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    大型濕式玻璃鋼冷卻塔的噪聲控制

    概述蒸發式濕式玻璃鋼冷卻塔是最廣泛的工業冷卻技術之一。 “最大的化工廠。為評估玻璃鋼冷卻塔的噪聲產生機理和噪聲排放參數,廣東冷卻塔廠家在2013年至2020年之間進行了多次分析。
     
    1.廣東冷卻塔廠家對設計和技術相同的玻璃鋼冷卻塔噪聲進行了調查,并且廣東冷卻塔廠家也有目的地根據噪聲模型進行的計算,噪聲源的主導順序如下:進氣口,風扇,水循環泵和風扇電機。有許多主要和次要解決方案可以減少源的噪聲排放,但是其應用可以具有技術和成本約束。在廣東冷卻塔廠家的案例中,工廠的管理部門拒絕了所有可能改變玻璃鋼冷卻塔運行的技術干預措施,因為該設施已經在額定制冷量以上運行。在這種大小的噪聲源的情況下,僅保留了通過傳播進行干預的可能性。然而,由于玻璃鋼冷卻塔最初未安裝瀑布降噪裝置,因此降低水的碰撞噪聲至關重要。
     
    幾個化學過程的效率取決于溫度,壓力和除熱效率。在當前情況下,冷卻技術是開放式蒸發濕式冷卻系統;因此,冷卻劑與環境接觸。在玻璃鋼冷卻塔中,傳熱所需的氣流是由風扇產生的。冷卻劑以液滴形式接觸空氣。在傳熱過程中,一部分水會蒸發,另一部分水會通過傳熱而冷卻。
     
    為避免排出的蒸汽被蒸汽飽和,應將其放置在盡可能高的位置。在引流塔上,風扇位于出口氣流中??諝獾呐懦鑫恢煤瓦M氣位置之間的距離應盡可能大(至少與進入表面的高度一樣大)。此外,風扇煙囪可以形成最佳的氣流,從而獲得最佳的氣流參數。
     
     2。噪聲源
    2.1。典型噪聲源以下討論的冷卻技術的典型噪聲源如下:•風扇和氣流(機械和空氣動力噪聲),•風扇電機(機械噪聲)•密封水循環泵(機械噪聲),•水滴落入水盆(水團的沖擊噪聲)。噪聲的發射方式在很大程度上取決于塔的結構,因為在涂覆材料的情況下,較小的比重(例如FRP),流過涂層的聲能也將更為顯著。對于鋼筋混凝土結構,涂層的隔音效果非常好,以至于穿過混凝土結構的聲能幾乎可以忽略不計。
     
    2.2風扇風扇產生的噪音成分分為機械和空氣動力學兩類。在正確構造和運行風扇的情況下,與空氣動力學噪聲分量相比,機械噪聲分量可以忽略不計。除了產生純凈聲音的旋轉噪聲和轉子與機殼的相互作用之外,空氣動力學噪聲的成分還包括渦旋噪聲和湍流引起的噪聲,這些噪聲會產生寬帶噪聲[3]。 [11] 2.3。冷卻劑當然,存儲在玻璃鋼冷卻塔盆中的冷卻劑本身并不是噪聲源。噪音本身是由落在水盆水面上的水滴產生的。在撞擊過程中,運動能在很短的時間內被轉化,并且該能量的很大一部分將以聲能,熱能和永久轉化能的形式損失。原因是水基本上是不可壓縮的,因此碰撞將類似于理想的非柔性碰撞的物理參數。噪聲的發射受水滴的大小和質量,水滴的下落高度和下落速度的影響?;谶\動能量的已知相關性,速度對運動能量的影響更為顯著。因此,有望通過降低速度來降低噪音排放。
     
    3. 目前是我國領先的化學原料制造公司之一。它的所在地的化工廠,生產重點是異氰酸酯和PVC。整個工業區近4 km2,位于之間。在工業區中有20多個攤位單獨的設施(PVC,MDI,TDI,VCM,氯,硝酸,銨等),晝夜不停地運轉,有成千上萬個單獨的噪聲源,這些設施彼此之間有著緊密的技術關系,因此實際上
     
