邱剛

(山東電力建設(shè)第三工程公司，山東 青島 266100)

使用Sound PLAN進(jìn)行熱電廠噪聲預(yù)測實例分析

邱剛

(山東電力建設(shè)第三工程公司，山東 青島 266100)

當(dāng)前國際國內(nèi)投標(biāo)對噪聲要求越來越嚴(yán)格，能夠在投標(biāo)階段準(zhǔn)確地估算擬建項目降噪措施工程量顯得尤為重要。投標(biāo)方在投標(biāo)階段需要能夠進(jìn)行噪聲分布模擬，得出噪聲分布情況，并根據(jù)噪聲標(biāo)準(zhǔn)對噪聲源進(jìn)行分析，從而得出噪聲超標(biāo)原因及治理措施。根據(jù)投標(biāo)項目業(yè)主的噪聲要求，使用Sound PLAN軟件進(jìn)行噪聲模擬，得出了降噪方案。

熱電廠；噪聲模擬；噪聲源；噪聲分布；噪聲治理；應(yīng)用實例

1 項目概況

某項目機(jī)組配置4GT+ 4HRSG + 2ST(4套燃?xì)廨啓C(jī)+4套余熱鍋爐+2套蒸汽輪機(jī)),汽輪機(jī)采用海水直流凝汽器。該項目要求廠界處噪聲達(dá)到60 dB(A)，燃?xì)廨啓C(jī)露天布置，所有設(shè)備1 m外噪聲保證85 dB(A)。

該項目4套燃?xì)廨啓C(jī)(以下簡稱燃機(jī))+余熱鍋爐同軸布置，2臺蒸汽輪機(jī)布置在4套燃機(jī)的中間，機(jī)力冷卻塔分別布置成2組，在廠界北側(cè)沿廠界布置。廠區(qū)供電出線在廠區(qū)南側(cè)，其他建筑物分散在廠區(qū)內(nèi)布置。

2 項目噪聲源情況

該項目主要噪聲源為機(jī)力冷卻塔、循環(huán)泵房、汽機(jī)汽輪機(jī)房、燃機(jī)機(jī)組、主廠變壓器、空氣壓縮機(jī)機(jī)房(以下簡稱空壓機(jī)房)、天然氣調(diào)壓站等。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗，噪聲源輸入數(shù)值見表1。數(shù)據(jù)值為相應(yīng)設(shè)備(建筑物)外1 m處測得的數(shù)值，為1/ 1倍頻程聲壓級數(shù)值，該數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響預(yù)測結(jié)果。

表1 主要噪聲源數(shù)據(jù) dB

3 模型建立

Sound PLAN軟件可以直接導(dǎo)入項目總圖，在軟件中通過捕捉總圖中相應(yīng)建筑物的輪廓位置，進(jìn)而建立各個建筑物的三維模型，如環(huán)境建筑、發(fā)射聲源建筑及圍墻等。電廠環(huán)境建筑包括水工專業(yè)的水箱、倉庫、辦公樓等不發(fā)射聲源建筑；發(fā)射聲源建筑包括汽輪機(jī)房、空壓機(jī)房、機(jī)力冷卻塔、循環(huán)水泵房等。環(huán)境建筑可以阻擋和吸收噪聲，工業(yè)建筑可以發(fā)出噪聲，但同樣也可以吸收和阻擋噪聲。建模時要將每個構(gòu)筑物的尺寸在模型中建立出來，每個構(gòu)筑物都可能對噪聲分布和傳播產(chǎn)生影響。項目建立模型后效果圖如圖1所示。

