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冷卻塔降噪原理與噪聲處理方法
1、冷卻塔噪聲的評(píng)價(jià)指標(biāo)
目前,對(duì)冷卻塔噪聲有兩種不同的評(píng)價(jià)指標(biāo),其一為針對(duì)冷卻塔設(shè)計(jì)和生產(chǎn)廠家的國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T7190.1—1997、GB/T7190.2—1997《玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔》,標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同循環(huán)水量與型號(hào)的產(chǎn)品規(guī)定用戶的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同環(huán)境區(qū)域規(guī)定了 高聲級(jí)。
2、冷卻塔噪聲治理現(xiàn)狀
如果企業(yè)按照GB/T7190.1—1997、GB/T7190.2—1997的 高限值生產(chǎn)冷卻塔,產(chǎn)品都不能滿足國(guó)標(biāo)GB3096—2008對(duì)于二類以下地區(qū)夜間噪聲≤45~50dB(A)的要求,只有少數(shù)幾種低噸位超低噪聲型號(hào)的冷卻塔可以滿足少部分區(qū)域夜間噪聲標(biāo)準(zhǔn)的要求。
目前冷卻塔的降噪措施,如聲屏障對(duì)于低頻波的繞射無(wú)能為力,隔聲罩會(huì)阻礙氣流流動(dòng)導(dǎo)致熱濕交換不良,對(duì)寬頻噪聲吸聲效果差等,這使得冷卻塔的噪聲控制日益受到人們的重視。
因此,冷卻塔周圍的居民和政府的環(huán)保部門依據(jù)國(guó)家環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)GB3096—2008要求冷卻塔用戶對(duì)冷卻塔產(chǎn)生的噪聲污染治理。
3、降噪處理
冷卻塔噪聲聲源冷卻塔噪聲源主要由以下4個(gè)部分組成:
1)風(fēng)機(jī)進(jìn)排氣噪聲;
2)淋水噪聲;
3)風(fēng)機(jī)減速器和電動(dòng)機(jī)噪聲;
4)冷卻塔水泵、配管和閥門噪聲。
聲源屬性:噪聲源為落水區(qū)下的巨大圓形水面,為塔內(nèi)冷卻落水對(duì)池水的大面積連續(xù)的液體間撞擊產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)水噪聲;是機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲、電磁噪聲之外的一種特殊噪聲。
聲源特征
聲源聲級(jí):80dB(A)左右。
頻譜:音頻分布呈高頻(1000-16000 Hz)及中頻(500-1000Hz)成分為主的峰形曲線;峰值位于4000Hz左右。
聲速:c=340m/s。
波長(zhǎng):λ=c/f;1.36m(250 Hz)~0.02 m(1000 Hz),以0.085m(4000 Hz)為主。兩個(gè) 主要噪聲源風(fēng)機(jī)噪音:聲波長(zhǎng),穿透能力強(qiáng),聲音衰減不明顯,治理困難。
空氣在冷卻塔頂導(dǎo)流管內(nèi)產(chǎn)生湍流和摩擦激發(fā)的壓力擾動(dòng),產(chǎn)生噪聲,同時(shí)槳葉與空氣作用產(chǎn)生振動(dòng)向外輻射噪聲,風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲是主要聲源。
兩個(gè) 主要噪聲源落水噪音:主要為高頻,治理較為容易。
冷卻塔的循環(huán)水經(jīng)填料層自由下落到落水槽,所產(chǎn)生沖擊噪聲。的強(qiáng)度與落水速度的平方成正比。測(cè)量的結(jié)果表明落水的A聲級(jí)噪聲達(dá)到70dB,這屬于冷卻塔需治理的噪聲源之一。
聲波的距離衰減規(guī)律落水噪聲隨距離的衰減特性符合半球面波在傳播過(guò)程中隨著能量分布的擴(kuò)大而衰減的規(guī)律,其“點(diǎn)聲源" 的距離衰減規(guī)律為距離每增加一倍聲能衰減 6dB。用公式表達(dá)即為: L1-L2= 20 lg(r2/r1)
式中:L1,L2——離聲源邊緣由近及遠(yuǎn)二個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲級(jí)值,dB;
r2/r1——遠(yuǎn)、近二個(gè)測(cè)點(diǎn)分別到聲源邊緣的距離之比。
當(dāng) r2/r1=2時(shí),lg(r2/r1)=0.3010,于是 L1-L2= 20 lg(r2/r1)=6 dB。
冷卻塔為“點(diǎn)聲源"的起始位置