    3.2。硝酸工廠的玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼冷卻塔位于密集建設的生產和開發區的西北部,周圍是的居住區。到工業區的距離玻璃鋼冷卻塔約400ma?;炷两Y構,與普通水盆分隔的兩個單元格。塔高12m。進氣口在兩側,一側總面積約為150平方米。冷卻風扇是直徑為30英尺的8葉片風扇。旋轉部件位于塔的屋頂高度。風扇組是2m高的輕型喇叭形擴散器(沒有明顯的聲音衰減)。在風扇組之間有2個帶有變頻驅動器的風扇電動機。在溫暖的季節,風扇以標稱速度運轉。在寒冷季節,風扇的轉速可能會降低,但它們永遠不會停止工作,因為水的損失會增加,風扇葉片可能會凍結。在冬季和夏季,冷卻劑的數量是恒定的。出色地。水循環泵位于地面以下的半開放式豎井中,緊鄰玻璃鋼冷卻塔。4。分析4.1。分析方法為評估開放式濕式玻璃鋼冷卻塔的噪聲產生機理和噪聲排放參數,廣東冷卻塔廠家有在設計和技術相同的玻璃鋼冷卻塔附近進行了儀器分析。由于的生產區域到處都是植物和噪聲源,且噪聲排放量很大,因此在靠近噪聲源的地方進行分析,以使測量值不受周圍噪聲源發出的噪聲的影響。為了達到設定的目標,必須實施一個復雜的噪聲分析儀器系統,該系統的各個單元通過相互支持來支持客觀意見
     
    基于聽力的主觀分析:•識別典型的噪聲源和聲音輻射方向,•確定噪聲源附近的音調和時間函數,•探索具有關鍵輻射方向的噪聲源。頻率分析:•記錄并分析頻譜附近的頻譜噪聲源;•比較評估點處產生的頻譜;•識別具有典型噪聲發射(例如窄帶性質)的噪聲源。噪聲測量:•在評估點處調查環境噪聲污染,•在參考測量點處調查影響聲音傳播的影響;•測量噪聲源在聲源附近發出的聲壓級;•提供幾何參數和輻射特性;•通過測量和計算確定聲功率級。軟件噪聲模型(IMMI):•基于閉環建立詳細模型接近度要素和源數據,•校準噪聲模型并在參考點記錄測量結果,•模擬聲音在水平和垂直柵格中的傳播,•確定噪聲源在評估點的優勢,•建模和分析降噪的影響解決方案:玻璃鋼冷卻塔在一年中的大部分時間里都按照技術要求,在嚴格設置的技術體系中基本上根據冷卻需求運行。因此,只有在寒冷季節(冷卻需求減少)和工廠每年關閉期間才有可能對機械單元進行有目的的操作。為了實現廣東冷卻塔廠家的目標,必須對玻璃鋼冷卻塔的噪聲源進行調查4.2風扇的測量結果在測量風扇的噪聲排放時,廣東冷卻塔廠家的目的是確定聲功率在不同旋轉頻率下如何變化。在不同的玻璃鋼冷卻塔上進行了一系列調查,在此期間,完全關閉的風扇逐漸以最大速度旋轉(使用變頻驅動器)。在測量期間,廣東冷卻塔廠家在多個采樣點上同時進行了100ms的采樣時間的記錄測量點(風扇上方,進氣口前面和參考點處)在不同的玻璃鋼冷卻塔上以不同的距離(但在相同的運行條件下)執行的測量結果表征了相同的聲功率級。被測風扇的總聲功率級(標稱速度)為:LAWmax = 102±1 dB / 64 m2。
     
    風扇發動機的聲級為:LAW = 91±1 dB。被測玻璃鋼冷卻塔的風扇由于使用變頻驅動器,因此可以測量兩個玻璃鋼冷卻塔在不同轉速下的聲壓級變化。根據測量結果,轉速降低10%時的噪聲衰減度為ΔL= 3dB,而??轉速降低約50%時的噪聲衰減度為ΔL= 6dB。排氣側和進氣側之間的聲壓級(在最大轉速下)為13dB。當然,部分差異是由于以下事實:在進氣側,傳播受風扇下方的工藝單元(例如除偏器)阻礙,配水系統,交換面等);此外,噪聲源位于距測量點較遠的一側。4.3。進氣口的測量結果根據進氣口的測量結果,可以說是整個空氣表面的總聲功率級不論玻璃鋼冷卻塔的進氣口為:LAW = 97±1 dB / 137 m2
     
