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1 冷卻塔的噪聲源

冷卻塔的噪聲源來自多個(gè)方面，主要包括機(jī)械通風(fēng)的風(fēng)機(jī)噪聲、循環(huán)水產(chǎn)生的落水噪聲、共振引起的塔體噪聲等，采用普通的減振降噪措施往往難以取得較為理想的效果[1]。

1.1 冷卻塔風(fēng)機(jī)噪聲

冷卻塔風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的5 Hz的低頻振動(dòng)和固體傳聲較難消除，對(duì)一些有較高聲環(huán)境要求的房間，其產(chǎn)生的低頻固體傳聲反而有放大的情況發(fā)生，嚴(yán)重影響房間實(shí)際的使用；塔頂安裝的排風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒往往也是敞開式的，隔聲降噪措施相對(duì)其他部位薄弱許多，其本身與風(fēng)機(jī)極易產(chǎn)生共振，因此除對(duì)建筑相鄰室內(nèi)環(huán)境造成一定聲污染外，對(duì)周邊住宅區(qū)也會(huì)產(chǎn)生一定影響[2]。

1.2 冷卻塔落水噪聲

冷卻塔的循環(huán)水自上而下，滲過填料層后到落水槽途中產(chǎn)生的噪聲，其強(qiáng)度與水流速度的平方成正比，與撞擊水面時(shí)間的四次方成反比。因此，治理此類噪聲的途徑主要是降低冷卻塔內(nèi)循環(huán)水的下落高度和延長循環(huán)水撞擊水面的持續(xù)時(shí)間，目前比較主流的降噪措施是通過加裝透水消聲墊[3]。

1.3 冷卻塔塔體噪聲

此類噪聲主要是由于風(fēng)機(jī)設(shè)備不平穩(wěn)、塔體與風(fēng)機(jī)支架之間未采取相應(yīng)減振措施導(dǎo)致冷卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振，從而激發(fā)了風(fēng)機(jī)與冷卻塔之間的剛性振動(dòng)傳遞，導(dǎo)致塔體表面的振動(dòng)輻射噪聲[4]。

2 冷卻塔噪聲源治理措施

2.1 冷卻塔風(fēng)機(jī)噪聲治理

針對(duì)此類低頻干擾，冷卻塔基礎(chǔ)隔振的隔振器使用固有頻率應(yīng)在1.6 Hz左右，且單個(gè)載荷為1 000～35 000 N（阻尼比≥0.04）的機(jī)械型彈簧減振器。該類產(chǎn)品有易安裝、適用性強(qiáng)、被隔振設(shè)備運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定等優(yōu)良特點(diǎn)[5]。當(dāng)減振器安裝時(shí)，應(yīng)提醒施工人員控制其限位裝置，避免當(dāng)冷卻塔負(fù)載較小時(shí)，隔振器由于質(zhì)量減輕而往上頂升造成管道及連接件的損壞；通過在冷卻塔周圍加裝額外的隔聲屏來治理塔頂?shù)呐棚L(fēng)機(jī)噪聲屬于較為經(jīng)濟(jì)的方法，隔聲屏的主要材質(zhì)為Fc板，內(nèi)側(cè)涂有防振阻尼并挑選符合要求的防水吸聲層，并通過以下公式進(jìn)行復(fù)核計(jì)算：

式中：R——隔聲量，dB；

m——隔聲壁面密度，kg/m2；

f——噪聲入射頻率，Hz。

隔聲屏形狀應(yīng)該盡量貼合塔頂風(fēng)機(jī)風(fēng)筒形狀，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際空間，設(shè)計(jì)成既能最大限度降低噪聲，又能減輕噪聲向周邊輻射的結(jié)構(gòu)。

2.2 冷卻塔落水噪聲治理

為避免循環(huán)水局部形成水柱而增加噪聲強(qiáng)度，首先通過檢查冷卻塔內(nèi)噴淋頭及涂料層中是否存在損壞、變形的部分，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)更換和調(diào)整，其次在冷卻塔循環(huán)水至落水槽途中，應(yīng)使其得到一個(gè)充分的消能過程（如水流經(jīng)斜面擦貼、灑落等），從而對(duì)整個(gè)落水過程進(jìn)行降噪。此外，在滿足實(shí)際運(yùn)行及安全要求的同時(shí)，酌情減少冷卻塔外循環(huán)水泵啟動(dòng)數(shù)也可起到降低噪聲強(qiáng)度的作用[6]。

