景長(zhǎng)青

水電站廠房的噪聲主要是由水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行而造成的。當(dāng)機(jī)組全部滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生高分貝噪音。人員如果長(zhǎng)期在高分貝場(chǎng)所下工作，就會(huì)造成聽力下降、神經(jīng)衰弱、甚至引起心臟血管傷害等各種疾病，嚴(yán)重影響了工作人員的身心健康。本文通過分析噪聲的來源，提出相對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單解決方法，減少噪音對(duì)人員的污染，提高設(shè)備的使用壽命。

1. 噪聲產(chǎn)生的原因

水輪發(fā)電機(jī)組的噪聲來源有多種，主要來源于空氣動(dòng)力噪聲、電磁噪聲、機(jī)械振動(dòng)，水力沖擊噪聲，以及氣蝕引起的噪聲。

空氣動(dòng)力噪聲的產(chǎn)生是由于氣體分子振動(dòng)引起的。當(dāng)氣流形成過程中遇到障礙物時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)渦流。當(dāng)氣流在風(fēng)道中遇到溝槽等阻礙物時(shí)，風(fēng)壓發(fā)生改變，使溝槽上形成周期性風(fēng)壓波動(dòng)，就會(huì)形成共鳴。當(dāng)發(fā)電機(jī)徑向通風(fēng)道上的氣流阻力出現(xiàn)周期性的壓力脈動(dòng)變化時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生共鳴。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子通風(fēng)溝內(nèi)將有大量空氣流動(dòng)，會(huì)發(fā)出一種與風(fēng)笛相似的尖銳噪聲。

電磁噪聲主要是定子諧波磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的徑向力所激發(fā)的噪聲。這種噪聲強(qiáng)度與發(fā)電機(jī)的負(fù)荷成正比。運(yùn)行時(shí)由于電磁、溫度和機(jī)械振動(dòng)的綜合作用，有時(shí)會(huì)引起鐵芯松動(dòng)，導(dǎo)致鐵芯扇張，發(fā)生顫振并形成噪聲源，同時(shí)又會(huì)降低鐵芯層間絕緣，造成局部磁場(chǎng)密度過高，引起鐵芯局部過熱，絕緣老化，反過來又會(huì)導(dǎo)致顫振加強(qiáng)，從而增加了噪聲強(qiáng)度。

機(jī)械振動(dòng)主要是由于水流經(jīng)過導(dǎo)葉，沖擊漿葉帶動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)而引起的徑向軸承振動(dòng)。通過振動(dòng)，表面運(yùn)動(dòng)形成聲源，產(chǎn)生機(jī)械噪音。當(dāng)軸承振動(dòng)過大時(shí)，不但降低軸承的使用壽命，還通過與發(fā)電機(jī)的連接振動(dòng)，引起基礎(chǔ)和外殼的振動(dòng)。

水力沖擊噪聲是高速水流通過管道、蝸殼和導(dǎo)葉，沖擊漿葉后，流經(jīng)尾水管而引起的一系列噪聲。水流經(jīng)過導(dǎo)葉時(shí)，由于每個(gè)活動(dòng)導(dǎo)葉的角度有微小的變化，在導(dǎo)葉附近形成一個(gè)小的紊流區(qū)，并產(chǎn)生一個(gè)交變力作用于導(dǎo)葉上，使其產(chǎn)生振動(dòng)。水流沖擊漿葉，流經(jīng)錐管和尾水管時(shí)，產(chǎn)生了復(fù)雜的尾流沖擊，并引起了尾水管振動(dòng)，形成了復(fù)雜的噪聲。尾水管的出口水流具有旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)補(bǔ)氣量偏小時(shí)，尾水管開始擺動(dòng)并在管壁上產(chǎn)生壓力脈動(dòng)。壓力脈動(dòng)振幅越大，產(chǎn)生的脈動(dòng)噪聲的強(qiáng)度越大。

