摘 要:針對城市電廠變壓器的噪聲污染，以北京太陽宮燃?xì)鉄犭娎渎?lián)供工程中應(yīng)用的變壓器噪聲控制為例，通過分析研究變壓器聲源不同的頻譜特性，并根據(jù)廠界噪聲控制目標(biāo)計算聲源的超標(biāo)貢獻(xiàn)量和設(shè)計降噪量，開發(fā)設(shè)計了變壓器降噪隔吸聲屏障，針對變壓器的低頻噪聲，設(shè)計特殊的隔吸聲結(jié)構(gòu)，并成功應(yīng)用于工程實(shí)踐，取得了理想效果。

關(guān)鍵詞:變壓器;環(huán)境噪聲污染;低頻噪聲;隔吸聲屏障

1 項(xiàng)目概況

變壓器作為發(fā)電廠的重要設(shè)備，在發(fā)電和輸變電過程中發(fā)揮著核心作用。但變壓器噪聲對周圍聲環(huán)境影響很大，由于眾多因素的制約，其噪聲控制也是該類企業(yè)環(huán)境達(dá)標(biāo)的一個難點(diǎn)。

北京太陽宮燃?xì)鉄犭娎渎?lián)供工程地址位于東北三、四環(huán)之間的太陽宮鄉(xiāng)太陽宮北村附近。項(xiàng)目為2008年北京奧運(yùn)項(xiàng)目的配套工程，為奧林匹克公園及周邊地區(qū)提供冬季采暖和夏季制冷負(fù)荷。工程建設(shè)一套700MW級“二拖一”燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，安裝2臺F級燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)和1臺蒸汽輪發(fā)電機(jī)。機(jī)組配置有2臺燃機(jī)主變壓器、1臺汽機(jī)主變壓器、2臺高壓廠變壓器和1臺備用變壓器，根據(jù)廠區(qū)的總平面布置設(shè)計，6臺變壓器布置在廠區(qū)的東北側(cè)。

根據(jù)太陽宮電廠廠區(qū)平面布置設(shè)計，6臺變壓器布置在廠區(qū)北側(cè)位置，為盡可能減少變壓器噪聲對廠界的影響，特將GIS樓和網(wǎng)絡(luò)繼電器樓布置在變壓器外側(cè)，廠界外為高壓線走廊。

該工程建設(shè)在城市中心區(qū)域，并要求達(dá)到一類環(huán)境噪聲的標(biāo)準(zhǔn)。作為太陽宮電廠降噪設(shè)計重要聲源之一的變壓器噪聲控制成功與否，直接關(guān)系到電廠的整體噪聲達(dá)標(biāo)和工程驗(yàn)收。設(shè)計要求為變壓器采取降噪措施并考慮廠內(nèi)其它聲源的影響后，法定廠界達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-90）中的I類標(biāo)準(zhǔn)限值，即晝間低于55dB(A)、夜間低于45dB(A)。

2 噪聲源分析

根據(jù)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理將變壓器聲源分成如下幾部分：

（1）變壓器機(jī)體的電磁噪聲

變壓器電磁噪聲產(chǎn)生的機(jī)理為：變壓器主要由鐵芯、繞組、油箱、高低壓套管、冷卻風(fēng)機(jī)等組成。變壓器運(yùn)行時，電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子在磁通的作用下產(chǎn)生的一個不平衡的電磁力，由基波磁通引起的定子鐵心的磁致伸縮而振動產(chǎn)生電磁噪聲，主要表現(xiàn)為運(yùn)行中發(fā)出的“嗡嗡”聲。變壓器電磁噪聲的基頻為供電頻率的2倍（即100Hz），除基頻外，還有高次諧波的噪聲成分。變壓器電磁噪聲的大小與變壓器的功率有關(guān)，功率越大，電磁噪聲越高。

（2）冷卻風(fēng)扇的風(fēng)機(jī)噪聲

這部分噪聲主要由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)的空氣動力機(jī)械在旋轉(zhuǎn)時與空氣相互作用而連續(xù)產(chǎn)生壓力脈動，從而輻射噪聲。氣流流經(jīng)障礙物時，由于空氣粘滯摩擦力的影響，具有一定速度的氣流與障礙物后相對靜止的氣體相互作用，在障礙物下游區(qū)形成帶有渦流的氣流，當(dāng)渦流氣流中壓強(qiáng)脈動含有可聽聲頻成分，則輻射出渦流噪聲。

