核電站主控室降噪分析與控制應用

劉學良

（中國核工業(yè)二四建設有限公司 漳州核電項目部，福建 漳州 363000）

0 引言

近年來，隨著我國核電事業(yè)的發(fā)展，核電站主控室噪聲污染問題越來越受到人們的重視，噪聲過大會對操縱員的工作效率產(chǎn)生影響甚至引起安全事故，也會影響工作人員的健康及生活。核電站主控區(qū)聲環(huán)境有其特殊性，主控室內(nèi)設備多、噪聲復雜，噪聲控制除滿足操縱人員正常工作的要求外，還應滿足應急信號傳播、全廠廣播類的功能需求。

核電站主控區(qū)位于LX廠房+22.50 m層，廠房結構主體為鋼筋混凝土框架抗震墻結構，主控室區(qū)域各房間內(nèi)部隔墻主要為混凝土隔墻。福建漳州核電廠1、2號機組主控室（L810）的噪聲目標值要求在核電站滿功率正常運行下，環(huán)境噪聲級不高于50 dB（A）［1］。影響主控制室內(nèi)操縱員聽力的理想聲環(huán)境數(shù)據(jù)如下。頻率范圍：200～5 000 Hz； 最佳頻率范圍：500～3 000 Hz； 最大環(huán)境噪聲：50 dB（A）；室內(nèi)混響時間 T60 為 0.4～0.75 s［2］。

主控室降噪后應保證主控室音頻及強度在合適的范圍內(nèi)，同時不能影響如應急信號、全場廣播這類所需的音響在主控制室的正常傳播。降噪施工時需重點考慮主控室內(nèi)盤臺（儀控設備）、墻體、門窗、吊頂和暖通空調(diào)系統(tǒng)及主控室周圍其他功能房間噪聲對主控室的影響等。

1 主控室噪聲源分析

1.1 主控室區(qū)域的圍護結構現(xiàn)狀分析

主控室區(qū)域與外部區(qū)域間分隔的四周墻體、地板、樓頂板均為鋼筋混凝土結構，其中墻體厚800～1 500 mm，上下層之間樓板厚500～1 500 mm，主控室分別通過1個拉絲不銹鋼框玻璃門和3個拉絲不銹鋼門，分別與外部走廊、通道和計算機房連接，主控室北面靠近走廊一側還設有不銹鋼框玻璃隔聲窗，門窗是主控室圍護結構中隔聲比較薄弱的部位。

主控室區(qū)域內(nèi)部其他各房間隔墻為厚200 mm、300 mm不等的鋼筋混凝土墻，200 mm厚的鋼筋混凝土墻體的隔聲量Rw約57 dB（A），由于中低頻噪聲的頻譜修正量為-5 dB（A），因此200 mm的鋼筋混凝土墻體的計權隔聲量為52 dB（A），并且主控室區(qū)域內(nèi)部其他各房間的降噪目標值比較接近，為60～70 dB（A），相互之間通過墻體傳聲的影響較?。ㄒ姳?）。

表1 主控室區(qū)域內(nèi)部其他各房間降噪目標值

主控區(qū)域采用集中空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)機房分層設置，+22.50 m 主控室區(qū)域由 +17.50 m 層機房供風。主控室內(nèi)盤臺及大屏幕柜體下的樓板開有多個不同形狀和尺寸的管線孔洞，孔洞部位易發(fā)生噪聲傳遞。

1.2 主控室噪聲源

主控室主要噪聲源包括以下幾個方面：①室內(nèi)電儀設備噪聲，包括主控室盤臺區(qū)域、控制柜區(qū)域、NCS工作站、LSM工作站、工作交流臺等噪聲。②暖通空調(diào)系統(tǒng)噪聲，包括送/回風口空氣聲傳聲、管道支吊架、風機等動力設備的固體傳聲。③主控室相鄰房間空氣聲傳聲，主要考慮門、窗及穿墻、樓板的孔洞傳聲。④主控室內(nèi)的多種噪聲交錯在一起在房內(nèi)向四面八方傳遞，遇到墻壁、房頂、門窗時就發(fā)生多次反射，形成主控室內(nèi)的混響噪聲。噪聲混響時間長短會影響室內(nèi)語言清晰度。

表2 主控室噪聲源分析表［3］

2 主控室降噪控制

2.1 電儀設備降噪控制

根據(jù)主控室區(qū)域設備噪聲及布置圖，核電站主控室內(nèi)有噪聲的設備噪聲源有39處，其噪聲最高值均為38 dB（A）。經(jīng)過分析，主控室內(nèi)已提供的設備噪聲源的疊加計算結果為54 dB（A），已超出了降噪目標值≤50 dB（A），所以必須對主控室內(nèi)的設備進行降噪處理。主控室內(nèi)電儀設備主要噪聲來自儀器內(nèi)通風、散熱風扇引起的氣流噪聲［4］。同時考慮柜體的散熱，故采用吸隔聲降噪處理措施，主要降低室內(nèi)設備中低頻直達聲。電儀設備噪聲控制部位主要在設備柜體通風板上進行。

