RU2775287C2 - Sound absorber of exhaust duct for rotating electric machine - Google Patents
Sound absorber of exhaust duct for rotating electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775287C2 RU2775287C2 RU2020117014A RU2020117014A RU2775287C2 RU 2775287 C2 RU2775287 C2 RU 2775287C2 RU 2020117014 A RU2020117014 A RU 2020117014A RU 2020117014 A RU2020117014 A RU 2020117014A RU 2775287 C2 RU2775287 C2 RU 2775287C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sound
- electric machine
- rotating electric
- machine according
- rotor
- Prior art date
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims description 37
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003584 silencer Effects 0.000 claims description 12
- 239000006098 acoustic absorber Substances 0.000 claims description 6
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 5
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000006261 foam material Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 230000002238 attenuated Effects 0.000 description 3
- 210000001357 hemopoietic progenitor cell Anatomy 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Данное изобретение относится к звукопоглощающим конструкциям, используемым в каналах для выпуска воздуха для электрических генераторов, электрических двигателей и других вращающихся электрических машин.This invention relates to sound absorbing structures used in air outlet ducts for electrical generators, electrical motors and other rotating electrical machines.
Борьба с шумообразованием крупных вращающихся электрических машин часто важна при разработке и реализации такого оборудования. Наряду с хорошо известным шумом, вызываемым вибрацией, значительным может быть аэродинамический шум, возникающий от потоков воздуха, создаваемых быстрым вращением компонентов вращающейся электрической машины. Выражение «вращающаяся электрическая машина» охватывает все электрические машины, имеющие компонент ротора, который вентилируется потоками воздуха, и / или который создает такие потоки воздуха во время вращения.Noise control of large rotating electrical machines is often important in the design and implementation of such equipment. In addition to the well-known noise caused by vibration, aerodynamic noise can be significant due to air currents generated by the rapid rotation of the components of a rotating electrical machine. The expression "rotating electrical machine" covers all electrical machines having a rotor component which is ventilated by air currents and/or which generates such air currents during rotation.
Данное изобретение направлено на ослабление эффектов аэродинамического шума от таких машин.The present invention is directed to reducing the effects of aerodynamic noise from such machines.
Согласно одному аспекту, данное изобретение относится к вращающейся электрической машине, содержащей:According to one aspect, this invention relates to a rotating electrical machine, comprising:
ротор, расположенный внутри корпуса ротора;a rotor located inside the rotor housing;
канал для потока воздуха, проходящий от корпуса ротора к глушителю и через него к выпускному отверстию, a channel for air flow from the rotor housing to the muffler and through it to the outlet,
глушитель, содержащий по меньшей мере один канал для потока воздуха, расположенный смежно с по меньшей мере одной звукопоглощающей колонной, причем указанная колонна содержит первую часть, содержащую внутри первый звукопоглощающий материал, и вторую часть, содержащую микроперфорированную панель (МПП) и полость резонатора. a silencer containing at least one air flow channel located adjacent to at least one sound-absorbing column, wherein said column contains a first part containing the first sound-absorbing material inside, and a second part containing a microperforated panel (MPP) and a resonator cavity.
Глушитель может содержать указанный по меньшей мере один канал для потока воздуха, образованный между двумя из звукопоглощающих колонн. Звукопоглощающая колонна может дополнительно содержать третью часть, содержащую внутри звукопоглощающий материал. Вращающаяся электрическая машина может содержать вторую МПП в полости резонатора. Полость резонатора может быть разделена на совокупность отсеков, перпендикулярных направлению канала для потока воздуха после колонны. Полость резонатора может быть разделена на совокупность отсеков, имеющих различную глубину. Вторая часть колонны может быть настроена на пиковое значение поглощения от 80 Гц до 180 Гц или конкретнее от 100 Гц до 120 Гц. Вторая часть колонны может быть настроена на пиковое значение поглощения от 60 Гц до 300 Гц или конкретнее от 100 Гц до 120 Гц. Вторая часть колонны может быть настроена на пиковое значение поглощения при частоте электропитания ротора или его гармонических колебаний. Первый звукопоглощающий материал может представлять собой пористый поглотитель. Указанный пористый поглотитель может представлять собой вспененный материал или минеральную вату. Первая часть звукопоглощающей колонны может находиться между ротором и второй частью звукопоглощающей колонны. Первая часть звукопоглощающей колонны может находиться между ротором и второй частью звукопоглощающей колонны, а вторая часть может находиться между первой частью и третьей частью. Вращающаяся