上述噪聲成分中主要以變壓器機(jī)體產(chǎn)生的電磁噪聲為主，其次為冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣動力性噪聲。根據(jù)變壓器廠家提供的數(shù)據(jù)，變壓器機(jī)體外2米處噪聲值為75dB(A)。由于進(jìn)行噪聲控制設(shè)計時，機(jī)組還沒有建設(shè)完成，只參考了變壓器制造廠家生產(chǎn)的同類型同機(jī)組功率的變壓器在秦皇島某已投運(yùn)電廠的噪聲輻射情況。測得變壓器機(jī)體外3米處噪聲值為75.9dB(A)，冷卻風(fēng)扇正對設(shè)備

旁7米處噪聲值為73.7dB(A)。

3 噪聲治理方案設(shè)計

為了確保項(xiàng)目一次達(dá)標(biāo)驗(yàn)收成功，首先考慮傳統(tǒng)、成熟可靠的并經(jīng)過實(shí)踐證明成功的技術(shù)，并根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)有針對性地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

本方案設(shè)計采用的是傳統(tǒng)的隔聲、吸聲和消聲降噪技術(shù)，其中以隔聲為主。

根據(jù)變壓器制作廠家的進(jìn)度要求，從變壓器本體采取降噪措施已不可能，只能在傳播途徑上采取措施，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)結(jié)合變壓器的其他相關(guān)要求，可在變壓器周圍設(shè)置有效高度的隔吸聲屏障。

（1）聲屏障的布置設(shè)計

經(jīng)過聲學(xué)計算，變壓器的聲屏障高度為11米。1#主變、高壓廠變和備用變設(shè)四周封閉的隔吸聲屏障；2#主變、高壓廠變設(shè)四周封閉的隔吸聲屏障；汽機(jī)主變設(shè)四周封閉的隔吸聲屏障。

（2）聲屏障的隔聲設(shè)計

變壓器最主要的聲源是變壓器機(jī)體的噪聲和冷卻風(fēng)扇噪聲，這兩種聲源發(fā)出的噪聲都以中低頻為主，采用傳統(tǒng)的隔聲治理是最合理的降噪措施。

聲屏障的隔聲主體采用100mm的巖棉夾芯板，根據(jù)某制造單位提供的檢測結(jié)果。

（3）聲屏障的吸聲設(shè)計

穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)可以看作由質(zhì)量和彈簧組成的一個共振系統(tǒng)。入射聲波的頻率和系統(tǒng)的共振頻率一致時，穿孔板頸的空氣產(chǎn)生激烈振動摩擦，加強(qiáng)吸收效應(yīng)，如果在穿孔板后放置多孔材料增加聲阻，會使結(jié)構(gòu)吸收頻帶加寬。屏障面向聲源的一側(cè)采用阻抗復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)（該結(jié)構(gòu)在四川某電廠變壓器聲屏障和國家電網(wǎng)公司某換流站平波電抗器的降噪中成功使用），聲屏障阻抗復(fù)合結(jié)構(gòu)經(jīng)過中科院聲學(xué)所檢測，在中低頻段有良好的吸聲系數(shù)。

（4）聲屏障的通風(fēng)散熱設(shè)計

消聲器是既能使噪聲得到有效衰減又能保證氣流正常通過的一種設(shè)備。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，在進(jìn)風(fēng)口設(shè)置消聲器，消聲器的消聲量和屏障的降噪量相匹配。

（5）日常維護(hù)、巡檢和大修

在每個隔聲圍擋的側(cè)面設(shè)置兩樘可供人員進(jìn)出的隔聲門，在1#和2#主變隔聲屏障之間，2#和汽機(jī)主變隔聲屏障之間各設(shè)置一樘隔聲門，用于運(yùn)行和巡檢人員的出入。

屏障局部設(shè)計為可拆式，在變壓器大修時可將聲屏障的某一側(cè)全部拆除，以滿足變壓器檢修時的吊裝運(yùn)輸要求。

4 治理效果

項(xiàng)目完工后，對變壓器降噪裝置進(jìn)行了噪聲實(shí)測，測試結(jié)果（見下表）表明，治理效果基本達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)。

北京太陽宮熱電冷聯(lián)供工程竣工后，北京市環(huán)境監(jiān)測中心站對此工程進(jìn)行了驗(yàn)收測試，并通過了環(huán)保驗(yàn)收。驗(yàn)收結(jié)果表明，太陽宮電廠廠界噪聲值均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-90）中的I類標(biāo)準(zhǔn)，即晝間不高于55dB(A)、夜間不高于45dB(A)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。這項(xiàng)開發(fā)技術(shù)對于城區(qū)內(nèi)電廠變壓站噪聲的綜合治理，開辟了一條切實(shí)可行之路。

參考文獻(xiàn)：

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