    4.4。玻璃鋼冷卻塔水的測量結果在不同的水循環泵(在相同的運行條件下)進行的測量結果與上述結果的相關性不大,因此此處計算出的聲功率級的不確定性明顯更高:LAW = 92±3 dB / 27 m2.4.5。頻率分析根據頻譜分析,可以說風扇發出的噪音的特征音調頻率取決于轉速和葉片數量。在50Hz驅動頻率下,旋轉部件的轉速為120RPM,這意味著每秒2整圈。因此-由于轉子裝有8葉片-廣東冷卻塔廠家必須計算每秒總共通過16葉片,即16Hz基本頻率,并且32Hz諧波頻率也出現在頻譜中??諝鈩恿υ肼暜a生80-200Hz之間的大量聲能。根據在進氣口進行的噪聲測量,可以說水滴撞擊產生的噪聲是寬帶的。大部分聲音能量出現在高音(3.15-16kHz)范圍內。盡管如此,頻譜還是出現了一些低頻1/3倍頻程頻段,因為玻璃鋼冷卻塔的內部空間很可能會被這些頻率所感應.4.6。主要噪聲源通過使用測量結果,標準計算方法和噪聲使用IMMI軟件傳播模型,可以確定噪聲源的支配順序和噪聲衰減需求。將模型進行的聲音傳播計算結果與測量點處記錄的聲壓水平進行比較。在迭代過程中,廣東冷卻塔廠家逐步校準和完善噪聲模型。校準記錄在噪聲源附近的測量結果后,可以計算出評估點處的聲壓級。噪聲在噪聲源和感知點之間的傳播受到氣象因素的極大影響。氣象因素對聲音傳播的影響總是使這種調查的結果不確定。在優勢分析中,可以使用軟件傳播模型消除氣象條件對聲音傳播的影響,因為噪聲映射軟件總是使用最佳的聲音傳播參數,可以模擬各個方向的極端但逼真的天氣情況。因此,軟件計算方法可以在一定程度上消除測量方法中的誤差,由于不可重復的工作條件和測量條件而導致的誤差?;谲浖P瓦M行的計算,關鍵噪聲源的主導順序評估點(就噪聲污染而言)如下:第一進氣口:LAeqi≈45 dB(評估點)第二風機:LAeqi≈40 dB(ep3)泵:LAeqi≈25 dB(ep4th)風機:LAeqi≈10 dB(評估時)由于有利于聲音的傳播,被評估玻璃鋼冷卻塔在評估點處造成的噪聲污染非常嚴重,以至于如果它在工廠中單獨運行(即,將關閉所有其他噪聲源),它仍然會造成噪音污染超過限制5.降噪5.1.Pr降噪原則降噪控制的方法原理和降噪解決方案的優先順序(帶有示例)如下:•主要:降低源處的噪聲(發射)•次要:傳播過程中的聲音衰減(傳輸)•第三層:
     
    安裝好水泵管道的玻璃鋼冷卻塔

    當然,減少玻璃鋼冷卻塔發出的噪聲的最有效方法是初步的聲學設計和尺寸設計,因為可以通過選擇適當的噪聲源距離和方向來最大程度地降低噪聲。隨后的降噪實際上是一個不利的解決方案,因為降噪不僅比投資過程中選擇更安靜的技術要昂貴,而且還可能增加運營和維護成本。[3]顯而易見,但是按照這種思路應該強調的是,定期的定期維護也是減少噪音的最有效方法之一。設備的正確操作和維護將噪聲的排放保持在良好的限制范圍內。與降噪解決方案相關的基本問題眾所周知:總購置成本,降噪程度(在某些條件下) ,維護要求和成本(至少10年以上),它如何影響玻璃鋼冷卻塔的運行(例如壓降)以及在不進行重大改造的情況下是可以實現的。5.2。降噪措施降噪措施聲源發出的能量(聲功率級),直接在產生噪聲的機制(排放)過程中介入。這樣的解決方案可能是:•空氣動力學的復雜性或替換性的噪音,•通過變頻驅動器來調節轉速,•降低水滴的撞擊聲。當然,廣東冷卻塔廠家必須排除現有冷卻系統的技術變化,因為實現更高效的冷卻技術將過于昂貴(并且本演示文稿中所調查的設施根本不會被認為過時)。技術是不可能的,對現有技術進行改造可以減少對環境的影響;與此同時,減少對環境的影響可能會伴隨著冷卻性能的下降,這可能需要更高功率的風扇,因此需要更大的能耗。因此,除了要考慮到BAT的降噪因素外,還應始終以復雜的方式調查每種干預措施的預期環境影響。主要解決方案的簡化分析如下:優點:•制冷性能僅略有變化或根本沒有降低,•在許多情況下,可以提高能源效率,•可以在更長的時間內節省成本,•玻璃鋼冷卻塔的幾何形狀和環境不會改變。缺點:•發明選擇有限,•通??梢詫崿F的降噪效果比后期解決方案要少,•如果是復雜解決方案,則需要干預•在更復雜的解決方案中,發生故障的機會會大大增加,•維護任務的數量及其成本將增加。•5.3。風扇的更換風扇的噪聲排放是渦流噪聲和湍流引起的噪聲,可通過空氣動力學優化的葉片輪廓和空氣動力學插件來降低這些噪聲。 [4]正確的空氣動力學設計(或隨后的優化)直接干預了產生噪聲的位置,而沒有降低風扇效率。風扇罩內進行干預的直接好處是,由于風扇罩內的噪聲較小,因此通過殼體輻射的噪聲也較小。原則上,廣東冷卻塔廠家可以設定一個目標,即提高玻璃鋼冷卻塔的效率,同時降低其噪音,減少水蒸氣的形成,并通過提高能效和降低維護成本最終節省資金。
     