根據(jù)已有距離衰減實(shí)測(cè)資料,分析各起始位置d(視進(jìn)風(fēng)口為聲源邊緣)的規(guī)律可知,視冷卻塔為“點(diǎn)聲源"的起始位置d可用下式估算:
d=a1/2/4
式中:a——冷卻塔面積,m2。
以目前我國(guó)常見(jiàn)范圍的 2000 m2的冷卻塔為例,其“點(diǎn)聲源"起始位置d點(diǎn)(以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn))為11.18 m。由此可見(jiàn),設(shè)在離塔(以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn))12 m以外的噪聲測(cè)點(diǎn)基本上都可將冷卻塔視為“點(diǎn)聲源"
如按“點(diǎn)聲源"的距離衰減規(guī)律即距離每增加一倍聲能衰減 6dB計(jì),則50m處的聲級(jí)應(yīng)分別為 65.7及 71.ldB(A):100 m處的聲級(jí)應(yīng)分別為 59.7及65.ldB(A);200 m處的聲級(jí)應(yīng)分別為53.7 及 59.ldB(A),220 m處的聲級(jí)用公式推算則應(yīng)分別為52.9及58.3 dB(A)。這就是噪聲影響范圍(力度)的大致評(píng)估,它包含了目前常見(jiàn)的各類大小塔型范圍。借助此法,我們便可根據(jù) 10-25 m處(各塔與其塔型大小相應(yīng)的“點(diǎn)聲源"起始位置)以遠(yuǎn)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)所得聲級(jí),評(píng)估各種塔型(單塔)的噪聲影響范圍(力度)。但這只是一種理想條件下的簡(jiǎn)便、粗略的評(píng)估方法。
降噪原理
聲波在傳播過(guò)程中遇到障礙時(shí),就會(huì)發(fā)生反射、透射和繞射三種現(xiàn)象。聲屏障就是在聲源與受聲點(diǎn)之間插入一個(gè)設(shè)施,用以隔斷并吸收聲源到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波,使部分聲波受阻反射,部分聲波則經(jīng)吸收衰減后通過(guò)屏體透射(小)和屏頂繞射等附加衰減形式到達(dá)受聲點(diǎn),達(dá)到減輕受聲點(diǎn)的噪聲影響、取得降噪效果的目的。
風(fēng)機(jī)低頻噪音治理:
消聲器選擇重要,一般消聲器對(duì)中低頻噪音效果不明顯,抗性消聲器治理效果好,但頻率選擇性十分強(qiáng),所以一般選擇阻抗復(fù)合式消聲器。
阻抗復(fù)合消聲器是指將聲吸收和聲反射恰當(dāng)?shù)亟M合起來(lái)的消聲器。它同時(shí)既有阻性消聲器消除中、高頻噪聲和抗性消聲器消除低、中頻噪聲的特性,具有寬頻帶的消聲效果。
落水高頻噪聲治理
治理相對(duì)容易,但要注意隔音治理同時(shí)避免影響散熱性能的發(fā)揮,雖然消聲器和消聲百葉可以大幅降噪,但要合理設(shè)計(jì),及設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮散熱性能和動(dòng)力性能。結(jié)構(gòu)不合理就達(dá)不到降噪目的,流阻太大會(huì)影響冷卻塔工作,降低制冷能力:動(dòng)力性能設(shè)計(jì)不好也會(huì)增加阻力,甚至?xí)a(chǎn)生混響噪聲,所以治理過(guò)程中要綜合考慮。
幾種常見(jiàn)的冷卻塔降噪方法
聲導(dǎo)流片法(消聲彎頭)
消聲導(dǎo)流片法及特點(diǎn)在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口安裝消聲導(dǎo)流片,通過(guò)消聲導(dǎo)流片的消聲作用,來(lái)減少冷卻塔噪聲對(duì)外界的影響 ,也稱為消聲器法。理論及試驗(yàn)表明其降噪量可以達(dá)到35dB(A),甚至更高;在降噪量15—2OdB(A)時(shí),與聲屏障造價(jià)相當(dāng),在20dB(A)以上降噪量時(shí)是 可選方案;結(jié)構(gòu)緊湊,不占建筑物額外場(chǎng)地,基本無(wú)須維護(hù) 。
消聲導(dǎo)流片法(消聲彎頭)
隔聲屏障一般設(shè)計(jì)為距冷卻塔進(jìn)風(fēng)口的距離大于冷卻塔進(jìn)風(fēng)口高度,屏障高度等于屏障到進(jìn)風(fēng)口的距離。降噪效果一般在10-15dB(A),理論上降噪量可2OdB(A)左右,但存在著聲波繞射問(wèn)題,在聲影區(qū)范圍內(nèi)降噪量較好,繞射區(qū)和聲亮區(qū)降噪效果較差,因此實(shí)際工程上很難將其影響區(qū)內(nèi)噪聲降低20dB(A);對(duì)通風(fēng)影響不大,維護(hù)比較簡(jiǎn)單;建設(shè)聲屏障的技術(shù)要求不高,但對(duì)結(jié)構(gòu)要求相當(dāng)高,并且投資成本隨著高度的增加成倍增加;