электрическая машина может представлять собой генератор. Вращающаяся электрическая машина может содержать несколько звукопоглощающих колонн, образующих несколько каналов для потока воздуха, каждый из которых проходит вдоль осевой длины ротора. МПП может содержать перфорационные отверстия диаметром в диапазоне от 0,5 мм до 1,2 мм. МПП может содержать пластину толщиной от 0,5 мм до 2,5 мм. Отношение общей площади перфорации к общей площади пластины может находиться в диапазоне от 0,15% до 0,4%. Полость резонатора может иметь глубину в диапазоне от 150 мм до 400 мм или от 200 мм до 400 мм.The muffler may comprise said at least one air flow channel formed between two of the sound absorbing columns. The sound-absorbing column may further comprise a third part containing sound-absorbing material inside. The rotating electrical machine may contain a second MPP in the cavity of the resonator. The cavity of the resonator can be divided into a plurality of compartments perpendicular to the direction of the channel for air flow after the column. The cavity of the resonator can be divided into a set of compartments having different depths. The second part of the column can be set to a peak absorption value of 80 Hz to 180 Hz, or more specifically 100 Hz to 120 Hz. The second part of the column can be set to a peak absorption value of 60 Hz to 300 Hz, or more specifically 100 Hz to 120 Hz. The second part of the column can be tuned to peak absorption at the frequency of the power supply of the rotor or its harmonics. The first sound absorbing material may be a porous absorber. Said porous absorbent may be foam or mineral wool. The first part of the sound-absorbing column may be located between the rotor and the second part of the sound-absorbing column. The first part of the sound absorbing column may be between the rotor and the second part of the sound absorbing column, and the second part may be between the first part and the third part. The rotating electrical machine may be a generator. The rotating electrical machine may comprise a plurality of sound-absorbing columns forming a plurality of airflow channels, each of which extends along the axial length of the rotor. The MPP may contain perforations with a diameter ranging from 0.5 mm to 1.2 mm. The MPP may contain a plate with a thickness of 0.5 mm to 2.5 mm. The ratio of the total area of the perforation to the total area of the plate can be in the range from 0.15% to 0.4%. The resonator cavity may have a depth ranging from 150 mm to 400 mm or from 200 mm to 400 mm.
Согласно другому аспекту, изобретение относится к способу борьбы с образованием аэродинамического шума от вентиляционного канала вращающейся электрической машины, расположенной внутри корпуса генератора, причем указанный способ включает следующие этапы:According to another aspect, the invention relates to a method for combating the formation of aerodynamic noise from the ventilation duct of a rotating electrical machine located inside the generator housing, and this method includes the following steps:
расположение ротора внутри корпуса ротора;location of the rotor inside the rotor housing;
предоставление канала для потока воздуха, проходящего от корпуса ротора к глушителю и через него к выпускному отверстию корпуса генератора, providing a channel for the flow of air passing from the rotor housing to the muffler and through it to the outlet of the generator housing,
предоставление глушителя с по меньшей мере одним каналом для потока воздуха, расположенным смежно с по меньшей мере одной звукопоглощающей колонной,providing a silencer with at least one air flow channel located adjacent to at least one sound-absorbing column,
пропускание охлаждающего воздуха вдоль указанного по меньшей мере одного канала для потока воздуха после первой части звукопоглощающей колонны, содержащей внутри первый звукопоглощающий материал, действующий в качестве активного акустического поглотителя, иpassing cooling air along said at least one air flow channel after the first part of the sound-absorbing column containing inside the first sound-absorbing material acting as an active acoustic absorber, and
пропускание охлаждающего воздуха вдоль указанного по меньшей мере одного канала для потока воздуха после второй части звукопоглощающей колонны, содержащей микроперфорированную панель (МПП) и полость резонатора, действующие в качестве реактивного звукопоглотителя.passing cooling air along said at least one air flow channel after the second part of the sound-absorbing column, containing the micro-perforated panel (MPP) and the resonator cavity, acting as a reactive sound absorber.
Теперь варианты реализации данного изобретения будут описаны в качестве примеров со ссылкой на приложенные графические материалы, в которых:Embodiments of the present invention will now be described by way of example with reference to the attached drawings, in which:
фиг. 1A показывает схематический вид в разрезе сбоку электрического генератора, показывающий расположение блока глушителя внутри корпуса генератора;fig. 1A is a schematic sectional side view of an electrical generator showing the location of the muffler assembly within the generator housing;
фиг. 1B показывает схематический вид в разрезе с торца электрического генератора по фиг. 1A;fig. 1B shows a schematic end sectional view of the electric generator of FIG. 1A;