    最常用的一次降噪解決方案之一是制造的SX系列風扇(在這種情況下,可以使用30英尺6葉片版本)。由于葉片的獨特設計,根據制造商的目錄,葉片的噪音小于8dB(A)。同時,根據制造商的說法,如果將其與較小的風扇速度結合使用,則與標準冷卻風扇相比,SX系列可將噪音降低多達20dB(A)。比較當前Cofimco 9144-8-36N的數據/G2.0T風扇和推薦的Howden 30-SX 6葉片風扇,更換風扇后預期的降噪效果為:ΔL≈9 dB,但是,在更換風扇的情況下,此類 SX風扇通常需要更高的風扇與普通型風扇相比,它的外殼要高,即需要重新組裝和升高外殼(但不能確定現有的風扇外殼在結構上是否足以承受額外的負擔)。此外,如果風扇外殼裝有擴散器,則還需要檢查是否可以在擴散器下方插入另一個外殼部分。除風扇外,很有可能必須更換電動機和驅動軸同樣,因為它們會使新風扇的旋轉速度比當前風扇慢,但軸上的功率會更高。此外,還必須檢查變頻驅動器或電氣開關設備是否符合更高的功率要求?;蛘?,也可以使用變頻驅動器使發動機旋轉得更慢,但在這種情況下,應檢查發動機以查看其是否能夠在較低的轉速下承受更高的功率。風扇葉片不是簡單的技術干預。預計將需要更換和修改許多相關設備,這意味著新風扇的成本可能非常昂貴.5.4。變頻驅動器變頻驅動器(VFD)控制風扇的速度電動機和風扇葉輪的轉速(以及輸送的空氣量)。在噪聲保護方面,速度控制特別有效,因為基于流的噪聲分量的聲功率與典型速度的功率成正比,因此,當轉速減半時,預期的噪聲降低為不是3dB,而??是6dB!這時,輸送的空氣量約為總容量的60%。 [2]在7月和8月期間,玻璃鋼冷卻塔的風扇一直以最高速度運轉(在匈牙利),因此實際上可以實現產生最高環境噪聲排放的運行條件。同時,在夜間可以充分降低環境溫度,因此以較低的轉速操作玻璃鋼冷卻塔的風扇就足夠了。由于夜間的環境噪聲污染限值更嚴格,為10dB,因此即使在晚上也將大大超過限值。根據廣東冷卻塔廠家的分析,夏季變頻器的頻率(從標稱50Hz)降低到不超過43Hz在夜間,最大的降噪可能只有:ΔL≈2 dB,因此,只有在夜間溫度降至20°C以下時才能實現顯著的降噪。 VFD的使用有其自身的風險,因此其用于噪聲保護的方法基本上取決于是否可以從環境的角度上達到期望的結果.5.5。瀑布降噪噪聲排放的主要組成部分是造成的撞擊噪聲。當水滴落入盆地時被水滴所吸引。這種噪聲基本上取決于水滴的質量及其撞擊速度,不用說,通過改變水滴的大小,落下的水滴的質量也會減少,這樣發出的聲能將減少。同時,減小水滴的尺寸還可以減少每單位時間流過的水量,并且這種方式也降低了玻璃鋼冷卻塔的冷卻能力。因此,為了實現有效的熱傳遞,應沿著給定橫截面的進氣口將最大量的冷卻劑與冷卻空氣接觸。也就是說,在這方面減小水滴的尺寸是不合適的。
     
