冷却塔噪声减振降噪治理方案及实例

冷却塔噪声减振降噪治理方案及实例常规的冷却塔噪声源主要是排风机的风噪声和淋水噪声。其它的一些主要的声源还包括风机噪声、减速机噪声、电动机噪声、冷却塔配管及阀体噪声、冷却用泵噪声以及机壳振动向周围辐射的噪声。其中最为主要的声源是风噪声和淋水噪声，它们主要是从冷却塔的底部进风带和顶部向外传播影响环境。因此，根据其噪音的产生原理及传播特性，我们可以通过主动降噪和被动降噪两个方面去实行：一、主动降噪：主要会采取以下方式加以治理：1、降低风机浆叶叶尖的相对马赫数，可大幅降低桨叶辐射的噪音；2、增加桨叶的数量可在保证风量不变的前提下，可达到降低风机浆叶叶尖相对马赫数的目的3、改变浆叶翼型及迎角，改变桨叶的空气动力布局，使浆叶轴向压力场沿向分布均匀，减少回流、涡流的产生，提高风机效率，并实现降噪；4、减少桨叶相对体积，改变桨叶相对的厚度及弦长，降低桨叶的厚度噪声主动降噪对实施者的技术及加工精度要求较高，但效果较好！二、被动降噪主要会采取以下方式加以治理：1、在冷却塔顶部的外沿安装排风消声器；2、在冷却塔面向噪声控制点方向安装隔声屏障；3、在冷却塔底部接水盘上安装柔性网或消声垫，以降低落水声；4、在冷却塔的进风口处安装进风消声器（消声百叶窗） 。5、对一些要求较高的项目，也会采取隔声罩、地台等治理措施。当然其治理费用也会相应增加。设计参数对冷却塔进行噪声治理控制工程的声学设计前，我们一般会需要准备如下主要的设计参数以进行声学设计：1、冷却塔的出风口与进风口的噪声值：这个值一般可由现场测试得出，但在一些特殊的情况下，如冷却塔并未安装时,也可通过公式计算，计算值一般会与现场测试值有一定的出入。在计算时，我们需要根据冷却塔的电动机功率进行估算。其中声功率级较容易计算，而声压级计算较复杂，两者的计算结果相差极小。当然，这个值也可以由冷却塔制造商提供，但不论是现场测试结果还是计算结果或是厂商提供的噪声级，都应该是 11 或 13 倍频程的测试值。这是为了我们后面对消声器及隔声屏障的隔声量进行有效的计算。以确定最终的声学设计方案。2、消声器的压力损失和冷却塔的允许压力损失：塔风机风压 800Pa 消声器压力损失必须控制在 80Pa 以下，冷却塔的允许压力损失一般会要求冷却塔制造商或业主确定。因为冷却塔出进风口在安装消声器后，会影响到冷却塔的压力，造成一定的压力损失。为使安装消声器安装后不影响冷却塔的正常工作，消声器的压损应小于这个允许压损。而消声器的压力损失因为每个厂家的消声器结构不同，每个工程所采用的消声器型号也不尽相同。因此，需要根据不同的工程及消声器的损失系数进行压损计算。确定这个值需要噪控企业有系列消声器产品才有可能准确确认。3、控制点处的背景噪声值：这个值只能由现场测试得出。测试背景噪声时，我们会要求关闭噪声源，在噪声控制点处进行测量。噪控所治理的只是针对噪声源设备，而对背景噪声我们是“无能为力”的。因此，现场测试时要现场的背景噪声作出较准确测量，一是便于进行噪声控制设计；二是以便在工程验收时对背景噪声的影响进行修正，减去背景噪声对噪声源治理后的影响，利于工程验收。4、现场安装环境测量值：这些值的测量一般是对钢结构设计做准备。这是现场测试时最为“麻烦”的一个测试，也是最容易出错、最不能出错的环节。一般需要测试人员对自己的产品结构、生产能力、可能的声学处理方式有比较清晰的了解。比较复杂的现场，会进行多次测量才能最终确认。一个好的钢结构或安装方案对最终的报价与工程的安全性有着直接的影响。