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冷卻塔降噪原理與噪聲處理方法


1、冷卻塔噪聲的評價(jià)指標
目前,對冷卻塔噪聲有兩種不同的評價(jià)指標,其一為針對冷卻塔設計和生產(chǎn)廠(chǎng)家的國家產(chǎn)品標準GB/T7190.1—1997、GB/T7190.2—1997《玻璃纖維增強塑料冷卻塔》,標準對不同循環(huán)水量與型號的產(chǎn)品規定用戶(hù)的國家標準GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》,標準對不同環(huán)境區域規定了 高聲級。
2、冷卻塔噪聲治理現狀
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(mǎn)足國標GB3096—2008對于二類(lèi)以下地區夜間噪聲≤45~50dB(A)的要求,只有少數幾種低噸位超低噪聲型號的冷卻塔可以滿(mǎn)足少部分區域夜間噪聲標準的要求。
目前冷卻塔的降噪措施,如聲屏障對于低頻波的繞射無(wú)能為力,隔聲罩會(huì )阻礙氣流流動(dòng)導致熱濕交換不良,對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?chē)木用窈驼沫h(huán)保部門(mén)依據國家環(huán)境噪聲標準GB3096—2008要求冷卻塔用戶(hù)對冷卻塔產(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)機進(jìn)排氣噪聲;
2)淋水噪聲;
3)風(fēng)機減速器和電動(dòng)機噪聲;
4)冷卻塔水泵、配管和閥門(mén)噪聲。
聲源屬性:噪聲源為落水區下的巨大圓形水面,為塔內冷卻落水對池水的大面積連續的液體間撞擊產(chǎn)生的穩態(tài)水噪聲;是機械噪聲、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: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(xiàn);峰值位于4000Hz左右。
聲速:c=340m/s。
波長(cháng):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)機噪音:聲波長(cháng),穿透能力強,聲音衰減不明顯,治理困難。
空氣在冷卻塔頂導流管內產(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。的強度與落水速度的平方成正比。測量的結果表明落水的A聲級噪聲達到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(zhù)能量分布的擴大而衰減的規律,其“點(diǎn)聲源" 的距離衰減規律為距離每增加一倍聲能衰減 6dB。用公式表達即為: L1-L2= 20 lg(r2/r1)
式中:L1,L2——離聲源邊緣由近及遠二個(gè)測點(diǎn)的聲級值,dB;
r2/r1——遠、近二個(gè)測點(diǎn)分別到聲源邊緣的距離之比。
當 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
根據已有距離衰減實(shí)測資料,分析各起始位置d(視進(jìn)風(fēng)口為聲源邊緣)的規律可知,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),設在離塔(以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn))12 m以外的噪聲測點(diǎn)基本上都可將冷卻塔視為“點(diǎn)聲源"
如按“點(diǎn)聲源"的距離衰減規律即距離每增加一倍聲能衰減 6dB計,則50m處的聲級應分別為 65.7及 71.ldB(A):100 m處的聲級應分別為 59.7及65.ldB(A);200 m處的聲級應分別為53.7 及 59.ldB(A),220 m處的聲級用公式推算則應分別為52.9及58.3 dB(A)。這就是噪聲影響范圍(力度)的大致評估,它包含了目前常見(jiàn)的各類(lèi)大小塔型范圍。借助此法,我們便可根據 10-25 m處(各塔與其塔型大小相應的“點(diǎn)聲源"起始位置)以遠測點(diǎn)實(shí)測所得聲級,評估各種塔型(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、透射和繞射三種現象。聲屏障就是在聲源與受聲點(diǎn)之間插入一個(gè)設施,用以隔斷并吸收聲源到達受聲點(diǎn)的直達聲波,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受聲點(diǎn),達到減輕受聲點(diǎn)的噪聲影響、取得降噪效果的目的。
風(fēng)機低頻噪音治理:
消聲器選擇重要,一般消聲器對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,所以一般選擇阻抗復合式消聲器。
阻抗復合消聲器是指將聲吸收和聲反射恰當地組合起來(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,但要合理設計,及設計時(shí)要綜合考慮散熱性能和動(dòng)力性能。結構不合理就達不到降噪目的,流阻太大會(huì )影響冷卻塔工作,降低制冷能力:動(dòng)力性能設計不好也會(huì )增加阻力,甚至會(huì )產(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
聲導流片法(消聲彎頭)
消聲導流片法及特點(diǎn)在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口安裝消聲導流片,通過(guò)消聲導流片的消聲作用,來(lái)減少冷卻塔噪聲對外界的影響 ,也稱(chēng)為消聲器法。理論及試驗表明其降噪量可以達到35dB(A),甚至更高;在降噪量15—2OdB(A)時(shí),與聲屏障造價(jià)相當,在20dB(A)以上降噪量時(shí)是 可選方案;結構緊湊,不占建筑物額外場(chǎng)地,基本無(wú)須維護 。
消聲導流片法(消聲彎頭)
隔聲屏障一般設計為距冷卻塔進(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(zhù)聲波繞射問(wèn)題,在聲影區范圍內降噪量較好,繞射區和聲亮區降噪效果較差,因此實(shí)際工程上很難將其影響區內噪聲降低20dB(A);對通風(fēng)影響不大,維護比較簡(jiǎn)單;建設聲屏障的技術(shù)要求不高,但對結構要求相當高,并且投資成本隨著(zhù)高度的增加成倍增加;