劉歡　王健　李金鳳　童炳善　侯勇　段家鑫　周勃

(1.沈陽化工大學(xué)　沈陽 110142；　2.沈陽工業(yè)大學(xué)　沈陽 110870)

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冷卻塔的噪聲特性與控制*

劉歡1王健1李金鳳1童炳善1侯勇1段家鑫1周勃2

(1.沈陽化工大學(xué)沈陽 110142；2.沈陽工業(yè)大學(xué)沈陽 110870)

摘要以某小區(qū)冷卻塔的噪聲治理為例，通過對其噪聲數(shù)據(jù)的測量，詳細(xì)分析了冷卻塔噪聲的主要來源和特性，并從消聲、吸聲、隔聲等方面闡述了一種實用的控制措施。結(jié)果表明，此方案不僅降噪效果明顯，而且能夠完全滿足設(shè)備所需通風(fēng)量和溫度的要求，在工程實際過程中取得了良好的降噪效果。

關(guān)鍵詞冷卻塔噪聲控制消聲器

0引言

某工程位于沈陽市某小區(qū)，現(xiàn)有16棟高層住宅、近2 000 m2的高品位社區(qū)商業(yè)中心以及綠地景觀等相應(yīng)配套設(shè)施。該園區(qū)內(nèi)部有兩座冷卻塔，冷卻塔在正常運行過程中，產(chǎn)生較高的噪聲，影響附近居民正常休息。該冷卻塔為逆流式，逆流式冷卻塔具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、制冷效果好等優(yōu)點，而冷卻塔設(shè)備運行時產(chǎn)生的風(fēng)機(jī)噪聲、落水噪聲和結(jié)構(gòu)性噪聲對周圍環(huán)境造成較大影響。

本文通過對冷卻塔周圍測點的噪聲進(jìn)行實測，然后分析冷卻塔周圍測點噪聲頻率特性，通過分析的結(jié)果，找出主要的噪聲源，采用有效控制措施，提出了消聲、吸聲和隔聲三種方法相結(jié)合的噪聲控制方案，降噪效果顯著[1]。

1噪聲源特性分析

大樓前的空地上有兩臺逆流式冷卻塔，風(fēng)量為5 000 m3/min，揚程7 m，電機(jī)的功率24 kW[2]。

為了達(dá)到噪聲最優(yōu)控制的效果，測量裝置包括分辨率達(dá)到0.1 dB的臺灣生產(chǎn)的高精度TES-1350A聲級計，還有寬頻線性頻率可以達(dá)到4.2～22.4 kHz的丹麥生產(chǎn)的B&K 2250高精度噪聲頻譜分析儀

對冷卻塔風(fēng)機(jī)的導(dǎo)流口，及周圍的噪聲進(jìn)行實測。

兩臺冷卻塔分別用字母A和字母B表示，園區(qū)內(nèi)離冷卻塔最近的一號樓，在兩臺冷卻塔的東側(cè)，正對面。冷卻塔周圍各個測點離地面的垂直高度1.5 m，離冷卻塔水平距離為1 m。冷卻塔噪聲測點布置如圖1所示。經(jīng)過課題組人員對冷卻塔周圍1到11測點進(jìn)行實測，噪聲聲壓數(shù)據(jù)見表1，其中圖2為測點9的頻譜圖。從現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)中可以看出，在冷卻塔附近測點1到冷卻塔附近測點10(測點11為環(huán)境噪聲)的平均噪聲達(dá)到72.7 dB，同時，隨著距離的增加，噪聲的能量在衰減[3]。

圖1　冷卻塔噪聲測點布置圖

圖2　測點9的噪聲頻譜圖

2技術(shù)方案和降噪措施

通過以上噪聲源的分析，并結(jié)合工程現(xiàn)場狀況，本項目的治理目標(biāo)是控制冷卻塔風(fēng)機(jī)的低頻噪聲和落水噪聲[4]。圖3為冷卻塔降噪效果圖。首先，在冷卻塔風(fēng)機(jī)出風(fēng)口位置安裝阻性消聲器，這樣可以大大降低噪聲在空氣中的傳播。同時要保證該設(shè)備良好的散熱性，不能對該設(shè)備全封閉隔聲處理，因此，采用組合式聲屏障方式來緩解通風(fēng)散熱的問題，把聲屏障安裝在冷卻塔的外圍，采取半封閉隔聲處理，施工完畢后，經(jīng)過實測各測點噪聲值都在正常范圍內(nèi)[5]。