圖1 Sound PLAN 軟件中建立的模型三維視圖

建立建筑模型后即對發(fā)射源建筑噪聲進(jìn)行賦值，輸入表1中數(shù)據(jù)。表1中的數(shù)據(jù)為1 m外的聲壓級，需要換算為聲源表面的聲功率級再給模型賦值。要根據(jù)噪聲源的具體位置進(jìn)行賦值，盡可能與實際情況相符。每個建筑物的聲源分布情況各有特點，要掌握一個舍小取大的原則，對區(qū)域噪聲貢獻(xiàn)大的聲源一定要賦值，不能漏項；對區(qū)域噪聲貢獻(xiàn)小的聲源可以忽略。例如，給機(jī)力冷卻塔賦值時，其聲源主要在機(jī)力冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，賦值時就要將對應(yīng)的數(shù)值賦予機(jī)力冷卻塔下部3 m范圍內(nèi)，以及機(jī)力冷卻塔頂部3 m范圍內(nèi)。其他部位的聲源較小，可以忽略?？諌簷C(jī)房的聲源主要位于空壓機(jī)房3 m以下范圍，則只給空壓機(jī)房3 m以下賦值。賦值完成后，則建模完成。

4 模擬運算及噪聲地圖分析

啟動運算模塊對模型進(jìn)行模擬運算。軟件會根據(jù)模型里面的設(shè)定，自動對廠區(qū)及周圍區(qū)域每個點的噪聲值進(jìn)行疊加運算，最后生成噪聲分布圖。模擬生成的噪聲分布圖如圖2所示。

圖2 某項目噪聲分布

5 優(yōu)化降噪方案

常規(guī)的降噪措施主要有以下幾種。

(1)隔聲。利用隔聲材料和隔聲結(jié)構(gòu)阻擋聲能的傳播，使聲源的噪聲滿足限值要求，或在噪聲環(huán)境中隔離出相對安靜的場所。在實際項目中，使用聲屏障、隔聲罩等是常見的隔聲措施[1]。

(2)吸聲。聲波通過某種介質(zhì)或射到某介質(zhì)表面時，聲能減少或轉(zhuǎn)換為其他能量的過程。例如，會議室使用吸聲材料降低回聲，在必要時項目控制室裝修時可以采用部分吸聲材料以降低控制室內(nèi)的噪聲[2]。

(3)消聲器。具有吸聲襯里或特殊形狀的氣流管道，可有效降低氣流中的噪聲。汽車發(fā)動機(jī)排氣口安裝的排氣筒是最常見的典型消聲器?，F(xiàn)場項目中，部分噪聲較大的風(fēng)機(jī)出口可以安裝消聲器。在對廠區(qū)聲環(huán)境要求特別嚴(yán)格時，機(jī)力冷卻塔需要安裝進(jìn)出口消聲器[3]。

該項目招標(biāo)文件要求廠界噪聲值不超過60 dB(A)，在圖2上可以直接看到超標(biāo)范圍：圖中粗實線為60 dB(A)分界線。從圖2中可以看出，在機(jī)力冷卻塔周圍噪聲超標(biāo)比較嚴(yán)重，局部地區(qū)超標(biāo)可達(dá)15 dB(A)，噪聲治理的重點區(qū)域為機(jī)力冷卻塔區(qū)域。其他區(qū)域基本滿足廠界噪聲要求。

機(jī)力冷卻塔周邊區(qū)域的主要聲源是機(jī)力冷卻塔、循環(huán)泵房、空壓機(jī)房等聲源。汽輪機(jī)房、主變壓器雖然噪聲也較大，但由于位置靠近廠區(qū)中部，對廠區(qū)環(huán)境噪聲影響較大，而對廠界噪聲影響較小，可以不考慮采取治理措施。在排放標(biāo)準(zhǔn)對廠區(qū)聲環(huán)境有要求時，所有較大的噪聲源都需要治理。

循環(huán)泵房和空壓機(jī)房為房屋結(jié)構(gòu)，噪聲超標(biāo)主要來自于房間內(nèi)部的設(shè)備，因此對于這2個建筑物的噪聲治理主要從提高房間的隔聲上采取措施，減少門窗等的傳聲。廠房的進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)噪聲也是重要的噪聲源，安裝消聲器可以降低通風(fēng)機(jī)的噪聲，并將廠房的門窗改為吸隔聲門窗，自然通風(fēng)改為機(jī)械通風(fēng)，并加裝進(jìn)排風(fēng)消聲器。廠房改造后可以降低大約10 dB(A)的噪聲排放[4]。