由于電儀設備受設備柜體的安裝空間、通風要求、防火要求、抗震限制及柜體安裝方式的限制等，因此對電儀設備采取如下措施。①電儀設備柜體原通風板為穿孔板，在通風板內(nèi)置消聲百葉起到消聲降噪作用。消聲百葉凈通風面積和原柜體相同，根據(jù)柜體通風板尺寸進行定制（或現(xiàn)場裁制），降低降噪裝置對系統(tǒng)散熱的影響。②為滿足核電系統(tǒng)設備抗震要求［5］，降噪裝置盡量選擇輕型降噪裝置。消聲裝置構造：消聲百葉主要由框架和消聲片組成，其材質(zhì)選用低密度三聚氰胺吸聲棉（密度選擇在10 kg/m3左右）。消聲百葉葉片和外框厚度分別為30 mm，消聲片間距為20 mm，消聲片與柜體通風板夾角為60°。③消聲框架通過防火膠黏劑與柜體通風板連接；消聲百葉只與框架黏結，不能直接粘貼在柜體通風板上，百葉與柜體通風板間留20 mm的空間，減小對柜體散熱的影響（可根據(jù)不同柜體結構及內(nèi)部空間參數(shù)，盡量增加百葉的高度，百葉高度的增加有利于增強材料的吸聲性能）。④因電儀設備殼體比較薄，為提高其隔聲量，在殼體內(nèi)側（非開孔處）粘貼3 mm厚的防火阻尼隔聲氈，然后再安裝消聲百葉。⑤電儀設備降噪效果［6］。阻尼層加通風板內(nèi)置消聲百葉吸隔聲降噪量理論值大約5 dB（A），則經(jīng)過降噪處理后主控室內(nèi)儀控設備噪聲分別降低為33 dB（A）。主控室內(nèi)已提供的儀控設備經(jīng)降噪處理后，其噪聲源的疊加計算結果為48.9 dB（A），即采取上述降噪措施后，儀控設備噪聲對主控室區(qū)域聲壓級貢獻值為48.9 dB（A），滿足主控室降噪目標值≤50 dB（A）的要求。

2.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)降噪控制

2.2.1 消聲設計原理

主控制室內(nèi)兩側墻體頂部布置多個進、回風口，風口及風管輻射噪聲是主控室內(nèi)噪聲主要來源之一。參照暖通系統(tǒng)布置圖，根據(jù)機組風口噪聲聲功率級從空調(diào)機組出風口始端至敏感點最近出風口進行噪聲衰減與氣流噪聲疊加，對照噪聲標準，分析超標量（所需降噪量），再根據(jù)降噪量及管路系統(tǒng)空氣動力性能要求設計匹配專用消聲設備，使風口空氣聲噪聲達標。

2.2.2 通風設備及管道固體傳聲降噪措施

（1）通風設備與基礎間隔振，考慮到通風機組復雜、管路很多，安裝隔聲罩等常規(guī)降噪措施難以實施，故通風機組基礎隔振是整體供貨，可以防止撞擊聲傳聲?？紤]到機組的抗震要求，除采用橡膠彈性隔振墊外，還可采用鋼彈簧隔振系統(tǒng)，通過適度的剛度設計來降低機組振動通過基礎傳遞到主控室區(qū)域的低頻固體聲，同時要確保機組的抗震能力和防振要求。

（2）通風機組系統(tǒng)進出口管道隔振是整體供貨，可以防止撞擊聲傳聲。進出口管道必須設計成柔性連接，用于降低或阻斷機組振動通過管道傳遞。

（3）主控室區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)管道穿洞部位的隔振，是為了減少風管等經(jīng)由墻體、地面、頂棚等傳出的固體聲傳遞，管道穿洞部位須采用柔性防火材料進行封堵。

2.2.3 主控室通風系統(tǒng)降噪措施

（1）消聲設備選用的是片式微穿孔板消聲器和消聲靜壓箱，均為整體式結構。其中，消聲器布置在主控室送風口和回風口通風管道附近；靜壓箱布置在風管末端，可降低出風口處的噪聲。

（2）風機本身噪聲值約為75 dB（A），因此送風管道消聲器總消聲量應大于40 dB（A），回風管道消聲器總消聲量應大于35 dB（A）［7］。①微穿孔板消聲器。微穿孔板消聲器外板、與氣流直接接觸的穿孔板采用316 L不銹鋼制作，消聲器阻力系數(shù)≤1.0，孔板與骨架間采用不銹鋼拉鉚釘進行連接。微穿孔板消聲器不需用吸聲材料，摩擦阻力損失小，具有防潮、耐高溫和潔凈等優(yōu)點。②風口末端靜壓箱。風口末端靜壓箱外板、與氣流直接接觸的穿孔板采用316 L 不銹鋼制作。孔板與骨架間采用不銹鋼拉鉚釘進行連接，吸聲材料采用優(yōu)質(zhì)玻璃絲棉（滿足A級防火要求）。