    水滴撞擊產生的噪音主要是由于碰撞是不可彎曲的,因為碰撞體無法壓縮。如果碰撞變成彈性的(即,至少一個碰撞體發生了彈性變形),則很大一部分運動能量將不會轉化為聲能。通過使用瀑布式降噪墊,下落的水滴會與柔軟的表面而不是冷卻劑的表面,因此碰撞變得有彈性,并且散發的聲能將根據墊子的厚度(在某些情況下為層數)而降低。墊取決于當前的液滴噪聲,并且基本上取決于液滴的液滴高度和所施加的墊的層數。根據制造商的數據,預期的噪聲抑制率是[5] [6] [7]:ΔL≈4-9 dB?;旧?,瀑布降噪墊必須浮在水面上,因為只有在下落的水滴不直接接觸水表面(通過材料除外)的情況下,才能實現所需的降噪效果,這可以使材料最初漂浮在冷卻劑的表面上, 5.6。二次降噪措施在無法通過改變現有技術來修改或更換噪聲源或降低聲功率的情況下,可以采用降噪墊或支撐結構。減少環境噪聲的有效方法是防止聲音的傳播。這種解決方案可能是:•使用吸收式消音器,•產生聲響。 Ver板,•建筑隔音墻。使用次級降噪解決方案時,通常假定隨后的技術傳播干擾會導致壓降,從而降低玻璃鋼冷卻塔的冷卻能力和能效。因此,這些解決方案只有當塔足夠大以補償隨后的降噪解決方案所產生的壓降時,才可以確定地使用“熱壓”。次要解決方案的簡化分析如下:優點•不會直接干擾玻璃鋼冷卻塔技術,•可以逐步實施,•有更多解決方案選擇,•有時可用的降噪比缺點•成本降低(根據降噪要求而成倍增加)•一般會導致壓力下降•玻璃鋼冷卻塔的冷卻能力和能源效率會降低•接近機械單元可能會更困難,•維護任務和成本將增加,•玻璃鋼冷卻塔的幾何形狀和環境將發生變化。5.7。吸收式消音器吸收式消音器在很寬的頻率范圍內有效。低頻吸聲受內置吸聲材料的有限厚度限制,而高頻則受聲波彎曲能力下降的限制。吸音消音器的吸聲程度取決于百葉窗之間的自由橫截面尺寸和吸音插件的長度。百葉窗之間的間隙越小,廣東冷卻塔廠家可以實現的降噪效果就越大。百葉窗式消音器的工作原理是,聲能在流動劑路徑中的百葉窗中吸收,因此廣東冷卻塔廠家通常必須假定此解決方案會導致壓力下降。[3] 5.8。百葉窗式進氣口在在設計空氣入口和出口時,至關重要的是,冷卻劑不要離開塔架的內部空間,并且陽光不能到達水盆的表面,也不能加熱冷卻劑(這樣可以減少藻類的形成) ).
     
    為此,建議使用垂直漂移消除器,該消除器會在一定程度上影響流速,并針對強制或引流玻璃鋼冷卻塔分別設置尺寸。除水器的水分離效率與壓降大致成正比;因此,選擇不當的除水器會導致明顯的壓降,從而降低冷卻性能,效率和風扇的使用壽命。5.9。隔音墻在廣東冷卻塔廠家的情況下,為確保最大的冷卻性能,使用解決方案至關重要,可以在降低壓降的同時最大程度地降低噪音。因此,在本研究中,通過傳播進行干預的可能性僅限于聲音屏蔽,如果設計合理,則可以減少風扇和進氣口發出的噪音。屏障的質量和高度,以及其與噪聲源和接收器的距離。為使效果有效,屏障必須阻擋噪聲源最高點之間的視線,并且屏障必須長且連續,以防止聲音繞過末端。但是,與隔離墻的放置有關的流動原理是,在玻璃鋼冷卻塔的兩側均具有進氣口的情況下,防護層與玻璃鋼冷卻塔之間的距離必須大于進氣口的高度(對于僅在一側具有進氣口的玻璃鋼冷卻塔,距離應增加一倍)。應選擇壁的結構,以使壁結構的隔音效果必須比預期的減小效果大得多,因為尺寸設計本質上是為了衍射而不是透射。所使用的墻塊或墻體結構的吸聲和隔音要求如下:•聲源側的吸聲量至少為:α≥0.8•空氣傳播的聲衰減度至少為RW≥25 dB隔音墻的設計基本上取決于要保護免受噪聲影響的區域以及評估要點的位置。風扇發出的聲能也可以通過隔音墻減少??梢栽诓Aт摾鋮s塔的邊緣(靜態上最堅固)建造一個隔音墻,但是–考慮到風扇的聲功率,噪聲源的大小和位置–所需的墻高會很大(至少7m),由于風壓,不建議在塔的邊緣。因此,建議的解決方案是構造合適高度的風扇堆棧而不是現有的擴散器,或者直接構造圍繞現有的擴散器,內表面具有吸音設計的圓形(或多邊形)屏障,以及所需的附加支撐結構。


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