фиг. 2 представляет собой вид с торца двух звукопоглощающих колонн, используемых в корпусе генератора по фиг. 1A и 1B;fig. 2 is an end view of two acoustic columns used in the generator housing of FIG. 1A and 1B;
фиг. 3 представляет собой вид в перспективе двух звукопоглощающих колонн по фиг. 2;fig. 3 is a perspective view of the two sound absorbing columns of FIG. 2;
фиг. 4 представляет собой вид с торца двух альтернативных звукопоглощающих колонн, используемых в корпусе генератора по фиг. 1A и 1B;fig. 4 is an end view of two alternative acoustic columns used in the generator housing of FIG. 1A and 1B;
фиг. 5 представляет собой вид в перспективе двух звукопоглощающих колонн по фиг. 4;fig. 5 is a perspective view of the two sound absorbing columns of FIG. four;
фиг. 6 представляет собой вид в перспективе реактивного звукопоглощающего блока, пригодного к использованию в колоннах по фиг. 2-5;fig. 6 is a perspective view of a reactive sound deadening block suitable for use in the columns of FIG. 2-5;
фиг. 7 представляет собой схематический вид в разрезе с торца верхней части блока глушителя по фиг. 1B;fig. 7 is a schematic end sectional view of the top of the muffler block of FIG. 1B;
фиг. 8 представляет собой график, показывающий спектр ослабления шума блока глушителя, используемого с генератором по фиг. 1A и 1B, с помощью только активных звукопоглощающих конструкций;fig. 8 is a graph showing the noise attenuation spectrum of a silencer unit used with the generator of FIG. 1A and 1B using only active sound-absorbing structures;
фиг. 9 представляет собой график, показывающий расчетный спектр коэффициента поглощения звука при нормальном падении для плоской волны, ударяющей в реактивный звукопоглощающий блок, используемый в звукопоглощающих колоннах по фиг. 3-5;fig. 9 is a graph showing the calculated normal incidence sound absorption coefficient spectrum for a plane wave striking a reactive sound absorbing block used in the sound absorbing columns of FIG. 3-5;
фиг. 10 представляет собой график, показывающий прогнозируемые спектры коэффициента поглощения звука при нормальном падении для плоских волн, ударяющих в два различных реактивных звукопоглощающих блока, используемых в звукопоглощающих колоннах по фиг. 3-5;fig. 10 is a graph showing predicted normal incidence sound absorption coefficient spectra for plane waves striking two different reactive sound absorbing blocks used in the sound absorbing columns of FIG. 3-5;
фиг. 11 представляет собой схематический вид в разрезе с торца альтернативного двухпанельного реактивного звукопоглощающего блока, используемого в звукопоглощающих колоннах по фиг. 3-5;fig. 11 is a schematic end sectional view of an alternative two-panel reactive sound deadening block used in the sound deadening columns of FIG. 3-5;
фиг. 12 представляет собой схематический вид в разрезе с торца альтернативного трехканального реактивного звукопоглощающего блока, используемого в звукопоглощающих колоннах по фиг. 3-5;fig. 12 is a schematic end sectional view of an alternative three-channel reactive sound deadening block used in the sound deadening columns of FIG. 3-5;
фиг. 13 представляет собой график, показывающий прогнозируемые спектры коэффициента поглощения звука при нормальном падении для плоских волн, ударяющих в реактивные звукопоглощающие блоки по фиг. 11 и 12. fig. 13 is a graph showing predicted normal incidence sound absorption coefficient spectra for plane waves striking the reactive sound absorbing blocks of FIG. 11 and 12.
В данной спецификации характеристики, относящиеся к относительной ориентации и положению, такие как «верхний», «нижний», «горизонтальный», «вертикальный», «левый», «правый», «вверх», «вниз», «передний», «задний», а также любые производные от них прилагательные и наречия, использованы в смысле ориентации устройства, представленного в графических материалах, при обычном способе применения. Однако, такие характеристики не предназначены для какого-либо ограничения использования по назначению описываемого или указанного в формуле изобретения.In this specification, characteristics relating to relative orientation and position such as "top", "bottom", "horizontal", "vertical", "left", "right", "up", "down", "front", "rear", as well as any adjectives and adverbs derived from them, are used in the sense of the orientation of the device presented in the graphics, in the usual way of application. However, such characteristics are not intended to in any way limit the intended use described or claimed in the claims.
Фиг. 1A показывает принципиальную схему электрического генератора 1 внутри корпуса 2 генератора. Генератор 1 имеет ось 3 вращения, проходящую в продольном направлении через корпус 2, как видно на виде сбоку по фиг. 1A. Нижняя часть 4 корпуса 2 образует оболочку для генератора 1, а также связанного с ним оборудования, и может в целом называться в данном документе корпусом ротора. Верхняя часть 5 корпуса 2 образует конструкции 6 впускного воздуховода, конструкцию выпускного воздуховода / глушителя 7, которая содержит модуль 10 обработки выпускаемого воздуха (фиг. 1B), и многостворчатые оконные клапаны 8 выпускного воздуховода для выпуска воздуха из корпуса 2. Это лучше всего видно на виде в аксиальном поперечном разрезе по фиг. 1B.Fig. 1A shows a circuit diagram of an