2、现场噪声值的测量 需对现场环境进行 11 或 13 倍频的测试，以便进行声学计算。具体测试方法请见：现场测试及检测方法。3、声学计算 根据业主提供的治理目标，我们即可以开始声学计算。这是整个噪声控制方案的关键。冷却塔的声学计算主要包括两个方面：一是声源处理后的声学计算：主要包括进出风消声器所起到的降噪效果计算、声屏障所起到的降噪效果计算、设置防水垫所起到的降噪效果计算；二是总体治理效果计算： 一般会直接将上述结果相加。对有多台冷却塔或背景噪声较高的情况下，也需要我们做一些声级加减求和的工作。一般上述理论结果与实际完成后的结果会有出入，需要作一定的修正。只有通过上述的声学计算我们才可能对每个方案做到心中有数。4、结构设计 冷却塔噪声治理结构设计，需要根据实际情况设定。主要包括声屏障的结构设计和消声器设计结构。附：管式消声器结构及消声量计算表 34ms折板阻式消声器结构及消声量计算表 34ms冷却塔风机出风段经过冷却塔填料造成的噪声衰减及原消声器的噪声衰减（由于通道过大，消声器的失效频率大约在 104Hz,因此该消声器声衰减量在人的听域范围内匀不大于 3db）后估计在 64 左右减振器特点：依减振器所在部位是否作旋转运动来分，减振器可分为固定式减振和旋转式减振两种。固定式减振是指对固定机件采取减振措施，例如机座减振器；旋转式减振是指对旋转体采取减振措施，例如转子减振器、轴承减振器等。固定式减振主要是机座减振，机座减振应用很广泛。机座减振可以采用橡胶减振器、弹簧减振器、流体减振器等，根据不同情况采用不同减振器，一般以橡胶减振器应用较多。橡胶是较理想的减振材料，对振动有阻尼作用。橡胶有很大的线性柔韧性，几乎可被拉伸到破裂而不失去其弹性，并且能承受交变应力而不易出现疲劳。橡胶和水一样，几乎不可压缩，受压后仅产生弹性变形，但其体积不变。当温度低于摄氏零下 30 度时，橡胶的弹性显著降低，故橡胶减振器不宜在严寒条件下工作；同时橡胶也不耐高温，其工作温度最好不超过摄氏 75-80。橡胶的受压强度比受拉强度大很多。橡胶的拉伸长度一般比压缩距离约大6 倍。橡胶受拉伸或压缩时，其自然振动频率并不相同。橡胶有“弹性后效”现象，即橡胶在受压缩后约 20 分钟内变形增加很快（约 25%，即变形比 1.25） ；此后，变形很慢，约到 15 天后，变形才增大到约50%。橡胶减振器的这些物理特点都会影响到减振器的设计选型和应用，用户在使用减振器时，应该多了解和注意。冷却塔减振降噪治理实例冷却塔底座加强减振措施 对冷却塔机械振动的控制，最行之有效的方法是从振动传递路径上进行隔离。当前，对转速 900r/min 以上的水泵、风机等设备，其隔振设计已相当成熟，故选用了技术成熟的阻尼弹簧隔振器系列产品，其固有频率为 3.5Hz，能得到满意的隔振效果。然而，常规产品对于低转速（300r/min）的冷却塔是无能为力的。为此，笔者专门联系厂家咨询了低频的弹簧隔振器，对隔振器弹簧采用超常设计，取大直径、大中径、高径比小、并且具有应力小、抗疲劳强度高、水平刚度大、使用寿命长、被隔振设备运行稳定性好、高度可调和安装方便等优点。 按照冷却塔基础布置情况，冷却塔底座加减振器选用某品牌的 ZGT-D2 型钢弹簧减振器。每台冷却塔选用减振器 20 个，根据受力状况均匀布置，从而消除减少冷却塔从安装基础传递至建筑结构荷的噪音振动。 