為減小氣流激發(fā)風管輻射二次結構噪聲和減小固體聲的傳遞，風管四周還應安裝隔聲包扎層。隔聲包扎采用阻尼膠帶直接粘貼在風管外壁上（包扎一圈）。

2.3 土建墻體降噪控制

主控室內(nèi)的噪聲偏向中低頻，頻率范圍在200～1 000 Hz。穿孔板吸聲體對低頻噪聲吸聲效果較好，而多孔吸聲材料對中高頻噪聲的吸聲效果較好。結合主控室內(nèi)噪聲的頻率特性，選擇鋁合金穿孔板作為共振吸聲材料，并在板后填超細玻璃棉，墻面吸聲體與墻體間留40 mm的空氣間層以增強穿孔板的吸聲效果。主控室土建墻采用該墻體吸聲體滿鋪。

2.3.1 墻體吸聲板構造

鋁合金穿孔板：厚2.5 mm，板上孔徑為 2.5 mm，穿孔率為16%。超細玻璃棉：厚30 mm，纖維直徑≤5 μ m，容重 為48 kg/m3（防火等級為A級不燃），無堿憎水玻纖布外包。鋁合金穿孔背板：厚0.6 mm，孔徑為5 mm，穿孔率為19.6%。40 mm的空氣間層，即土建墻體吸聲體構造為40 mm的空氣間層，0.6 mm的鋁合金穿孔背板（孔徑為5 mm，穿孔率為 19.6%），30 mm 的超細玻璃棉（無堿憎水玻纖布外包），2.5 mm 的鋁合金穿孔板（孔徑為 2.5 mm，穿孔率為 16%）［8］。

2.3.2 主控室隔墻隔聲量分析

由于主控室內(nèi)隔墻的隔聲量大小直接影響室內(nèi)的噪聲水平，因此需對隔墻的隔聲量進行分析。主控室所有與外部區(qū)域連通的門窗均應為隔聲門窗，空氣聲計權隔聲量應≥30 dB（A）。考慮到東隔墻最?。|隔墻為主控室與計算機房的分隔墻），同時計算機房的噪聲目標值也比主控室高，故對東隔墻的隔聲量進行分析。

北隔墻是主控室與走廊的隔墻，雖有800 mm厚，但其上設有隔聲比較薄弱的門和窗，人正常說話的聲音在50～60 dB（A），走廊可能存在的最大噪聲源是空調(diào)系統(tǒng)通風管道的噪聲。假定走廊的噪聲達到目標限值 60 dB（A），則需對北隔墻的隔聲量進行評價分析。

經(jīng)過分析，主控室東隔墻的綜合隔聲量理論值為39.5 dB（A），計算機房噪聲限值為 70 dB（A），經(jīng)隔墻后對室內(nèi)噪聲的貢獻值為30.5 dB（A）。北隔墻的綜合隔聲量理論值為 35.3 dB（A），走廊側噪聲限值為 60 dB（A），經(jīng)隔墻后對室內(nèi)噪聲的貢獻值為 24.7 dB（A）。

2.4 主控室吊頂降噪控制

吊頂吸聲體是在吊頂整體設計的基礎上，增加部分吊頂?shù)奈暪δ?。飾面層選用2.5 mm厚的鋁合金穿孔板，板上孔徑為2.5 mm，穿孔率為16%；填充50 mm厚的超細玻璃棉（纖維直徑≤5 μm，容重為48 kg/m3，防火等級為A級不燃，無堿憎水玻纖布外包）。主控室吊頂降噪，只在+26.800 m標高吊頂板處設置穿孔板吸聲體，其余周邊吊頂位置仍為盲板。

吊頂吸聲體結構為50 mm的超細玻璃棉（無堿憎水玻纖布外包）+2.5 mm 厚的鋁合金穿孔板。

主控室吊頂及墻面經(jīng)降噪處理后，主控室室內(nèi)混響時間為 0.48～0.61 s。在 500 Hz處的混響時間為 0.48 s，室內(nèi)降噪量理論值至少為10 dB（A）。

3 結論

通過對主控室的電儀設備、暖通空調(diào)系統(tǒng)、土建墻體、吊頂、門窗等一系列噪聲源采取降噪措施后，主控室的噪聲能夠控制在50 dB（A）以下，為核電站運行人員創(chuàng)造了一個安全、無噪聲污染的工作環(huán)境。