Вентиляционный / охлаждающий воздух подается к осевым торцам генератора 1 из конструкций 6 впускного воздуховода и проходит в осевом направлении вдоль вентиляционных прорезей в роторе 9 генератора 1. Из вентиляционных прорезей ротора воздух выходит при вращательном движении ротора и проходит через глушитель 7 / модуль обработки выпускаемого воздуха 10 и через выпускные многостворчатые оконные клапаны 8.Ventilation / cooling air is supplied to the axial ends of the
Во вращающейся электрической машине, такой как электрический генератор 1, аэроакустический шум возникает по меньшей мере частично по причине высокоскоростных струй воздуха, выходящих из вентиляционных прорезей ротора. Указанный аэроакустический шум может иметь сильный низкочастотный компонент и может быть особенно сильным на двойной рабочей частоте генератора. Могут существовать также гармонические колебания более высокого порядка, в зависимости от количества вентиляционных прорезей ротора и расстояния между ними. В модуле 10 обработки выпускаемого воздуха этот шум ослабляется рассеивающими глушителями, содержащими шумопоглотители 11 щелевого типа. Как видно на фиг. 1B, некоторое количество шумопоглотителей 11 щелевого типа проходят по направлению вверх от нижней части 4 корпуса 2 генератора по направлению к верхней части модуля 10 обработки выпускаемого воздуха, где расположены выпускные многостворчатые оконные клапаны 8. Шумопоглотители 11 щелевого типа образуют выпускные каналы 12 для потока воздуха в пространствах между ними, которые направляют выпускаемый воздух в многостворчатые оконные клапаны 8. Шумопоглотители 11 щелевого типа содержат несколько частей в каждой колонне, характеристики которых описаны ниже.In a rotating electrical machine, such as the
Шумопоглотители 11 щелевого типа показаны более подробно на фиг. 2. Каждый шумопоглотитель щелевого типа содержит звукопоглощающую колонну 20, содержащую первую часть 21, ближайшую к ротору / генератору 1, и вторую часть 22, расположенную дальше от ротора / генератора 1. Для удобства первую часть 21 можно считать расположенной «выше по потоку», то есть, ближе к источнику шума / источнику воздуха / ротору, а вторую часть 22 можно считать расположенной «ниже по потоку», то есть, дальше от источника шума / источника воздуха / ротора.The slot-
Первая часть 21 содержит первый звукопоглощающий материал, который предпочтительно представляет собой пористый поглотитель, такой как вспененный материал или минеральная вата. Первая часть 21 звукопоглощающей колонны 20 может содержать раму, имеющую жесткие стороны 24, конструкционные опоры 26, такие как поперечные элементы, и поверхность 27, смежную с каналом 12 для потока воздуха, которая открывает звукопоглощающий материал для канала 12 для потока воздуха. Поверхность 27 может содержать открытый сетчатый барьер или перфорированную панель, удерживающую пористый поглотитель на месте внутри рамы первой части 21 звукопоглощающей колонны, и позволяющую воздуху перемещаться в конструкцию и из нее. Сетка может содержать, например, металлическую решетчатую конструкцию. В альтернативном варианте поверхность 27 может содержать твердый материал, позволяющий звуковой энергии проходить через нее в пористый поглотитель. В общем аспекте изобретения первая часть 21 содержит активный акустический поглотитель или активный звукопоглощающий блок.The
Вторая часть 22 содержит микроперфорированную панель (МПП) 28, смежную с верхней частью (то есть, концом ниже по потоку) первой части 21, и полость 29 резонатора ниже по потоку от МПП 28. Вторая часть 22 эффективно образует реактивный акустический поглотитель или реактивный звукопоглощающий блок. Таким образом, вторая часть 22 может не содержать пористый звукопоглощающий материал, такой как вспененный материал или минеральная вата.The
Также, согласно фиг. 4 и 5, звукопоглощающие колонны 20 могут содержать третью часть 23 выше, то есть, ниже по потоку от второй части 22. Третья часть 23 может содержать дополнительную конструкцию активного акустического поглотителя аналогично первой части 21.Also, according to FIG. 4 and 5, the
Две или большее количество звукопоглощающих колонн 20 могут образовывать несколько каналов 12 для потока воздуха, каждый из которых проходит вдоль осевой длины ротора / генератора. Пример по фиг. 1B и фиг. 7 содержит четыре звукопоглощающие колонны 20, которые разделяют поток воздуха по пяти каналам 12 для потока воздуха.Two or more
Согласно фиг. 6, вторая часть 22 может содержать более одной МПП 28. В примере, показанном на фиг. 6, вторая часть 60 содержит первую МПП 61, смежную с концом ниже по потоку от первой части 21, полость 62 резонатора ниже по потоку от первой МПП 61 и вторую МПП 63 ниже по потоку от первой МПП 61, разделяющую полость 62 резонатора на две части. Эта конструкция будет обсуждаться более подробно позже.According to FIG. 6, the
Таким образом, в общем аспекте изобретения первая часть 21 (активный звукопоглощающий блок) звукопоглощающей колонны 20 может находиться между ротором / генератором 1 и второй частью 22 (реактивным звукопоглощающим блоком) звукопоглощающей колонны 20. Вторая часть 22 звукопоглощающей колонны 20 может находиться между первой частью 21 и второй частью 23.Thus, in the general aspect of the invention, the first part 21 (active sound absorbing block) of the