该项目采用的 ZGT-D2 型可调式低频阻尼钢弹簧减振器，是制造商根据大型冷水机组、冷却塔、动力设备低速、扰力较大而设计的产品，由多重组合弹簧组成，弹簧件选用优质 60Si2Mn 弹簧钢材，耐疲劳、强度高、承载力大、使用寿命长；上下钢板及钢板外表面黏贴橡胶防滑垫等组成。此产品安装方便，稳定性好，固有频率低，隔振效果显著等特点。安装时可直接安放在设备下，若动力设备扰力较大，先调节重心，并将减振器底座固定孔用螺栓固定地基。本项目减振器的安装采用均匀分布，具体方式如下图： 图 1 冷却塔基础加装减振器布置图 3.2 冷却塔进出水管加软接隔离振动传播 在冷却塔进出水接口加装橡胶挠性接管，以隔绝冷却塔向冷却水管路系统传递振动和噪声，同时也避免冷却水泵的振动经冷却水管传递至冷却塔引起共振。 冷却塔进出水管软接选用某品牌的 JZH1-N 型橡胶挠性接管（单球体） 。其该类产品采用外国线材技术，由内胶层、尼龙帘布增强、外胶层复合的橡胶球体、骨架层硬钢丝和低碳钢 360转动法兰组成。具有耐高压抗爆力大、弹性好、位移量大、吸振能力强、减噪效果好等特点。专业用来防护和治理暖通空调水系统管道工程隔振降噪。 3.3 更换低噪音风机及电机 冷却塔风机及电机的运转振动及噪音是冷却塔振动及噪音的主要来源。本项目将原有的风机更换成更低转速、更低噪音的新型风机，从源头上减少冷却塔的振动及噪音。传统的冷却塔风机为 4 叶片，但目前也有更低转速、更低噪音的 6 风叶风机。笔者通过多方调研和论证比较，在本项目中采用了此项技术，原有风机为 4 叶片，转速为 300 r/min，选型更换为六风叶风机，转速约降至220 r/min。 本项改造中，风叶的选型及装配至关重要，为了提高风机的效率，风叶与风筒间需保持尽量小的间隙。由于风筒是玻璃钢材质，刚度较差容易变形，变形严重时，风叶会蹭到风筒，剧烈摩擦会使风叶及风筒严重磨损，甚至折断风叶。因此须控制风叶与风筒间隙在 2035mm，并有效地控制其运转振动的水平偏移位置，以保证风叶与风筒的配合。 3.4 风机电机变频节能改造 由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的，在实际设备运行中经常是处于在较低热负载的情况下运行，因此，通过变频驱动控制调节冷却风机电机的转速，以适应部分负荷情况，既能节约电耗，又能在大部分时间降低电机及风机转速，同步实现节能及降噪的目的。本项目通过对风机电机增加电气驱动的变频改造，在绝大部分时间实现了良好减振降噪效果，并且改造工程完工并投入使用后的第一年期间实现了节电率达 28%30%的良好经济效果。 在本项目中，为 4 台冷却塔风机电机各配备一台变频器，根据冷却塔出水温度的变化来对冷却塔风机运行转速进行变频驱动控制，实现对冷却塔出水温度的调节，从而使冷却水系统的水温控制在一个稳定的状态。变频驱动控制方式如下： a) 正常使用的运行启动时，启动开关切至自动运行模式，冷却水泵启动后自动启动第一台冷却塔风机，由温度传感器测定冷却塔出水温度，并在冷水机组启动后经过控制器根据设定的控制温度和实测温度的比较运算来控制冷却塔风机的转速，从而调节风机的运行风量，从而控制冷却塔的出水温度在设定的范围内。 b) 如一台冷却塔风机满载运行时尚不能满足冷却降温要求时，系统自动增加启动一台冷却塔风机，依此类推，直到满足运行所需的冷却降温要求为止（标准设计工况为冷却水出水水温32） 。运行负荷的减载控制则为逆向进行，整个控制系统为一个闭环调节系统，并加入设备均衡磨损控制功能，