2.1大型防水消聲器設(shè)計

對測點的噪聲頻譜圖進(jìn)行分析，冷卻塔的風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的噪聲值較高，但是噪聲頻率值較低，屬于主要噪聲源，由于冷卻塔風(fēng)機(jī)噪聲頻率主要是低頻成分。因此，通過在冷卻塔風(fēng)機(jī)出口處安裝消聲器已達(dá)到降低低頻噪聲的目的。

圖3　冷卻塔降噪效果圖

折板式消聲器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，由三部分組成，從左到右的順序，依次是隔音材料，吸音材料和消音材料。如圖4所示消聲片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4　消聲片結(jié)構(gòu)示意圖

由一維理論公式推導(dǎo)，可得到片式消聲器的消聲量公式：

其中，gs，F(xiàn)，S三個參數(shù)假設(shè)與X坐標(biāo)無關(guān)，同時由于h>>a，所以推導(dǎo)出消聲量公式：

其中，ΔL為消聲器的消聲量，l為消聲器長度，a為通道寬度，A(α)消聲系數(shù)。

α為壁面垂直入射時的吸聲系數(shù)。

因此這個折板式消聲器消聲性能優(yōu)異，在冷卻塔風(fēng)機(jī)出口的位置安裝折板式消聲器[6]。

2.2組合式聲屏障設(shè)計

首先，保證該園區(qū)內(nèi)所有噪聲敏感點都處于聲屏障的聲影區(qū)范圍內(nèi)，從而獲得最優(yōu)的治理效果；其次，該聲屏障結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含了寬頻復(fù)合式阻尼的吸聲結(jié)構(gòu)，隔聲量大，隔聲效果良好，已申請專利，已經(jīng)在多個降噪工程中應(yīng)用，聲屏障示意圖如圖5所示，該聲屏障的吸聲特性曲線如圖6所示；最后，計算插入量的損失[7]。依據(jù)冷卻塔噪聲頻譜特性和噪聲治理的要求，計算出隔聲屏的頻帶隔聲量如表2。

圖5　聲屏障示意圖

圖6　聲屏障吸聲屏吸聲特性曲線

頻率/Hz隔聲量/dB平均值R12513.522.525011.350018.9100028.0200035.6315040.3

3結(jié)語

采用上述措施治理后，噪聲降低效果非常明顯，通過省級環(huán)評專家的現(xiàn)場監(jiān)測，在距該園區(qū)一號樓一樓窗外1 m處，實測白天和夜晚的噪聲值分別降至46.5 dB(A)和43.6 dB(A)，達(dá)到了城市居民環(huán)境噪聲的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，得到了園區(qū)物業(yè)公司和全體業(yè)主的充分認(rèn)可。實踐結(jié)果表明，該噪聲控制方案有效，適用范圍非常廣，包括其它一些大型機(jī)械設(shè)備的降噪都適用，可以作為降噪項目的參考。

參考文獻(xiàn)

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Noise Characteristic and Control of Cooling Tower

LIU Huan1WANG Jian1LI Jinfeng1TONG Bingshan1HOU Yong1DUAN Jiaxin1ZHOU Bo2

(1.ShenyangUniversityofChemicalTechnologyShenyang110142)

AbstractIn this paper, the noise control of a cooling tower for a residence area is taken as an example to analyze the main source and the characteristics of cooling tower noise based on data measuring and also a set of practical controlling measures are elaborated in aspects of sound elimination, sound absorption and sound insulation. The result shows that not only the effect of noise reduction in this scheme is evident, but also it can meet the requirements of the wind volume and temperature for the equipment. Perfect effects of noise reduction can be obtained in practical project.

Key Wordscooling towernoise controlmuffler

(收稿日期：2014-11-03)

作者簡介劉歡，男，1980年生，博士，講師，主要從事機(jī)械振動噪聲控制方向的教學(xué)和科研工作。

*基金項目：國家自然科學(xué)基金 (51005159)，遼寧省教育廳科學(xué)研究一般項目(L2014166)，2015年沈陽化工大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目”。