Микроперфорированная панель или панели 28, 61, 63 предпочтительно выполнены с возможностью оптимизации акустических характеристик глушителя / конструкции 7 выпускного воздуховода для конкретного применения, например, конкретной используемой вращающейся электрической машины. Конструкция глушителя предпочтительно настроена на широкое пиковое значение поглощения от 80 Гц до 180 Гц или конкретнее может быть настроена на пиковое значение поглощения от 100 Гц до 120 Гц или на одну из этих частот. Использование двойных микроперфорированных панелей 61, 63 как на фиг. 6 может обеспечить более широкое пиковое значение поглощения от 60 Гц до 300 Гц или конкретнее может быть настроено на пиковое значение поглощения от 100 Гц до 120 Гц.The micro-perforated panel or
Было обнаружено, что введение второй части 22 в звукопоглощающую колонну 20, то есть, образование полости 62 резонатора и МПП 28, 61, 63, существенно улучшает акустические характеристики узла 10 обработки выпускаемого воздуха, поглощающего аэроакустический шум, создаваемый высокоскоростными струями воздуха, выходящими из вентиляционных прорезей ротора, который имеет сильный низкочастотный компонент, особенно сильный на двойной рабочей частоте генератора. Гармонические колебания более высокого порядка, зависящие от количества вентиляционных прорезей на роторе и расстояния между ними, более эффективно ослабляются рассеивающими активными глушителями первой и (в качестве варианта) третьей части 21, 23.It has been found that the introduction of the
Испытания показали, что первая и третья части 21, 23, содержащие пористые материалы, эффективны при поглощении частот выше 200 Гц с хорошими широкополосными характеристиками, но могут быть сравнительно менее оптимальными для подавления шума на рабочих частотах обычных генераторов 50 Гц и 60 Гц, а особенно на их первых гармониках 100 Гц и 120 Гц, в частности, измеряемых на выпускных многостворчатых оконных клапанах 8.Tests have shown that the first and
Фиг. 7 показывает возможную конструкцию верхней части модуля 10 обработки выпускаемого воздуха. В этой конструкции некоторые или все из звукопоглощающих колонн 20 с первой частью 21 (не видна), второй частью 22, содержащей МПП 28 (или МПП 61, 63) и полость 62 резонатора, и третьей частью 23 могут дополнительно содержать поперечную четвертую часть 70, направляющую потоки воздуха в каналы 12 потоков воздуха в боковом направлении наружу к многостворчатым оконным клапанам 8. Поперечные четвертые части 70 могут содержать большее количество первого звукопоглощающего материала, предпочтительно пористого поглотителя, такого как вспененный материал или минеральная вата. Дополнительный активный поглощающий материал 71 может быть предусмотрен на верхней стенке верхней части 5 корпуса 2.Fig. 7 shows a possible construction of the upper part of the exhaust
Фиг. 8 представляет иллюстрацию свойств ослабления шума узла 10 модуля обработки выпускаемого воздуха, аналогичного конструкциям, описанным выше, но без использования реактивных акустических поглощающих конструкций второй части 22, содержащих МПП 28, 61, 63 и полости 29, 62 резонатора. Это ясно показывает, что основная конструкция, использующая только материал активного поглотителя, эффективна на высоких частотах, но имеет относительно слабые характеристики на низких частотах, на которых доминирует аэроакустический шум от вентиляционных прорезей ротора. Это создавало видимость преобладания уровней шума на двойной рабочей частоте генератора. На графике, показывающем измеренные уровни звукового давления, более высокий из трех столбцов для каждого спектрального диапазона шума представляет уровни шума в источнике ротора / генератора (то есть, выше по потоку от глушителя); следующий более низкий столбец для каждого спектрального диапазона шума представляет уровни шума на конце ниже по потоку от глушителя / модуля обработки выпускаемого воздуха. Наиболее низкий столбец для каждого спектрального диапазона шума представляет уровни шума в многостворчатых оконных клапанах. Fig. 8 is an illustration of the noise attenuation properties of the exhaust air
Реактивные акустические поглотители, то есть, вторые части 22 звукопоглощающих колонн 20, содержащие МПП 28, 61, 63 и полости 29, 62 резонатора, могут быть оптимально выполнены с возможностью ослабления средних частот диапазона 100 Гц и 125 Гц (или других целевых диапазонов согласно конструкции и частоте вращения генератора / ротора), и таким образом общие акустические характеристики узла глушителя существенно улучшаются без существенного воздействия на поток воздуха.Reactive acoustic absorbers, that is, the
Каждая микроперфорированная панель 28, 61, 63 содержит тонкую пластину, оболочку или мембрану с совокупностью отверстий. Активный пористый материал не нужен в полости 29, 62 резонатора. Основной механизм поглощения может быть представлен сопротивлением, оказываемым благодаря потерям на трение в отверстиях панелей 28, 61, 63, когда молекулы воздуха перемещаются назад и вперед под влиянием звукового давления. Воздух совместно вибрирует в виде массы в многочисленных смежных отверстиях с воздухом в промежуточном пространстве между поглотителем и обычно жесткой задней стенкой, действующей в качестве пружины, аналогично резонатору Гельмгольца. Образовав закрытое пространство за МПП 28, 61, 63, можно создать мультимодальный акустический резонанс. Моды резонатора, которые связаны с движением воздуха внутри микроперфорационных отверстий, вносят свой вклад в поглощение звука. МПП и материал, образующий полость, могут быть выполнены из любого подходящего материала, имеющего необходимую жесткость, придающую требуемые свойства акустической камеры. В одном примере стенки полости 29, 62 резонатора выполнены из нержавеющей стали толщиной от 1,2 мм до 3 мм, обеспечивающей необходимую жесткость. Each
