110kV洪钟变电站通风降噪优化设计研究

110kV洪钟变电站通风降噪优化设计研究 本文关键词：洪钟，变电站，通风，优化设计，降噪

110kV洪钟变电站通风降噪优化设计研究 本文简介：摘要：本文通过对110kV洪钟变电站类型及其所处地理位置、周围敏感点等情况的综合考虑，具体分析噪声源及特性，从声源控制、传声途径控制、合理建筑结构和隔声、吸声设计、环境污染及防护等几个方面提出变电站通风降噪方法，为提高变电站运行维护水平建言献策。Abstract：Basedoncomprehensi

110kV洪钟变电站通风降噪优化设计研究 本文内容：

摘要： 本文通过对110kV洪钟变电站类型及其所处地理位置、周围敏感点等情况的综合考虑，具体分析噪声源及特性，从声源控制、传声途径控制、合理建筑结构和隔声、吸声设计、环境污染及防护等几个方面提出变电站通风降噪方法，为提高变电站运行维护水平建言献策。

Abstract： Based on comprehensive consideration of the type， geographical location and surrounding sensitive points of 110kV Hongzhong substation， this paper analyzes the noise source and characteristics， and proposes ventilation and noise reduction methods from sound source control， acoustic path control， reasonable building structure and sound insulation and suction design， environmental pollution and protection， in order to improve the level of substation operation and maintenance.

关键词： 变电站风机；噪声源及特性；通风降噪

Key words： substation fan；noise source and characteristic；ventilation and noise reduction

中图分类号：TU831.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）32-0131-02

1 变电站噪声

1.1 站址概况 拟选110kV洪钟变电站位于厦门市翔安区后房社区。110kV洪钟变配电装置楼总建筑面积1028m2。一层建筑面积1028.00m2，层高4.0m，主要功能房间为10kV 配电室，电容器室，二次设备室，110kV GIS配电室（挑高8.0m），#1、#2、#3主变压器室（挑高8.0m）及户外散热器。

1.2 变电站通风系统及噪声构成 110kV洪钟变电站的主变室、站用变室、电容器室、电抗器室采用墙上低位百叶窗自然进风，高位轴流风机机械排风的通风系统来排除室内余热，另设事故排风机兼作正常通风系统的排风机用。110kV GIS室设置自然进风、机械排风的通风系统，吸风口设在GIS室的房间下部，排除室内可能存在的SF6 气体，事故排风由下部正常排风系统和上部排风系统共同来保证。根据辐射噪声的特点，风机噪声主要由下述四部分组成：①风机运行时进、排风口产生的空气动力性噪声；②机壳、管壁以及电动机轴承等发出的机械性噪声；③电动机的电磁噪声；④运行的风机与基础连接处发生振动而产生的高频辐射噪声。

1.3 风机噪声源分析 轴流风机的噪声可以分为两种类型，一是空气动力性噪声，二是电磁噪声，并且前者是主要的噪声。就组成部分来看，主要包括两个部分，分别是旋转噪声与涡流噪声。前者也被称为叶片噪声，产生的主要原因是由于旋转叶片对空气质点的周期性打击，使得空气压力出现脉动进而出现噪声。运用傅里叶级数对该脉动进行分解，可以将其分解成一个稳态分量，还有一系列的脉动分量。后者的产生主要是由于风机的叶片在进行旋转的过程中，造成周围的气体出现涡流，同时粘滞力会发生作用，使其分解成若干个小涡流。在此情况下，空气会出现扰动的情况，最终产生噪声。

而风机的噪声频谱，其背景一般是连续谱，并且伴有若干个有调成分，进而造成两种噪声相互混杂的情况。实际上，叶片噪声属于风机噪声的范畴，并且相关设备的便会都会导致出现涡流噪声，与此同时由于风机的外壳和风管会产生共振，也会引发噪声。

2 通风降噪优化方案设计

2.1 设计原则 按照变电站的使用功能要求，在满足相关规程、规范、生产工艺流程的前提下，结合110kV变电站通用设计的经验，强化节能设计理念，从技术和经济角度对生产综合楼通风设计进行合理化的优化和协调，积极优化和创新建筑设计方案。设计控制目标：控制各进排风口距离1m、高度1.2m处，所测噪声值低于50dB（A）。

本站通风系统设计原则简述如下：①满足通风要求的条件下，通风方式首选自然进风，自然排风。②若自然排风无法满足要求，则采用自然进风，机械排风。③若房间不具备自然通风条件，则采用机械进风，机械排风。④普通轴流风机噪声值超标，则选用低噪声轴流风机。⑤若风机噪声值仍超标，则加设消声器降低风机气动噪声与涡流噪声。⑥风机噪声得到有效控制的情况下，电气设备房间采用消声百叶窗进一步控制电气设备噪声向外辐射。通过以上6大原则，运用风机降噪与消声百叶降噪措施，将变电站噪声有效控制在噪声排放标准内。

2.2 风机降噪优化方案 一般来说，通常采用消声器的方法来达到控制噪声的目的。对绝大部分声源是气流噪声的设备来说，消声器能够取得非常好的控制效果。消声器在允许气流通过的同事，又减弱了噪声的传播和辐射。

根據消声机理和应用对象，可分成：阻性消声器、抗性消声器、微穿孔板消声器、扩散消声器。微穿孔板消声器主要通过微穿孔板吸声结构来实现消声，可实现宽频带消声和较低的阻损。

