CN102086971A - 天然气增压站主动降噪设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天然气增压站主动降噪设备，主要由PC机组成，该设备还包括数据转换卡、功率放大器、前置放大器及数据采集卡，所述的PC机、数据转换卡、功率放大器、前置放大器及数据采集卡依次相连，所述的数据采集卡又与PC机相连。进一步该设备还包括低通滤波器及扬声器，所述的低通滤波器分别安装于数据转换卡与功率转化器、前置放大器与数据采集卡之间；所述的扬声器连接于功率放大器与前置放大器之间，且在扬声器与前置放大器之间还设置有误差传感器；在所述的前置放大器上还连接有参考信号采集传感器。本发明不仅可以较为准确的获取参考信号，系统数据的采集速度快，数据量大；而且降噪效果好。

Description

天然气增压站主动降噪设备

技术领域

本发明涉及天然气增压站降噪设备，具体是指一种天然气增压站主动降噪设备。

背景技术

噪声污染是指所产生的噪声超过国家规定的标准，并干扰人们正常生活、工作和学习的现象。噪声污染会引发多种疾病，严重威胁人们的健康；超强噪声损坏建筑和器物，包括机械和建筑物的疲劳失效，仪器仪表的失灵等。

天然气增压站噪声主要来源于以下几个方面：

(1)空气动力性噪声：由于燃气轮机在运转时需要通风散热，大型风机的高速运转打破原有空气压力的平衡，使空气之间的摩擦产生噪声；

(2)机械性噪声：由于压缩机运行时柱塞往复运动而发生的撞击引起振动，产生脉冲性机械噪声；

(3)管道振动噪声：压缩机运转时，由于气体排气管道内的空气摩擦、振动以及压缩机管道振动产生的噪声。

压缩机厂房噪声是由燃气轮机及其带动的压缩机发出的噪声。其中燃气轮机所产生的噪声通常在100dB(A)以上，压缩机所产生的噪声在95dB(A)以上，运转叠加后的总声压高于105dB(A)，在空冷区，每台空冷器所产生的噪声指标高于85dB(A)，其噪声值严重超标。

压缩机与站内配气区和生活区虽有围墙隔开，但围墙太低不能隔断声波直射，压缩机噪声源大多在靠近后墙的动力端，压缩机组的发动机消声器与围墙之间的距离只有数米，直接导致厂界噪声超标，对厂界噪声影响很大，噪声能直接传到附近居民住房，影响周边环境，更不能阻止噪声远传对值班室和职工宿舍的影响。

鉴于上情况的情况，使得天然气增压站及厂界噪声超过卫生部及国家劳动总局颁布的《工业企业噪声卫生标准》，厂界噪声也会超过标准要求[2][3]，将会造成较为严重的噪声污染，不仅影响站上职工的工作和生活，而且噪声外传导致周边环境污染，影响到附近老百姓的生活，必须加以治理。

从上简介可以看出，天然气增压站的传统噪声治理是一项巨大的工程，占据了整个天然气增压站建设工程的相当大的比重，资源耗费巨大，而且带来更多地附加影响，解决的效果还不甚理想，所以有必要探索一种新型的天然气噪声治理方法，在保证噪声达标的情况下，大力减小工程难度和降低工程成本。

随着声技术的发展，出现了主动噪声控制技术。主动噪声控制指人为地产生次级噪声去抵消原有噪声的一种新方法就能满足这个需求，如果能将该技术运用于天然气增压站的噪声治理，便可取得可观的经济效益和降噪效果。国外在噪声治理方面进展较快，早在上个世纪50年代就提出了一系列主动噪声控制技术，效果甚佳。美国希格比教授利用这一技术，成功地处理了大功率柴油机的低频噪声振动。但在天然气增压站还未广泛采用或者试用这个技术，主要还是采用上述一系列传统噪声防护措施解决天然气增压站的噪声问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种天然气增压站主动降噪设备，不仅可以较为准确的获取参考信号，系统数据的采集速度快，数据量大；而且降噪效果好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：天然气增压站主动降噪设备，主要由PC机组成，该设备还包括数据转换卡、功率放大器、前置放大器及数据采集卡，所述的PC机、数据转换卡、功率放大器、前置放大器及数据采集卡依次相连，所述的数据采集卡又与PC机相连。