Перфорированные панели 28, 61, 63 могут быть выполнены с возможностью оптимизации акустического поглощения модуля 10 обработки выпускаемого воздуха. Могут быть предусмотрены поры диаметром порядка миллиметров или даже сантиметров с малым акустическим сопротивлением и высокой реактивностью или субмиллиметрового размера, обеспечивающие высокое акустическое сопротивление. Предпочтительно диаметры отверстий выбирают так, чтобы они были того же порядка величины, что акустический граничный слой устойчивого потока в отверстиях, что позволяет оптимальным образом гасить усиленные резонансом вибрации в отверстиях.The
Геометрический параметр, который играет наиболее важную роль в настройке характеристик МПП, представляет собой глубину полости резонатора, которая управляет скоростью молекул воздуха в отверстиях. Поглотители МПП наиболее эффективны, когда скорость частиц высока, поскольку это максимизирует вязкое трение в отверстиях. Поскольку над звукопоглощением поглотителя МПП преобладает резонанс вибрации воздушных масс, как в перфорационных отверстиях, так и в полости за ними оно ограничено областью резонансной частоты, следовательно, его диапазон частот может быть относительно узким. The geometric parameter that plays the most important role in tuning the characteristics of the MPP is the depth of the resonator cavity, which controls the speed of air molecules in the holes. MPP absorbers are most effective when the particle velocity is high as this maximizes the viscous friction in the orifices. Since the sound absorption of the MPP absorber is dominated by the resonance of the vibration of air masses, both in the perforations and in the cavity behind them, it is limited by the resonant frequency region, therefore, its frequency range can be relatively narrow.
Типичный гармонический анализ коэффициента поглощения звука при нормальном падении для поглотителя МПП показан на фиг. 9. Для этого поглотителя МПП 28 имеет перфорационные отверстия диаметром 0,8 мм, толщину панели МПП 1,5 мм, отношение перфорации (отношение общей площади отверстий к общей площади пластины) 0,4% и глубину полости резонатора 300 мм. Пиковое значение поглощения может быть предусмотрено приблизительно при 100 Гц или 120 Гц, таким образом представляя собой оптимизированное значение для международных эксплуатационных требований для генераторов, которые вырабатывают переменный ток частотой 50 Гц или 60 Гц. Пиковое значение поглощения может быть предусмотрено также при любой подходящей частоте вращающейся электрической машины, например, пиковое значение поглощения при частоте электропитания ротора или его гармонических колебаний.A typical harmonic analysis of the normal incidence sound absorption coefficient for an MPP absorber is shown in FIG. 9. For this absorber,
Были разработаны два дополнительных потенциальных поглотителя МПП, для которых прогнозировались высокие коэффициенты поглощения звука при нормальном падении на частоте 100 Гц и 120 Гц. Размеры двух указанных МПП представлены ниже.Two additional potential absorbers of the MPP were developed, for which high sound absorption coefficients were predicted at normal incidence at a frequency of 100 Hz and 120 Hz. The dimensions of the two indicated MPPs are presented below.
Прогнозируемые коэффициенты поглощения звука при нормальном падении для указанных двух типов поглотителей МПП, оба из которых имеют глубину полости 300 мм, показаны на фиг. 10, при этом тип 1 представляет кривую 101, а тип 2 представляет кривую 102.The predicted normal-incidence sound absorption coefficients for these two types of MPP absorbers, both of which have a cavity depth of 300 mm, are shown in FIG. 10, with
Также согласно фиг. 6, полость 29, 62 резонатора может быть разделена на совокупность отсеков, перпендикулярных направлению потока воздуха в глушителе, с перегородками 65, расположенными на расстоянии друг от друга вдоль ширины полости (например, перегородками, которые перпендикулярны плоскости МПП 28, 61). Поглощение звука волн, падающих под скользящим углом (волн, распространяющихся параллельно МПП 28, 61) может быть менее эффективным, если полость 29, 62 резонатора не имеет перегородок. Однако, волны, которые распространяются перпендикулярно МПП, ослабляются равным образом без перегородок в полости. Исследования показывают, что разделение полости перегородками препятствует распространению волн за МПП 28, 61 и заставляет МПП вести себя подобно традиционному поглотителю с локальной реакцией. Предпочтительно расстояние между смежными перегородками 65 должно быть как минимум меньше половины длины акустической волны. Типовая конструкция имеет перегородки шириной 300 мм. Also according to FIG. 6,
