1 火电厂主变压器常用降噪措施

近年来，随着国家对工业噪声监管力度的加大和居民环保意识的增强，电厂设备运行噪声的控制和噪声治理变得愈加重要。主变压器是火电厂的关键设备之一，其噪声对厂界及噪声敏感点有一定影响，有时需要采取降噪措施。

在新建燃气电厂主变压器区域设置了11m高的隔吸声屏障。为了更好地满足通风散热要求，在屏障下部正对变压器机体位置设置一定面积的进风口，并在进风口设置消声器。

对于已建项目来说，主变压器的噪声治理方法主要以隔声措施为主，包括隔声屏障、全封闭或半封闭隔声间等，其中设置隔声屏障的方法较为常见。

2 某电厂主变压器概况

某电厂共设置3台主变压器，分别配备3组冷却风扇，垂直于地面布置。变压器护栏处声压级为73～75dB(A)，传播到邻近的噪声敏感点的声压级为57～59dB(A)。在邻近的居民敏感点能非常明显地听到变压器特有的低频噪声。

变压器的噪声主要来自两个声源：一是变压器本体辐射的噪声；二是冷却系统散热风扇等所产生的噪声。

变压器本体由于电磁的作用，会引发变压器壳体辐射噪声。

冷却系统的散热风扇是大风量、低压头的轴流风机，这些风机运行时产生强烈的噪声，有时甚至要大于变压器的本体噪声，成为变压器的主要声源。两者叠加后的噪声以中低频为主，低频噪声由于其波长很长，具有传播距离远、衰减慢的特点，其治理难度相对较大。

3 主变压器噪声治理思路

该项目主变压器后方为主厂房，两侧设置了防火墙，仅冷却风扇外侧设置了围栏且正对厂界方向，变压器噪声主要通过围栏方向向厂界处传播。

由于变压器距离厂区主路较近，如采取隔声屏障的降噪措施，则隔声屏障只能设置在厂区道路边缘。而厂区道路通行各种车辆，特别是大型货车，在路边设置隔声屏障存在一定的安全隐患。

根据以上现场条件，提出了在冷却风扇外侧设置消声器的设计思路。由于变压器本体与风扇距离较近，消声器不仅能降低变压器风扇的噪声，在向厂界传播的方向上对变压器本体辐射的噪声也有明显的衰减作用。根据电厂整体的噪声控制需求，变压器散热风扇消声器的传声损失应不小于15dB(A)。

4 消声器设计选型

由于现场空间有限，变压器散热风扇的消声拟选用体型相对较小、消声频带较宽的阵列式消声器。阵列式消声器是单元并排式阻性消声器的一种，由多个规格相同或相似的吸声体在垂直于气流流动方向的横截面上按阵列排列而组成的消声器，其典型构造如图1所示。

图1 典型阵列式消声器构造

对片式消声器和阵列式消声器进行了计算机模拟和实验室测量。对比发现，两种消声器在相同通流比的情况下，阵列式消声器较片式消声器的流场相对稳定、流畅和阻力损失较小；在通流比和阻力损失相近的情况下，阵列式消声器的消声频带较宽，消声指数和消声量也较大。

式(1)为阻性消声构造的消声量计算公式。对于阵列式消声器来说，式中φ(α0)是消声系数，S是消声器的通流面积，P是所有所有吸声体周长的总合，l是吸声体有效长度。

其中，消声系数φ(α0)的取值非常重要，一般取实测经验值。GB/T 36079-2018[8]《声学单元并排式阻性消声器传声损失、气流再生噪声和全压损失系数的测定等效法》推荐了因消声器整机几何尺寸过大，不能按照GB/T25516-2010直接测量的大型单元并排式阻性消声器的传声损失、气流再生噪声和全压损失系数的测定方法。

该方法是将消声器在断面上分割成小模块，以小模块制作成的消声样品进行实验室测量；在修正环境背景噪声、气流再生噪声和测量系统的侧向传声的影响后，将在不同风速下(0～20m/s)测量得出的各频带插入损失进行算术平均等一系列计算得出消声器传声损失。再根据上述公式计算出适用于大截面消声器的消声系数。

消声器的气流再生噪声和全压损失系数均是通过对小模块消声样品进行测试和计算得出。

根据变压器冷却风扇几何尺寸和现场空间，将消声器截面尺寸设计为5.1m×4.1m，阵列式消声单元截面尺寸230mm×230mm，有效长度1.5m，按15行×12列进行排布。按单台变压器冷却风扇总风量270000m3/h考虑，消声器传声损失计算结果见表1。

表1中d值为消声器衰减后与气流再生噪声的叠加值，计算公式如下：

为达到设计要求，该项目将消声单元的有效长度设置为1.5m，通流比设为54%。为进一步减小阻力损失，在正对风扇的位置和阵列式消声器之间设置了0.7m宽的气流静压过渡段，安装消声器后的效果如图2所示。

图2 变压器冷却风扇消声器安装后效果

表1 主变压器阵列式消声器计算结果

5 变压器阵列式消声器的应用

工程实施时，为方便检修，将气流静压过渡段兼做检修通道，并在两侧设置检修门。变压器冷却风扇安装阵列式消声器后的现场照片如图3所示。

图3 主变压器冷却风扇阵列式消声器竣工照片

项目验收时主变压器冷却风扇共开启两组，分别测量了三台主变的消声器入口端和出口端的噪声值，测点位置如图4所示。

图4 1#A相主变压器阵列式消声器插入损失测点图

各测点实测噪声数据见表2，通过计算可知，消声器实际传声损失在19.6～22.2dB(A)之间，降噪效果达到设计要求。

消声器入口端和出口端噪声频谱如图5所示。在250Hz以下的低频噪声范围，消声器传递损失的平均值可达到12.7dB(A)，人体主观感受也有较明显的改善。

图5 主变压器冷却风扇消声器入口端和出口端噪声频谱

火电厂主变压器噪声对厂界及噪声敏感点影响较大时，除采取常用的隔声措施外，还可通过在冷却风扇外侧加装消声器的方式达到整体降噪的目标。阵列式消声器对比常规片式消声器，在通流面积相同的条件下，可获得更低的阻力损失，是较优选择。

表2 主变压器阵列式消声器插入损失测量数据

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