PDF《火电厂噪声治理分析》

收稿日期: 2008- 09-

16 ;

修改日期: 2008- 10-

20 作者简介: 万书亭 ( 1970- ), 男, 山西省长 治市人, 博士, 副教授, 从 事电厂设备状态监测与故障诊断技术研究.

E m ai: l heyuling1 @ 163. com 文章编号:

1006 1355( 2009)

03 0144

04 火电厂噪声治理分析 万书亭, 何玉灵, 于海龙 (华北电力大学 机械工程系, 河北保定 071003) 摘要: 结合电力发展趋势指出火电厂噪声治理的必要性, 分析火电厂存在的主要噪声声源及其频带分布, 分别从噪声声源与传播途径两个方面对火电厂的噪声治理方案进行总结分析, 并给出某火电厂

0 m 层与

8 m 层的 噪声治理实例, 最后提出火电厂噪声治理几个应注意的问题. 关键词: 声学;

火电厂;

噪声治理;

隔声罩;

消声器 中图分类号: TM621 文献标识码: A Analysis of Noise Reduction in Power P lant WAN Shu ting, HE Yu ling, YU H ai long ( Depart ment ofM echan ical Engineering, N orth Ch ina E lectric Pow erU niversity , BaodingH ebei

071003 , Ch ina) Abstract : The necessity of noise reduction in power p lant is elaborated . The main noise sources and its frequency band d istribution in pow er plants are analyzed . Then , noise control schemes are su m m arized in tw o aspects: the noise sources and noise transm ission paths. An example of noise control in the ground floor and

8 meter floor of a pow er p lant is provided . F inally , several i mportant issues for noise reduction in pow er p lants are proposed . Key words : acoustics ;

pow er p lan;

t noise reduction;

sound enclosure ;

silencer 随着现代工业的发展, 各种机器功率容量越来 越大, 转速也越来越高, 噪声的治理问题也显得越 来越突出.仅以火力发电厂为例, 主流发电机单机 容量从最初的 5万千瓦发展到了现在的 60万千瓦, 电厂汽机、 电机、 励磁机、 磨煤机以及各种水泵等产 生的噪声危害也愈显明显. 文献 [ 1]系统介绍了噪声的声学原理及以噪声 控制所通用的各种技术方法;

文献 [ 2- 5]针对电厂 各主要辅机: 钢球磨煤机、 风机、 除灰空压机以及给 水泵的噪声进行了减噪研究;

文献 [

6 , 7]对电机噪 声的产生原因进行了分析并提出了相应的检修注 意事项及设计改进措施;

文献 [ 8- 11]则针对现有 火电厂的噪声源进行了总体分析并提出了各种减 噪措施.本文将在参考以上文献的基础上进一步 对火电厂噪声治理的相关问题进行分析研究.

1 火电厂噪声治理的必要性 近年来, 噪声已被列为国际公认的社会公害之 一, 噪声会使人烦燥不安, 使人血压升高, 损坏心血 管系统, 强烈的噪声不仅使人的听觉器官受损, 而 且将会使金属结构产生疲劳破坏, 严重的甚至可能 导致导弹和航天飞机的发射失败 [ 1] .电厂噪声属 于强噪声, 其噪声值最大可达 110-

120 dB, 甚至达

140 dB . 事实证明, 与国家颁布的 工业企业噪声卫生 标准 相比较, 大多数火电厂所产生的噪声值都与 国家所规定的标准 (老厂房不高于

90 dB, 新厂房不 高于

85 dB)存在着一定的差距, 长期在电厂工作的 职工都不同程度地存在着! 听阈声压漂移?的现象. 火电厂噪声的危害已不容忽视, 特别是随着电厂单 机容量的增大, 火电厂噪声的危害已越来越明显, 对火电厂的噪声进行治理在当前倡导绿色环保的 噪声与振动控制第3期 2009年 6月

145 社会背景下已具备必然性.

2 火电厂噪声治理对象 火电厂的噪声频率范围较宽, 可以从低频的 31.

5 H z一直延续到高频的

8 000 H z [

4 -

7 ] .火电厂 的噪声源主要来自三个方面, 一是汽轮发电机组, 包括汽轮机、 发电机、 励磁机;

一是电厂辅机, 主要 包括磨煤机、 风机、 除灰空压机以及各类水泵等;

还 有就是电厂锅炉等压力容器的高压喷射汽流.

2 .