В проиллюстрированных конструкциях акустическая волна давления должна распространяться перпендикулярно МПП, а, следовательно, перегородки могут быть не нужны. Однако, для устранения любого потенциального риска ухудшения характеристик по причине падения акустических волн под случайным / скользящим углом, задняя полость была разделена перегородками на пять отдельных полостей 62a, 62b … 62e, как показано на фиг. 6. Это имеет дополнительное преимущество упрочнения конструкции, в частности, когда ширина конструкции проходит вдоль существенной части осевой длины генератора, как изображено на фиг. 1. В альтернативной конфигурации отдельные шумопоглотители 11 щелевого типа уменьшенной ширины могут быть развернуты в ряд вдоль осевой длины генератора. In the illustrated designs, the acoustic pressure wave should propagate perpendicular to the MFP, and hence baffles may not be needed. However, to eliminate any potential risk of performance degradation due to acoustic waves falling at a random/gliding angle, the rear cavity was partitioned into five
Снова согласно фиг. 3, дополнительного улучшения ослабления шума можно достигнуть путем регулирования расстояния 30 между первой частью 21 и второй частью 22 звукопоглощающих колонн 20. В предпочтительном варианте реализации изобретения было обнаружено, что наибольшее ослабление шума достигается с расстоянием 25 мм между первой частью 21 и второй частью 22. Расстояние между первой частью 21 и второй частью 22 (а также между второй частью 22 и третьей частью 23, когда это применимо) можно поддерживать, привинтив первую, вторую и третью часть к не показанной опорной раме. Again according to FIG. 3, a further improvement in noise attenuation can be achieved by adjusting the
В целом, два или даже большее количество реактивных поглотителей могут быть образованы второй частью 22 звукопоглощающих колонн 20, причем указанные реактивные поглотители расположены последовательно в направлении потока воздуха. Например, согласно фиг. 2, нижняя вторая часть 22 может быть выполнена в виде поглотителя МПП, настроенного на ослабление на первой частоте, например, 50 Гц или 100 Гц, а верхняя вторая часть 22a может быть выполнена в виде поглотителя МПП, настроенного на ослабление на второй частоте, например, 60 Гц или 120 Гц. Однако, было обнаружено, что для рассматриваемых частот, в том числе 100 Гц и 120 Гц, и с глубиной полостей в диапазоне 260-300 мм большую часть акустической энергии поглощают первые два поглотителя МПП, и добавление дополнительных реактивных поглотителей после второго может не вносить значительный вклад в дополнительное ослабление шума. Однако отсутствие дополнительных реактивных поглотителей может способствовать уменьшению сопротивления потока воздуха и тем самым уменьшать ожидаемый перепад давления на противоположных концах модуля обработки выпускаемого воздуха. Таким образом, два установленных последовательно реактивных поглотителя могут составлять оптимальное количество во многих обстоятельствах.In general, two or even more reactive absorbers may be formed by the
В показанных примерах было обнаружено, что размер глубины полостей, который обеспечивает оптимальное ослабление шума на 100 Гц и 120 Гц, для обоих типов поглотителя МПП составляет 260 мм для полости выше по потоку и 300 мм для полости ниже по потоку.In the examples shown, it was found that the size of the cavity depth that provides optimal noise attenuation at 100 Hz and 120 Hz for both types of MPP absorber is 260 mm for the upstream cavity and 300 mm for the downstream cavity.
Дополнительное усовершенствование глушителя можно выполнить, уделив внимание конструкционной согласованности стенок полости поглотителя МПП. Блоки 22 поглотителей МПП предпочтительно должны иметь достаточно жесткую механическую конструкцию, не деформирующуюся и не гнущуюся во время работы, и предпочтительно должны быть механически изолированы от корпуса выпускного глушителя, чтобы избежать передачи любых вибраций от самого корпуса. An additional improvement of the muffler can be performed by paying attention to the structural consistency of the walls of the MPP absorber cavity. The
Как видно на фиг. 10, прогнозируемые коэффициенты поглощения при нормальном падении двух типов МПП (определенных выше как тип 1 и тип 2) могут иметь относительно узкий диапазон частот поглощения, и это может приводить к менее оптимальному ослаблению шума на 200 Гц и 240 Гц, а также потенциально на более высоких частотах. Диапазон частот поглощения МПП можно улучшить с помощью конструкции с двухслойной МПП, как проиллюстрировано на фиг. 6 и фиг. 11.As seen in FIG. 10, the predicted normal incidence absorption coefficients of the two types of MPPs (defined above as
Согласно фиг. 11 и 13, прогнозируемые коэффициенты поглощения звука при нормальном падении для поглотителя с двухслойной МПП, показанного на фиг. 11, имеющего диаметр отверстий МПП = 0,3 мм, толщину МПП = 1 мм, отношение перфорации = 1,5%, и с двумя пластинами, расположенными на расстоянии 50 мм друг от друга (D1) в полости глубиной 300 мм (D2), обеспечивают спектр 130 коэффициента поглощения, показанный на фиг. 13. According to FIG. 11 and 13 predicted normal-incidence sound absorption coefficients for the double-layer MCM absorber shown in FIG. 11 having an MPP hole diameter = 0.3 mm, an MPP thickness = 1 mm, a perforation ratio = 1.5%, and with two plates spaced 50 mm apart (D1) in a
