壓力匹配器隔音罩設(shè)計(jì)

楊增超，何陽(yáng)陽(yáng)

(德陽(yáng)東汽電站機(jī)械制造有限公司，四川 德陽(yáng)，618000)

1 前言

電廠噪音源除了汽輪機(jī)主機(jī)以外，其他輔機(jī)設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的噪音，并且多個(gè)設(shè)備產(chǎn)生的噪音互相影響，如若產(chǎn)生共振就會(huì)使噪音增大，進(jìn)而對(duì)廠房?jī)?nèi)環(huán)境進(jìn)一步產(chǎn)生影響。電廠輔機(jī)設(shè)備中給水泵、壓力匹配器、減溫減壓器、羅茨風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等各種風(fēng)機(jī)、泵設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生85～110 dB（A）的噪音。故對(duì)電廠輔機(jī)設(shè)備中的噪音源進(jìn)行隔音降噪處理勢(shì)在必行。

壓力匹配器全稱為可調(diào)式多噴嘴壓力匹配器，是利用氣體噴射原理，以高壓蒸汽通過(guò)高速噴射而引射汽輪機(jī)部分抽汽或背壓機(jī)組排出的較低壓力蒸汽，使之提高壓力至滿足各種不同蒸汽壓力需要的一種高效節(jié)能設(shè)備。但此設(shè)備在正常工作中會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，且噪音較尖銳，給電廠工作人員帶來(lái)很大干擾，見(jiàn)圖1。

圖1 壓力匹配器隔音罩外形圖

2 隔音罩設(shè)計(jì)

為了最大可能地降低壓力匹配器的噪音，且壓力匹配器表面會(huì)散發(fā)熱量，所以在隔音罩底部安裝進(jìn)氣消音模塊、頂部安裝排氣消音模塊，如圖1所示。開(kāi)孔處現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)配割適當(dāng)大小開(kāi)孔，并用封板將切口處封齊。

2.1 模塊

因此隔音罩外形尺寸較小，故采用無(wú)骨架設(shè)計(jì)[1]，模塊厚度設(shè)計(jì)為150 mm。采用厚度為1.5 mm冷軋鋼板折彎成圖2形狀，在里層依次鋪設(shè)玻璃纖維棉、防火纖維布以及鍍鋅多孔板，采用自攻螺釘將鍍鋅多孔板與冷軋鋼板連接。

圖2 模塊剖面圖

隔音罩模塊之間采用彈性拉動(dòng)式鎖扣連接，如圖3、圖4所示。隔音罩模塊與地面連接時(shí)，在模塊底部焊接角鋼制作的連接件，采用膨脹螺栓將模塊與地面連接，如圖5所示。

圖3 平行模塊間連接圖

圖4 垂直模塊間連接圖

圖5 模塊與地面連接圖

2.2 進(jìn)氣、排氣消音模塊

壓力匹配器在正常運(yùn)行時(shí)表面溫度為60℃左右，如若罩殼不設(shè)計(jì)通風(fēng)散熱，則在罩殼安裝后，罩殼內(nèi)部溫度會(huì)逐漸上升，進(jìn)而導(dǎo)致罩殼著火損壞設(shè)備。

2.2.1 進(jìn)氣、排氣消音模塊設(shè)計(jì)

為了進(jìn)氣、排氣消音模塊通順地進(jìn)氣與排氣，進(jìn)氣模塊設(shè)計(jì)如圖6所示，排氣模塊設(shè)計(jì)如圖7所示，考慮進(jìn)氣、排氣模塊上要開(kāi)通風(fēng)口，且需要消音，所以進(jìn)氣、排氣消音模塊厚度設(shè)計(jì)為300 mm，進(jìn)氣、排氣消音模塊設(shè)計(jì)隔音量為20 dB（A）。

圖6 進(jìn)氣模塊

圖7 排氣模塊

2.2.2 進(jìn)氣、排氣消音模塊進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口面積計(jì)算[2]

