劉睿迪　王健　劉歡　劉旭旭　朱斌

摘 要： 文章對某公司的汽輪機(jī)組噪聲進(jìn)行分析，根據(jù)所測噪聲信號，對其頻譜加以分析，判斷產(chǎn)生噪聲的主要頻率。同時(shí)對現(xiàn)場的噪聲聲源和傳播路徑進(jìn)行檢測分析，并從吸聲和隔聲兩個(gè)方面闡述阻斷聲音傳播的噪聲治理方案，使降噪達(dá)到理想效果。結(jié)果證明，此方案是一套有效的控制措施，降噪效果顯著，完全滿足國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為其他汽輪機(jī)組的噪聲處理提供參考。

關(guān)鍵詞： 汽輪機(jī) 噪聲特性 降低噪聲

1.現(xiàn)狀分析

某廠為了處理污水啟動(dòng)此項(xiàng)工程，但是在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)隨著鍋爐流量、壓力、溫度等參數(shù)的提高，排汽噪聲也大大增加，汽輪機(jī)的噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的生產(chǎn)車間及作業(yè)場所低于90dB的指標(biāo)，成為廠內(nèi)最大的噪聲源。

對汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，能夠?qū)撛诠收线M(jìn)行早期檢測和預(yù)報(bào)。在對汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測時(shí)，一般是通過振動(dòng)信號檢測汽輪機(jī)的早期故障。由于各種復(fù)雜因素的影響，振動(dòng)信號中一般都含有大量噪聲，因此在進(jìn)行故障分析之前必須進(jìn)行信號消噪處理。

汽輪機(jī)組在結(jié)構(gòu)上具有層次性。可根據(jù)機(jī)組的層次結(jié)構(gòu)對機(jī)組實(shí)施狀態(tài)綜合評價(jià)。在建立起機(jī)組狀態(tài)評價(jià)的層次結(jié)構(gòu)模型后，機(jī)組的狀態(tài)評價(jià)過程由部件級到子子系統(tǒng)級再到子系統(tǒng)級，然后是機(jī)組級。整個(gè)機(jī)組的狀態(tài)評價(jià)過程是從“部件級”開始的，完成“部件級”評價(jià)后，進(jìn)入“子子系統(tǒng)級”評價(jià)；完成所有的“子子系統(tǒng)級”評價(jià)后，進(jìn)入“子系統(tǒng)級”評價(jià)；完成全部的“子系統(tǒng)級”評價(jià)后，進(jìn)入“機(jī)組級”狀態(tài)評價(jià)。利用機(jī)組的層次結(jié)構(gòu)模型可實(shí)現(xiàn)對機(jī)組狀態(tài)的準(zhǔn)確評價(jià)。在對任何一個(gè)級別進(jìn)行狀態(tài)評價(jià)時(shí)，都要借助適當(dāng)?shù)脑u價(jià)數(shù)學(xué)模型，下面對典型的評價(jià)模型進(jìn)行論述。

2.噪聲測量和分析

兩汽輪機(jī)組在機(jī)房內(nèi)輪換工作，對工作狀態(tài)下的汽輪機(jī)組進(jìn)行測量，用噪聲測試儀測量距離機(jī)器測點(diǎn)為1米的多次平均聲壓值。操作室和工人休息室距離汽輪機(jī)組約6米，室內(nèi)設(shè)有電話，經(jīng)過測量室內(nèi)噪聲聲壓級為81dB。《工業(yè)企業(yè)廠區(qū)各類地點(diǎn)噪聲標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，生產(chǎn)車間及作業(yè)場所噪聲限制值為90dB，高噪聲車間設(shè)置的值班室、觀察室、休息室有電話通訊要求時(shí)噪聲限制值為70dB。車間內(nèi)噪聲聲壓級平均值達(dá)到109dB，最大值達(dá)到116dB，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

對采集的噪聲信號進(jìn)行頻譜分析，汽輪機(jī)組的噪聲頻帶很寬，包括低、中、高頻，各頻率的聲壓級都很高，中低頻部分，聲壓級上下變化不大，大體保持在85至90dB之間，高頻部分變化較大，聲壓級最大值已經(jīng)接近120dB。選用A計(jì)權(quán)聲壓級對汽輪機(jī)組的噪聲進(jìn)行評價(jià)。A計(jì)權(quán)聲壓級是噪聲控制工程中常用的評價(jià)方法，能夠比較確切地反映人耳聲音強(qiáng)度和頻率的聽力感受，用于不隨時(shí)間而起伏變化的連續(xù)穩(wěn)態(tài)噪聲。通過修正A計(jì)權(quán)系數(shù)，低頻部分平均聲壓級接近85dB，中頻部分平均聲壓級接近90dB，高頻部分平均聲壓級接近120dB，從而得出噪聲的主要成分是中高頻部分。

3.吸聲隔聲結(jié)構(gòu)選定及隔聲量計(jì)算

消噪的方法主要有硬件濾波和軟件濾波兩種方法。硬件濾波主要是設(shè)計(jì)一些濾波器電路，以濾除信號中的噪聲頻率成分，軟件濾波是在程序中設(shè)計(jì)一些數(shù)字濾波器，通常都是基于Fourier變換原理的一些方法，如FFT分析，倒譜分析，短時(shí)Fourier分析，Wigner分布，等等。在汽輪機(jī)振動(dòng)的各種早期故障表現(xiàn)在振動(dòng)信號中，很大一部分是非穩(wěn)態(tài)的或突的弱信號，無論是采用硬件濾波還是采用基于Fourier變換的軟件濾波方法，其結(jié)果必然是在降低噪聲的同時(shí)展寬波形，平滑甚至可能抹去信號中包含故障特征的弱突變信息。

軟件消噪的另一種方法是利用信號的小波分解或小波包分解的非線性降噪。小波分解消噪法是通過浮動(dòng)閾值將大部分噪聲及接近噪聲強(qiáng)度的小波系數(shù)均視為零而舍去，其效果類似于將信號原有的能量壓縮或集中到少數(shù)幾個(gè)大振幅的小波系數(shù)上。小波包分解消噪法則是對小波分解中所得到的高頻部分再繼續(xù)細(xì)分為一些子頻帶，并且每個(gè)子頻帶提取各自的閾值，因此具有更精細(xì)的消噪能力。在用一維小波進(jìn)行信號的消噪處理中，最重要的就是閾值選取的原則和閾值量化的標(biāo)準(zhǔn)。對于消噪閾值的選取，筆者提出一種以小波包能量為基礎(chǔ)，以原始信號與降噪后信號之間的均方誤差（MSE）極小化為目標(biāo)的基于小波包的降噪算法，并與傳統(tǒng)的Donoho的硬閾值降噪算法加以比較。

罩板和阻尼層通常存在隔聲罩的外部，為了達(dá)到理想的降噪效果，我們沒有使用普通的罩板加阻尼層的結(jié)構(gòu)，而是把這—層換成專利技術(shù)，阻尼隔聲板，其優(yōu)點(diǎn)是在達(dá)到同等隔聲量的情況下，阻尼隔聲板比普通的結(jié)構(gòu)，如鋼板加阻尼漆的重量要輕，價(jià)格也便宜。

4.治理后效果

在噪聲治理過后，降噪效果非常明顯，經(jīng)過在廠內(nèi)實(shí)地測量，汽輪機(jī)房內(nèi)平均聲壓級降到79.9dB，符合工業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)。隔聲罩內(nèi)噪聲得到有效控制，平均聲壓級100dB?？刂剖以肼暺骄晧杭壪陆档?9dB，均達(dá)到《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

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