Другой способ улучшения диапазона частот заключается в использовании полости 120 с несколькими каналами или проходами 121, 122, 123, как показано на фиг. 12. Глубину отдельных каналов можно регулировать, ослабляя конкретную частоту, при этом увеличение глубины канала обеспечивает поглощение более низкой частоты, следовательно, достигается поглощение более широкого диапазона частот. Коэффициент поглощения звука при нормальном падении для МПП с диаметром отверстий 0,3 мм, толщиной МПП = 1 мм, отношением перфорации = 1,5% и с глубиной первой полости D1 = 150 мм; глубиной второй полости D2 = 225 мм и глубиной третьей полости D3 = 300 мм обеспечивает спектр 131 коэффициента поглощения, показанный на фиг. 13. Таким образом, в общем аспекте изобретения полость резонатора может быть разделена на совокупность отсеков 121, 122, 123, имеющих различную глубину D1, D2, D3.Another way to improve the frequency range is to use a
Хотя описанные варианты реализации изобретения приводят примеры глушителя, который, в частности, настроен на поглощение аэроакустического шума от вентиляционных прорезей на роторе генератора, следует понимать, что указанный глушитель можно адаптировать для обеспечения звукопоглощения по отношению к любым деталям вращающейся электрической машины, которые имеют склонность создавать периодические перемещения воздуха в результате вращения.While the described embodiments of the invention provide examples of a muffler that is specifically tuned to absorb aeroacoustic noise from vent slots on a generator rotor, it should be understood that said muffler can be adapted to provide sound absorption against any parts of a rotating electrical machine that tend to create periodic movement of air as a result of rotation.
Другие варианты реализации изобретения заведомо входят в объем прилагаемой формулы изобретения.Other embodiments of the invention are expressly included in the scope of the appended claims.
Claims (28)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1718127.2 | 2017-11-02 | ||
GB1718127.2A GB2568055B (en) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | Air outlet sound absorber for a rotating electrical machine |
PCT/GB2018/053166 WO2019086879A1 (en) | 2017-11-02 | 2018-11-01 | Air outlet sound absorber for a rotating electrical machine |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2022117343A Division RU2022117343A (en) | 2017-11-02 | 2018-11-01 | EXHAUST DUCT SOUND ABSORBER FOR ROTATING ELECTRIC MACHINE |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020117014A RU2020117014A (en) | 2021-12-02 |
RU2020117014A3 RU2020117014A3 (en) | 2022-04-27 |
RU2775287C2 true RU2775287C2 (en) | 2022-06-29 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5453647A (en) * | 1994-06-27 | 1995-09-26 | General Electric Company | Electric motor assembly with muffler bank |
JP2001222065A (en) * | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Electronic apparatus having cooling fan |
RU2494266C2 (en) * | 2011-09-19 | 2013-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Noise silencer (versions) |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5453647A (en) * | 1994-06-27 | 1995-09-26 | General Electric Company | Electric motor assembly with muffler bank |
JP2001222065A (en) * | 2000-02-07 | 2001-08-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Electronic apparatus having cooling fan |
RU2494266C2 (en) * | 2011-09-19 | 2013-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Noise silencer (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6200945B2 (en) | Acoustic structure with increased bandwidth suppression | |
US5625172A (en) | Engine enclosure air inlet/discharge sound attenuator | |
US9253556B1 (en) | Dissipative system for increasing audio entropy thereby diminishing auditory perception | |
US8240429B1 (en) | System method and devices for windage noise damping in induction motor | |
RU2775287C2 (en) | Sound absorber of exhaust duct for rotating electric machine | |
JP2016133226A (en) | Noise eliminator of blower | |
US11715992B2 (en) | Air outlet sound absorber for a rotating electrical machine | |
US11727911B2 (en) | Device for reducing airborne and structure-borne sound | |
CN204402633U (en) | A kind of adjustable silencing apparatus | |
JP3580810B1 (en) | Sound absorbing device for very low frequency sound | |
KR101962404B1 (en) | noise reduction | |
WO2022262301A1 (en) | Sound insulation device suitable for filter capacitor in converter station | |
EP3153681B1 (en) | Noise baffle | |
CN211666948U (en) | Air duct silencing structure and electrical cabinet | |
KR20220130754A (en) | Aircraft rotor system | |
RU157128U1 (en) | COMBINED SILENCER OF AERODYNAMIC NOISE | |
JP3340855B2 (en) | Silencer | |
JP6635836B2 (en) | Pressure fluctuation reduction structure | |
CN112177982A (en) | Noise reduction air duct and gas water heater | |
JP6635837B2 (en) | Shaft structure | |
CN216044651U (en) | Mining local ventilator with micro-perforated plate combined type noise elimination and reduction structure | |
CN113818964B (en) | Diesel generating set silence case | |
KR102082666B1 (en) | Blast Apparatus | |
CN115497443A (en) | Spiral channel micro-perforation sound absorption device | |
JPH06146845A (en) | Noise eliminating device |