2.3 冷卻塔塔體噪聲

1）通過對(duì)齒輪變速箱、風(fēng)機(jī)外殼等是否松動(dòng)進(jìn)行排查，摸清發(fā)聲物體表面媒質(zhì)，更換質(zhì)量不佳或不符要求的設(shè)備及部件，盡可能避免共振及降低塔內(nèi)一些敏感部件對(duì)外在因素的響應(yīng)，平時(shí)加強(qiáng)機(jī)械設(shè)施維護(hù)，如增加潤滑等，降低設(shè)備內(nèi)部阻力以達(dá)到冷卻塔減振降噪的目的。

2）冷卻塔進(jìn)出口管道可根據(jù)管道通徑、工作壓力選用橡膠撓性接管或不銹鋼金屬軟管，對(duì)管道進(jìn)行隔振降噪和位移補(bǔ)償。管道上設(shè)置管道彈性托架及管夾隔振器，可有效避免通過管道、支撐、穿墻等形式的振動(dòng)傳遞。

3）根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況制作隔聲屏，在控制冷卻塔噪聲對(duì)周邊環(huán)境污染的同時(shí)，避免了設(shè)備在室外受到陽光直射，其頂部的遮擋板也能起到了遮擋雨水的作用，制作精美的隔聲屏更能起到裝飾作用。

3 工程實(shí)例分析

上海海光大廈16樓頂安裝了2臺(tái)冷卻塔，樓下是辦公及會(huì)議中心，冷卻塔振動(dòng)噪聲對(duì)樓下室內(nèi)有所影響，為此進(jìn)行了隔振降噪改造，安裝了撓度為100 mm、固有頻率為1.6 Hz的彈簧減振器，并對(duì)改造前后的噪聲值進(jìn)行了測試、對(duì)比。每臺(tái)冷卻塔運(yùn)行質(zhì)量12 000 kg，冷卻塔下部設(shè)有20個(gè)支撐點(diǎn)，可安裝20個(gè)減振器，單個(gè)減振器承載W=600 kg。選用DT3-600型彈簧隔振器（圖1），額定工作載荷600 kg（極限載荷900 kg），剛度k=6 kg/mm，隔振器高度331 mm。

圖1 DT3-600型彈簧隔振器

減振器的隔振效率計(jì)算如下：

冷卻塔干擾頻率f=5 Hz，隔振器壓縮變形量δ=W/k=600/6=100 mm，則隔振器固有頻率f0=1.58 Hz，頻率比λ=f/f0=3.17，阻尼比D=0.04，則傳遞率η=0.114；

故隔振效率T=（1-η）×100%=88.6%，隔聲系數(shù)（衰減量）N=20 lg（1/η）=18.9 dB。

設(shè)備系統(tǒng)振動(dòng)速度按下式計(jì)算：

式中：V——設(shè)備振動(dòng)速度，mm/s；

R0——擾力，R0=1.1×10-5×m×r0×n2=1.2 kN；

m——旋轉(zhuǎn)部件質(zhì)量，kg；

r0——當(dāng)量偏心距，mm；

n——轉(zhuǎn)速，r/min；

Σk——隔振器總剛度，Σk=1 176 N/mm。

根據(jù)計(jì)算，改造后冷卻塔的理論隔振效率達(dá)到88.6%，設(shè)備系統(tǒng)振動(dòng)速度為3.65 mm/s。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，普通設(shè)備減振后機(jī)械的允許振動(dòng)應(yīng)小于10 mm/s，故改造后的設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)要求（圖2）。

圖2 治理前后對(duì)比曲線示意

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建筑物的不斷涌現(xiàn)，冷卻塔的功率早已今非昔比，其噪聲對(duì)周圍環(huán)境的干擾也日趨嚴(yán)重[7,8]。本文主要列舉了冷卻塔風(fēng)機(jī)噪聲、循環(huán)水噪聲、塔體共振噪聲的一些經(jīng)濟(jì)減噪措施，通過這些措施，不僅減輕了冷卻塔周圍環(huán)境的污染，更降低了冷卻塔內(nèi)部機(jī)械磨損，使其運(yùn)行更加平穩(wěn)，間接提升了冷卻塔的使用壽命。

通過分析海光大廈治理冷卻塔噪聲的案例，并根據(jù)整改前后的測試數(shù)據(jù)對(duì)比，證明了選擇正確合適減振器的重要性。在冷卻塔整治后，16樓客房內(nèi)噪聲值達(dá)到了國家最新頒布的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求（GB 22337—2008），并經(jīng)現(xiàn)場感受，證實(shí)已消除了原有的低頻固體傳聲，為業(yè)主創(chuàng)造了一個(gè)寧靜的環(huán)境。