而氣蝕是水輪機(jī)的又一個(gè)噪聲源。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的各個(gè)導(dǎo)流部件的流速和壓力不同時(shí)，若某點(diǎn)壓力低于當(dāng)時(shí)水溫下的氣化壓力時(shí)，該點(diǎn)的水發(fā)生沸騰現(xiàn)象，析出的氣體形成氣泡。在流體與導(dǎo)流部件表面氣泡急劇增大，到高壓區(qū)快速潰滅，形成強(qiáng)度很大、頻率較高的破裂聲。氣蝕包括翼型氣蝕、間隙氣蝕、局部氣蝕和空腔氣蝕。

2. 降低噪聲的處理辦法及防護(hù)措施

高分貝噪音對(duì)人體有強(qiáng)烈的傷害作用，因此從噪音產(chǎn)生的途徑，提出相應(yīng)減少噪音或減少對(duì)人體的傷害的辦法。

一是空氣動(dòng)力噪音，就需要設(shè)計(jì)人員改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使噪音減少到最低。在機(jī)組停運(yùn)時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行維護(hù)，清掃粉塵，保持通道的暢通。

二是電磁噪音的強(qiáng)度與發(fā)電機(jī)的有功、無功有關(guān)，為了減輕噪音，在設(shè)計(jì)上要將定子視為振動(dòng)的彈性環(huán)，以避開諧振現(xiàn)象為重點(diǎn)降低噪音。機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后就會(huì)引起鐵芯的輕微松動(dòng)，導(dǎo)致噪音加大，甚至影響設(shè)備的安全運(yùn)行。因此就需要運(yùn)行一定時(shí)間后進(jìn)行檢修維護(hù)。

三是機(jī)組振動(dòng)過大時(shí)，不但會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械噪聲，還會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的壽命，因此在檢修時(shí)，要做好上導(dǎo)瓦、水導(dǎo)瓦、和推力瓦的刮磨，調(diào)整好軸承的水平和各個(gè)槳葉的間隙，盡量減少軸承的過大振動(dòng)，使水輪機(jī)組平穩(wěn)的運(yùn)行。

四是水力沖擊是引起蝸殼和尾水管振動(dòng)的主要原因，要減少振動(dòng)，就要調(diào)整導(dǎo)葉的開口角度，使之盡量勻稱，減少紊流的產(chǎn)生，并設(shè)立自動(dòng)補(bǔ)氣閥，防止壓力脈動(dòng)的產(chǎn)生。

五是氣蝕是導(dǎo)流部件的一大殺手，不但產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使槳葉產(chǎn)生蜂窩，甚至形成大片凹坑，影響設(shè)備的出力和機(jī)組的平穩(wěn)，造成強(qiáng)烈的振動(dòng)。要防止、減少氣蝕的產(chǎn)生，可以采用以下4個(gè)步驟：第一，采用抗氣蝕材料，提高加工工藝；第二，改善葉片的翼型設(shè)計(jì)；第三，改善機(jī)組的運(yùn)行條件。第四，實(shí)現(xiàn)零氣蝕檢修。

在噪聲的防護(hù)措施上，除了在聲源上降低噪音，在傳播途徑和人員防護(hù)上也要采取措施。如在廠房頂部安裝吸音壁，降低聲源。在廠房和中控室之間，采用隔音材料，如隔音板、隔音玻璃、隔音門，建立隔音間。當(dāng)人員長(zhǎng)時(shí)間在充滿噪音的廠房工作時(shí)，就要做好防護(hù)工作，如帶上耳塞，防止噪音對(duì)人體的傷害。

3. 處理后的效果

通過對(duì)機(jī)組設(shè)備的維護(hù)檢修和對(duì)隔音間的處理，降低了水輪發(fā)電機(jī)組的噪音，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。經(jīng)過測(cè)量，中控室達(dá)到了兩類工業(yè)企業(yè)界GB12348-90標(biāo)準(zhǔn)。