機(jī)力冷卻塔的噪聲源位置比較復(fù)雜，主要是上部的排氣噪聲和下部的淋水噪聲。下部淋水噪聲位置較低，可以沿著廠界處安裝隔聲屏障進(jìn)行隔聲處理。而排氣噪聲位置在12 m的高處，設(shè)置聲屏障造價太高，且隔聲效果一般。直接在機(jī)力冷卻塔頂部加裝聲屏障，隔聲量大約20 dB(A)，相當(dāng)于將聲屏障抬高到機(jī)力冷卻塔頂部[5]。

采取降噪措施后聲源的噪聲值見表2。

采取治理措施后再次模擬計算生成的噪聲分布圖如圖3所示，圖中60 dB(A)線已經(jīng)全部落在廠界內(nèi)，說明采取治理措施后，廠界噪聲基本可以達(dá)標(biāo)。

表2 采取降噪措施后聲源的噪聲 dB

圖3 治理后噪聲分布地圖

6 結(jié)論

通過上述分析可以看出，機(jī)力冷卻塔、變壓器等設(shè)備的噪聲值較高，且一般布置在靠近廠界的位置，對廠界噪聲貢獻(xiàn)較大，因此，在總圖布置時盡量將機(jī)力冷卻塔等高噪聲設(shè)備布置在遠(yuǎn)離廠界的位置。汽輪機(jī)、燃機(jī)、鍋爐給水泵等噪聲比較大的設(shè)備盡量布置在室內(nèi)，建筑物的墻體可以起到較好的隔聲作用，有助于改善廠區(qū)的噪聲環(huán)境，減少噪聲治理費用。

機(jī)力冷卻塔噪聲分布情況比較特殊，底部噪聲可以通過聲屏障直接阻擋，但頂部噪聲因位置較高，聲屏障作用有限。如果有條件，混凝土結(jié)構(gòu)機(jī)力冷卻塔頂部可以加高圍墻，讓混凝土圍墻包圍住機(jī)力冷卻塔，可以大幅降低頂部噪聲排放。或者在機(jī)力冷卻塔頂部增加一圈聲屏障，起到消聲降噪的作用。這種對機(jī)力冷卻塔本體的改動需要結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計時考慮相關(guān)荷載。

Sound PLAN屬于輔助噪聲分析軟件，可以方便地利用計算機(jī)預(yù)測噪聲的分布情況，在項目建設(shè)初期對噪聲情況進(jìn)行預(yù)估，根據(jù)預(yù)估情況提出降噪措施和降噪費用。有利于提高噪聲預(yù)測的專業(yè)性，提高降噪費用估算的準(zhǔn)確性，同時能夠提高國際投標(biāo)中降噪措施估算方案的競爭力。隨著國內(nèi)項目對噪聲要求的越來越嚴(yán)格，噪聲治理措施在國內(nèi)項目上的投標(biāo)要求也越來越高，能利用該軟件做出專業(yè)性的判斷，無疑在投標(biāo)競爭中增加了一個重要砝碼。

[1]工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范：GB/T 50087—2013[S].

[2]李善評.環(huán)境噪聲控制工程[M].濟(jì)南：山東大學(xué)出版社，2002.

[3]馬大猷.噪聲與振動控制工程手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[4]王本君,翟慎會,宋曉東,等.火電廠設(shè)備噪聲監(jiān)測及降噪分析[J].華電技術(shù),2010, 32(10):50-54.

[5]呂玉恒，王庭佛.噪聲與振動控制設(shè)備及材料選用手冊[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

X 839.1

B

1674-1951(2017)10-0069-03

2017-06-14；

2017-08-17

(本文責(zé)編：白銀雷)

邱剛(1983—)，男，山東樂陵人，工程師，從事燃煤、燃?xì)?、新能源發(fā)電廠項目方案和施工圖設(shè)計噪聲預(yù)測和治理方面的工作(E-mail:jxfh_q@163.com)。