1 汽轮发电机组 汽轮发电机组部分的噪声种类同时囊括了空 气动力性噪声 (汽轮机及氢冷气流 )、 机械噪声 (机 组的结构振动 )和电磁噪声 (励磁机 )三大类.其中, 汽轮机噪声值可达 85-

90 dB, 此部分主要为高 压蒸汽喷射冲击叶片等所引发的机械噪声, 也有汽 流的空气动力性噪声;

发电机噪声值可达

95 dB 左右, 此部分主要为发电机定转子振动所产生的机械 噪声;

励磁机的噪声值可达

90 -

108 dB, 其中在碳 刷、 滑环部位处将出现噪声最大值

108 dB, 此部分噪 声主要为电磁噪声, 主要以

1 500 H z左右的中频噪 声为主, 这部分噪声显得尤其刺耳, 汽轮发电机组 中这部分噪声对人的伤害最大.

2 .

2 辅机 辅机当中若论噪声强度, 球磨机则为罪魁祸 首, 其噪声值基本都在 110-

120 dB 之间, 对人的听 觉损害最大.其噪声的主要来源为钢球与钢球、 钢 球与钢瓦之间的碰撞.磨煤机噪声具有宽频带特 征, 低频、 中频及高频声压级均较高, 从200-

5 000 H z的声级都在

90 dB 以上, 在80 dB以上的频带更 宽, 以630-

3 150 H z为最大频率响应范围 [ 2] . 其次是风机和除灰空压机, 风机的噪声值可达 110-

115 dB, 其频率范围可从

125 H z一直延续到

4 k H z , 其中噪声最大值位于

1 kHz处, 其值为

115 dB 左右, 其次为

500 Hz和125 Hz处, 其噪声值约为

103 dB 左右.除灰空压机的噪声值一般可达 95-

100 dB, 同样也具有宽频带特征, 其噪声频率可从 31.

5 H z一直延续到

8 KH z , 这当中以

1 KHz附近频 率的噪声值最大, 接近

100 dB, 其次为

1 K -

2 KHz 以及

500 -

1 KH z 频段, 其噪 声值 都在90 dB 左右 [ 4] . 火电厂给水泵等的噪声值可达 89-

102 dB, 其 频率范围可从

60 H z一直延续到

8 000 Hz, 其中在 频率为

1 225 Hz处噪声达到最大值 [ 5] .

2 .

3 高压汽流 火力发电厂的锅炉超压排汽, 安全阀排汽, 吹 扫蒸汽管道排汽等都具有压力高, 流量大的特点. 这些设备排汽时将喷出高温高压汽流, 产生的噪声 属高频噪声, 突发性强, 危害极大.锅炉排汽放空 时其噪声声压值可达

140 dB [ 1] , 由排汽口喷射出来 的高速汽流噪声峰值出现在 1-

2 k H z .

3 火电厂噪声治理方法 噪声属于物理性污染, 与水污染和大气污染所 不同, 是具有一定的能量的无形污染.噪声治理可 从噪声源、 噪声传播途径以及噪声接收者三个方面 来进行治理.火电厂的噪声治理主要面向前面两 者, 尤以传播途径治理为重.

3 .

1 噪声源治理 在噪声源治理这方面的主要手段是改进风机、 水泵、 发电机等设备的结构参数设计同时尽量提高 设备的安装精度, 以避免设备在工作状态下产生结 构共振, 减小撞击及振动量. 对发电机而言, 实践证明, 电磁振动和电磁噪 声与转子在定子内有偏心引起气隙偏心有关, 与定 子配线质量有关.所以在制造安装时保证转子表 面的圆轴度, 保证定转子之间的同心度以及保证定 子配线质量的稳固可靠对于发电机电磁噪声的治 理具有重要意义.而对于发电机的机械噪声, 提高 电刷滑环的制造精度, 合理设计冷却风扇外径以及 叶片数目, 对叶片进行圆角过渡, 尽量将垂直于风 道的障碍物做成流线型可有效降低发电机的机械 噪声 [ 6- 7] . 对钢球磨煤机而言, 结构设计方面主要为衬板 的螺旋线布置;

采用橡胶衬板或复合衬板结构;

筒 体内壁与衬板之间加装功能衬垫;

采用组合式自紧 固无螺栓衬板;

采用磁性衬板;

采用多面体菱形钢 制研磨体等, 后者可使钢球与钢球、 钢球与钢瓦之 间撞击而产生的机械噪声降低, 降噪值可达 10dB 左右. 对风机而言, 选择正确的蜗舌相对间隙及蜗舌 半径以及对蜗壳、 叶轮的模态振型、 模态频率进行 计算、 仿真及测试, 避免与旋转频率及其谐波耦合 是降低风机旋转噪声简单可行的方法 [ 3] .对于水 泵而言, 更改蜗舌的结构形状可使水泵的噪声值降 低6- 12dB [

5 ] .

