1 火電廠主變壓器常用降噪措施

近年來，隨著國家對工業噪聲監管力度的加大和居民環保意識的增強，電廠設備運行噪聲的控制和噪聲治理變得愈加重要。主變壓器是火電廠的關鍵設備之一，其噪聲對廠界及噪聲敏感點有一定影響，有時需要采取降噪措施。

在新建燃氣電廠主變壓器區域設置了11m高的隔吸聲屏障。為了更好地滿足通風散熱要求，在屏障下部正對變壓器機體位置設置一定面積的進風口，并在進風口設置消聲器。

對于已建項目來說，主變壓器的噪聲治理方法主要以隔聲措施為主，包括隔聲屏障、全封閉或半封閉隔聲間等，其中設置隔聲屏障的方法較為常見。

2 某電廠主變壓器概況

某電廠共設置3臺主變壓器，分別配備3組冷卻風扇，垂直于地面布置。變壓器護欄處聲壓級為73～75dB(A)，傳播到鄰近的噪聲敏感點的聲壓級為57～59dB(A)。在鄰近的居民敏感點能非常明顯地聽到變壓器特有的低頻噪聲。

變壓器的噪聲主要來自兩個聲源：一是變壓器本體輻射的噪聲；二是冷卻系統散熱風扇等所產生的噪聲。

變壓器本體由于電磁的作用，會引發變壓器殼體輻射噪聲。

冷卻系統的散熱風扇是大風量、低壓頭的軸流風機，這些風機運行時產生強烈的噪聲，有時甚至要大于變壓器的本體噪聲，成為變壓器的主要聲源。兩者疊加后的噪聲以中低頻為主，低頻噪聲由于其波長很長，具有傳播距離遠、衰減慢的特點，其治理難度相對較大。

3 主變壓器噪聲治理思路

該項目主變壓器后方為主廠房，兩側設置了防火墻，僅冷卻風扇外側設置了圍欄且正對廠界方向，變壓器噪聲主要通過圍欄方向向廠界處傳播。

由于變壓器距離廠區主路較近，如采取隔聲屏障的降噪措施，則隔聲屏障只能設置在廠區道路邊緣。而廠區道路通行各種車輛，特別是大型貨車，在路邊設置隔聲屏障存在一定的安全隱患。

根據以上現場條件，提出了在冷卻風扇外側設置消聲器的設計思路。由于變壓器本體與風扇距離較近，消聲器不僅能降低變壓器風扇的噪聲，在向廠界傳播的方向上對變壓器本體輻射的噪聲也有明顯的衰減作用。根據電廠整體的噪聲控制需求，變壓器散熱風扇消聲器的傳聲損失應不小于15dB(A)。

4 消聲器設計選型

由于現場空間有限，變壓器散熱風扇的消聲擬選用體型相對較小、消聲頻帶較寬的陣列式消聲器。陣列式消聲器是單元并排式阻性消聲器的一種，由多個規格相同或相似的吸聲體在垂直于氣流流動方向的橫截面上按陣列排列而組成的消聲器，其典型構造如圖1所示。

圖1 典型陣列式消聲器構造

對片式消聲器和陣列式消聲器進行了計算機模擬和實驗室測量。對比發現，兩種消聲器在相同通流比的情況下，陣列式消聲器較片式消聲器的流場相對穩定、流暢和阻力損失較小；在通流比和阻力損失相近的情況下，陣列式消聲器的消聲頻帶較寬，消聲指數和消聲量也較大。

式(1)為阻性消聲構造的消聲量計算公式。對于陣列式消聲器來說，式中φ(α0)是消聲系數，S是消聲器的通流面積，P是所有所有吸聲體周長的總合，l是吸聲體有效長度。

其中，消聲系數φ(α0)的取值非常重要，一般取實測經驗值。GB/T 36079-2018[8]《聲學單元并排式阻性消聲器傳聲損失、氣流再生噪聲和全壓損失系數的測定等效法》推薦了因消聲器整機幾何尺寸過大，不能按照GB/T25516-2010直接測量的大型單元并排式阻性消聲器的傳聲損失、氣流再生噪聲和全壓損失系數的測定方法。

該方法是將消聲器在斷面上分割成小模塊，以小模塊制作成的消聲樣品進行實驗室測量；在修正環境背景噪聲、氣流再生噪聲和測量系統的側向傳聲的影響后，將在不同風速下(0～20m/s)測量得出的各頻帶插入損失進行算術平均等一系列計算得出消聲器傳聲損失。再根據上述公式計算出適用于大截面消聲器的消聲系數。

消聲器的氣流再生噪聲和全壓損失系數均是通過對小模塊消聲樣品進行測試和計算得出。

根據變壓器冷卻風扇幾何尺寸和現場空間，將消聲器截面尺寸設計為5.1m×4.1m，陣列式消聲單元截面尺寸230mm×230mm，有效長度1.5m，按15行×12列進行排布。按單臺變壓器冷卻風扇總風量270000m3/h考慮，消聲器傳聲損失計算結果見表1。

表1中d值為消聲器衰減后與氣流再生噪聲的疊加值，計算公式如下：

為達到設計要求，該項目將消聲單元的有效長度設置為1.5m，通流比設為54%。為進一步減小阻力損失，在正對風扇的位置和陣列式消聲器之間設置了0.7m寬的氣流靜壓過渡段，安裝消聲器后的效果如圖2所示。

圖2 變壓器冷卻風扇消聲器安裝后效果

表1 主變壓器陣列式消聲器計算結果

5 變壓器陣列式消聲器的應用

工程實施時，為方便檢修，將氣流靜壓過渡段兼做檢修通道，并在兩側設置檢修門。變壓器冷卻風扇安裝陣列式消聲器后的現場照片如圖3所示。

圖3 主變壓器冷卻風扇陣列式消聲器竣工照片

項目驗收時主變壓器冷卻風扇共開啟兩組，分別測量了三臺主變的消聲器入口端和出口端的噪聲值，測點位置如圖4所示。

圖4 1#A相主變壓器陣列式消聲器插入損失測點圖

各測點實測噪聲數據見表2，通過計算可知，消聲器實際傳聲損失在19.6～22.2dB(A)之間，降噪效果達到設計要求。

消聲器入口端和出口端噪聲頻譜如圖5所示。在250Hz以下的低頻噪聲范圍，消聲器傳遞損失的平均值可達到12.7dB(A)，人體主觀感受也有較明顯的改善。

圖5 主變壓器冷卻風扇消聲器入口端和出口端噪聲頻譜

火電廠主變壓器噪聲對廠界及噪聲敏感點影響較大時，除采取常用的隔聲措施外，還可通過在冷卻風扇外側加裝消聲器的方式達到整體降噪的目標。陣列式消聲器對比常規片式消聲器，在通流面積相同的條件下，可獲得更低的阻力損失，是較優選擇。

表2 主變壓器陣列式消聲器插入損失測量數據

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