工業(yè)設(shè)備外表面散熱量按式（1）計(jì)算：

式中：

F—設(shè)備外表面積，m2；

α—對(duì)流系數(shù)，對(duì)流于垂直面α=2.55×10-3，對(duì)于水平面 α=2.55×10-3， kW/（m2·K）；

Δt—設(shè)備外表面和室內(nèi)空氣溫度差，℃；

Cf—設(shè)備表面的輻射系數(shù)， kW/（m2·K4）；

tb—設(shè)備外表面溫度，℃；

t'b—周?chē)矬w表面溫度，℃。

消除余熱所需的全面通風(fēng)量按式（2）計(jì)算：

式中：

Q—余熱量，kW；

tp—排出空氣溫度，℃；

tj—送入空氣溫度，℃；

c—空氣比熱， kJ/（kg·℃）。

車(chē)間熱壓計(jì)算與進(jìn)、排風(fēng)口壓力損失的分配按式（3）計(jì)算：

式中：

ΔP—車(chē)間熱壓，Pa；

ΔPj，ΔPP—分別為空氣通過(guò)進(jìn)、排風(fēng)口的壓力損失，Pa；

g—重力加速度，m/s2；

ρwf—進(jìn)風(fēng)空氣密度， kg/m3；

ρnp—室內(nèi)空氣平均密度，kg/m3，按作業(yè)地帶和排風(fēng)口處空氣密度的平均值，即：

進(jìn)風(fēng)口面積 Fj（m2）和排風(fēng)口面積 Fp（m2）按式（4）、 （5）計(jì)算：

式中：

Fj—進(jìn)風(fēng)口面積， m2；

Fp—排風(fēng)口面積， m2；

ζj—進(jìn)風(fēng)窗口的局部阻力系數(shù)；

ζP—排風(fēng)窗口的局部阻力系數(shù)。

通過(guò)計(jì)算得到廣東某電廠壓力匹配器所需隔音罩的進(jìn)風(fēng)口面積為2.63 m2，排風(fēng)口面積為1.56 m2。

3 隔音罩模塊力學(xué)測(cè)試

隔音罩模塊在安裝使用過(guò)程中，要求其外形尺寸不變形，模塊表面面板平面度要求達(dá)到1 000∶3。此壓力匹配器隔音罩模塊未使用型材骨架，故測(cè)試過(guò)程主要測(cè)試其在頂部加載重物受力情況下，其模塊表面面板平面度。

在一個(gè)模塊上（模塊外形尺寸1 500 mm×1 000 mm）等距標(biāo)注9個(gè)點(diǎn)如圖8所示，測(cè)試過(guò)程中測(cè)試這9個(gè)點(diǎn)到垂線的距離。

圖8 測(cè)試點(diǎn)示意圖

測(cè)試過(guò)程如下：

（1）將模塊豎直立起，并調(diào)整使其保持絕對(duì)垂直，如圖9所示。

（2）在模塊頂部加載重物大約50 kg，并保持50 min （見(jiàn)圖 10）。

（3）使用掉垂線法測(cè)試平面度。

（4）在模塊頂部加載重物大約200 kg，并保持50 min， 見(jiàn)圖10。

（5）使用掉垂線法測(cè)試平面度（見(jiàn)圖11）。

圖9 模塊保持垂直

圖10 加載重物

圖11 測(cè)量模塊表面到垂線距離

表1 平面度測(cè)試結(jié)果單位：mm

考慮到壓力匹配器隔音罩模塊上載重不會(huì)超過(guò)200 kg，故從其測(cè)試結(jié)果可以看出平面度完全滿足要求（見(jiàn)表 1）。

4 隔音罩隔音性能測(cè)試

4.1 隔音罩理論隔音量

隔音量根據(jù)《環(huán)境噪聲控制工程》中的隔音質(zhì)量定律[3]的經(jīng)驗(yàn)公式（6）、 （7）計(jì)算：

式中：

TL—平均隔音量， dB（A）；

M—隔音模塊的面密度，kg/m2。

除了用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算隔音量外，還要考慮隔音罩開(kāi)孔率對(duì)隔音量的影響（見(jiàn)圖12）。

圖12 開(kāi)孔率對(duì)隔音量的影響

根據(jù)隔音量經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到平均隔音量為32.87 dB（A），在壓力匹配器隔音罩安裝時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)配割開(kāi)孔的形式，盡量減小隔音罩開(kāi)孔率，安裝后如圖13所示，將開(kāi)孔處面積測(cè)量得到開(kāi)孔率大約為0.2%。根據(jù)開(kāi)孔率對(duì)隔音量的影響得到理論隔音量為23 dB（A）。

圖13 隔音罩安裝圖

4.2 隔音罩實(shí)際隔音量

壓力匹配器隔音罩安裝前后分別在壓力匹配器隔音罩外1 m處，高度在運(yùn)行平臺(tái)1.2 m處，前后左右四個(gè)點(diǎn)測(cè)量其噪聲，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 隔音量測(cè)試單位： dB（A）

從測(cè)試結(jié)果可以看出實(shí)際隔音量與理論隔音量完全相符，平均隔音量為19.55 dB（A），隔音罩安裝后工作人員在廠房?jī)?nèi)明顯感受到噪音降低。汽輪機(jī)罩殼降噪要求降低到85 dB（A）以下，從測(cè)試值可以看出壓力匹配器安裝隔音罩后噪音完全滿足電廠要求。

5 總結(jié)

（1）通過(guò)對(duì)壓力匹配器隔音罩的設(shè)計(jì)與制作，以及后期模塊受力測(cè)試、隔音測(cè)試，得到這種隔音罩設(shè)計(jì)形式完全行之有效。此隔音罩設(shè)計(jì)完全適用于電廠輔機(jī)設(shè)備中給水泵、減溫減壓器、羅茨風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等各種風(fēng)機(jī)、泵設(shè)備，也適用于球磨機(jī)等工業(yè)設(shè)備。

（2）無(wú)骨架隔音模塊生產(chǎn)便捷、成本低、降噪隔音完全滿足要求。模塊間采用彈性拉動(dòng)式鎖扣連接，便于快速拆卸安裝。

（3）進(jìn)氣、排氣消音模塊的設(shè)計(jì)，以及進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口面積計(jì)算解決了設(shè)備散熱問(wèn)題，并達(dá)到了隔音效果。