本站选用以下风机降噪措施：①双层微穿孔板消声器降低风机气动噪声。②风机动叶顶部加旋转环减小叶顶与机壳间隙降低方剂涡流噪声。

2.2.1 双层微穿孔板消声器 该种消声器的宽频吸声性能非常好，穿孔板的厚度要选择恰当，并且恰当的穿孔直径等能够有效提升吸声的效果。

消声器的材料是玻璃钢板，它阻损小、重量轻、造价低。其结构包含两个主要的组成部分，分别是玻璃板和吸声尖锥。根据声学的性能，双层微穿孔板的吸声性能非常好，能够有效达到吸声的目的。而中央吸声尖锥能够有效解决高频吸声的若干问题，并且的吸声频带也非常高。根据空气的动力性能可知，将消声器的周壁设计为圆筒的形状，并且和风扇的通道直接相连，而且微穿孔板具有很多特征，比如孔和摩擦阻力都比较小而且板比较薄。使用玻璃材质来制作消声器，比较耐腐蚀，而且轻便，同时也不担心潮湿的问题，而且成本也比较低。把它设计成拆装方便的结构，便于检修和更换材料。endprint

把该消声器安装于轴流风机入口，噪声可从110dB（A）降到90dB（A），效果良好。此外，对风机性能研究表明，使用这种消声器对风机性能影响很小。但是受气流会产生再生噪声，消声器的效果则难以保障，要确保消声效果，需要改进设计方法，但是面临比较大的困难，因此需要探索出新的降噪方法。

2.2.2 风机动叶顶部加旋转环减小叶顶 由涡流噪声产生机理可知，控制叶片表面紊流附面层的发展以及涡流脱离，控制气流初始紊流度及控制吸力面与压力面之间的壓差流动和间隙回流，均可有效降低涡流噪声。动叶顶部加旋转环方法实质上是使泄漏流动通过间隙而不在叶栅内出现以及控制间隙圆流产生。旋转环同叶轮一起旋转，环的入口应加工成圆精的圆弧形，以便使已经产生的间隙回流能平滑地进入叶栅，不致在环的内表面发生分离而扰动主气流。

2.3 消声百叶降噪优化方案 实际上，消声百叶窗的构成是对比较短的片式或者折板式的消声器所进行的改进，决定其消声性能的最主要的因素在于单片百叶的形式以及安装角度等问题。百叶可以对噪声的辐射进行合理的设置，在叶片的下侧，还可以设置共振体来达到吸声的效果，并且其具有比较宽的消声频带，在散热和采光等方面也都符合要求。消声百叶的运用优点主要体现在以下几个方面：①消声百叶的主要组成部分是通风百叶，而这种百叶的内部装有吸声材料，在各个叶片之间也都存在通风间隙。经过对开口面积的精心设计以后，可以确保空气流量和消声效果。②流线型的阻力比较低。③消声百叶同时具有低压降和消声优异的两种性能。④消声百叶的制作材料使用的是镀锌的铁板等，并且在内部的填充物具有不燃且吸声的特性，能够确保其使用寿命，也便于对其进行维护。

2.4 性能比较及结论 ①采用本方案降噪措施后，轴流风机性能指标比较见表1。②采用本方案降噪措施后，通风性能指标比较见表2。③推荐意见。综上所述，低噪声轴流风机对比传统轴流在性能与噪声指标上有较强优势，结构更合理， 噪声更低，更高效、风量大、风压高、噪声低且具有节能特点。消声百叶在任何气候条件下使用，且气流阻力小，消声量大，外形美观，根据110kV洪钟变电站变电站的噪声特点，推荐采用自然通风与强排风相结合等措施。选择低噪声的设备，结合消声百页窗通风吸声的方案。

3 通风方案选定

3.1 通风设备选用 本站通风系统方案及选用设备如下：10kV配电装置室：采用机械进风、机械排风的通风方式，事故通风换气次数不少于12次/时。

电容器室：采用门下百叶自然进风、机械排风的通风方式，事故通风换气次数不少于15次/时。

110KV GIS室：采用百叶自然进风、机械排风的通风方式。事故通风换气次数不少于12次/时。风机具温控、SF6监测启停控制功能。

二次设备室：设换气次数不少于6次/时的检修换气通风，采用百叶自然进风、机械排风，当人员进入时自动或手动开启。本站机械排风机均选用钢制低噪音防爆轴流风机，兼顾事故通风。风机采用感温自启动方式，并接入智能化系统智能控制，自动调节风量，节约能耗。

3.2 降噪措施总结 钢制低噪音防爆轴流风机采用2项降噪技术措施：①双层微穿孔板消声器降低风机气动噪声。②风机动叶顶部加旋转环减小叶顶与机壳间隙降低涡流噪声。通风百叶采用1项技术措施：安装消声百叶控制电气设备噪声向外辐射。

4 结论

专题对变电站内风机产生的噪声进行了分析，并提出了在风机上增加双层微穿孔板消声器及在其动叶顶部增加旋转环等改造措施，改造方案对变电站的噪声控制有显著效果，对变电站的节能减排及“环境友好型”变电站的建设具有现实意义。通过技术性能比较，本方案采用钢制低噪音防爆轴流风机降低风机噪声值，在保证风机性能的前提下减少了变电站噪声排放量。通风百叶采用新型消声百叶，具有防雨功能及良好的消声性能，既解决了通风又解决了消音问题，且最大限度地减少气流传递阻力。

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