3 .

2 传播途径治理 所谓传播途径治理就是采用吸声、 消声、 隔声 等各种措施使噪声在传播的过程中得到衰减或阻 隔, 使之到达人耳的最终声压降低到人们所能承受 的范围. 火电厂噪声治理分析 对于汽轮发电机组, 其采用的降噪措施主要是 以隔声罩为主, 并在进出风口配置消声器, 这种处 理措施可使汽轮发电机组的噪声声压级平均降低 十几 dB. 对于钢球磨煤机, 采用的最多的也是隔声罩, 钢球磨煤机的隔声罩有固定式和活动式两种.另 外还有采用隔声套的方法, 球磨机隔声套降噪是利 用多层耐热、 吸声隔声、 阻尼材料组合在一起, 将球 磨机筒体紧紧地捆箍起来, 与筒体一起旋转.球磨 机筒体隔声套的结构采取分块拼装捆扎方法, 将筒 体沿轴向和周向分段, 总共由若干块隔声、 吸声、 隔振、 阻尼板块组成, 板块之间用翻边铁件及螺栓联 接.球磨机筒体运转时产生的冲击性噪声, 经阻尼 材料的内耗衰减和吸声材料的吸隔作用, 从而达到 降噪的目的.但这种降噪方式由于隔声套结构的 刚性连接存在着声桥效应, 而且存在密封缝漏声, 要求结构牢固, 否则运行一定时间后, 结构易发生 松动而影响降噪效果 [ 2] .作者认为, 可在现有方法 基础上在衬板与筒体之间设置空气层并加装弹簧 减振或吸声材料来进一步降噪. 对于空压机、 风机等以空气动力性噪声为主的 噪声源采用的最多的是消声器降噪的方法, 采用的 较多的是阻式消声器 (片式 )或阻抗复合式消声器, 通常也对除灰空压机房进行消声、 吸声等综合治 理, 以将噪声控制在许可范围之内.

3 .

3 治理实例 根据上述火电厂噪声治理方法, 对大连某火电 厂厂房内

0 m 层与

8 m 层内的噪声进行治理, 该厂 噪声频率带大多集中在 400-

1 500 H z , 其具体的噪 声分布情况如图 1所示. 图1某火电厂噪声分布示意图 对于

0 m层的给水泵, 采用隔声罩来进行降噪, 而对于

8 m层的发电机组而言, 则对高压缸 - 中压 缸、 主励磁机 - 副励磁机处安装隔声罩, 隔声罩右 下方进冷风, 左上方排出热风, 在对应的进风口与 出风口处均加装消声器;

考虑到运行检修的方便 性, 对低压缸 - 发电机处增设移动式隔声屏, 并在

8 m层顶壁加装吸声材料, 具体布置如图 2所示. 图2某火电厂噪声治理方案示意图 图 2中隔声罩下方箭头表示冷却风进风方向, 隔声罩上方箭头表示热风排风方向.经过本方案 进行噪声治理以后,

0 m 层噪声平均下降了 7-

10 dB ,

8 m 层噪声平均值约为

85 dB, 平均下降了 5-

6 dB.根据国标标准, 新厂房噪声不得高于

85 dB, 治理后应采用 N80曲线对治理结果进行评估, 具体 评估曲线如图 3所示. 图3某火电厂噪声治理评估曲线 由图 3可以看出, 经过治理以后, 中低频段的噪 声值已经完全控制在 N80曲线以下, 高频段仍有部 分在 N80曲线以上, 综合治噪取得了一定效果.

4 火电厂噪声治理需要注意的问题 由于火电厂具备自己的行业生产特点, 故在对 其进行噪声治理时应根据实际的限制和条件情况 来进行, 结合作者的治理经验, 归纳起来, 应主要注 意以下几点: ( 1) 在对火电厂高压锅炉等的汽流噪声进行 治理前应首先考虑这些高压容器的排气放空方向 是否得当, 应当利用高频声源指向特性强的特点使 排汽口尽量朝向天空或朝向野外, 这将比朝向生活 区排放减小

10 dB 以上的噪声值;

( 2) 火电厂噪声具有宽频带特征, 故在治理降 低峰值噪声时应考虑宽频特性, 进行吸、 隔、 阻尼减 振等综合措施的治理.以钢球磨煤机为例, 无论是 噪声与振动控制第3期 2009年 6月

147 隔声罩还是隔声套其具体结构设计都应根据测得 的噪声频谱特性选取吸声、 隔声、 隔振、 阻尼材料种 类, 并通过计算确定钢板和吸声材料的厚度;

( 3) 汽轮发电机组........