāo)。陣列式消聲器對比常規(guī)片式消聲器，在通流面積相同的條件下，可獲得更低的阻力損失，是較優(yōu)選擇。

表2 主變壓器陣列式消聲器插入損失測量數(shù)據(jù)

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