进一步的，该设备还包括低通滤波器，所述的低通滤波器分别安装于数据转换卡与功率转化器、前置放大器与数据采集卡之间。

为了更好的实现本发明，该设备还包括有扬声器，所述的扬声器连接于功率放大器与前置放大器之间，且在扬声器与前置放大器之间还设置有误差传感器。

为了获得准确的参考信号，在所述的前置放大器上还连接有参考信号采集传感器。

综上，本发明的有益效果是：天然气增压站采用主动降噪措施在施工难度和经济效益上要优于传统的噪声治理措施；综合分析本文的研究内容和目前的成熟技术，对天然气增压站主动降噪的方案和系统设计，无论软件还是硬件的实现都是很容易的，同时采用Sysnoise对主动降噪方案进行声场模拟，仿真结果说明在天然气增压站的局部空间取得比较理想的降噪效果具有可行性和很好的现实意义。

SYSNOISE是比利时LMS公司开发的一款先进的声振分析软件，是全球声振领域设计、故障诊断和优化的先驱，功能强大。

SYSNOISE计算声波的辐射、散射和传递，以及声学载荷引起的声学响应。可计算得到的结果包括：声压，辐射功率，质点速度，声强，板块贡献量，能量密度，声振灵敏度，纯模态，结构挠度，等等。为了描述声学媒质，SYSNOISE利用了最先进的数字方法，建立了基于直接和间接边界元方法，或者声学有限元/无限元的声学方程。

附图说明

图1为本发明的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，该天然气增压站主动降噪设备，主要由PC机组成，该设备还包括数据转换卡、功率放大器、前置放大器及数据采集卡，所述的PC机、数据转换卡、功率放大器、前置放大器及数据采集卡依次相连，所述的数据采集卡又与PC机相连。进一步该设备还包括低通滤波器及扬声器，所述的低通滤波器分别安装于数据转换卡与功率转化器、前置放大器与数据采集卡之间；所述的扬声器连接于功率放大器与前置放大器之间，且在扬声器与前置放大器之间还设置有误差传感器；在所述的前置放大器上还连接有参考信号采集传感器。

整个系统的实现过程为：通过布置在主要噪声源附近的参考信号传感器和声执行器件的误差传感器拾取参考信号和误差信号，然后通过前置放大器进行信号的放大处理，然后通过抗混叠滤波器进行低通滤波处理，最后进入数据采集卡实现D/A转换，将模拟量转化为数字信号交由计算机按照指定的算法进行控制运算，计算出所需要的控制数据，该数据通过D/A数据转换卡将数据转化为模拟信号；将该信号通过低通滤波器后进行功率放大器进行放大处理直接驱动声执行器件产生控制声波抵消噪声声波，达到降噪的目的。

采用主动降噪系统进行现场降噪，对系统本身的要求较高，同时对现场的安装也十分考究。主要是因为传感器和次级声源的布放位置对系统的降噪效果影响比较大。

由于控制的声源含有次声波部分，所以在传感器布置得时候还必须考虑近讲效应。声源在空间某点所产生的声压与该点与声源的距离成正比关系，因而距离声源越近，声压的变化量就越大。当传声器距声源很近进行拾音时，振膜处在球面声场中，对压差式或复合式声波接收方式而言，到达振膜两表面的声波除了相位差之外还有振幅差。对于低频段信号，其相位差很小，振幅差起主要作用，因而受距离影响较大，表现为近距离拾音低频提升，且随着距离的减小提升越为明显。在高频段，相位差的影响较大，因而近距离拾音对高频没有影响。这种由于近距离拾音而造成的压差式或复合式声波接收方式的方向性传声器低频提升现象，叫“近讲效应”，低于200Hz的频率所受的影响比较严重。所以在进行主动降噪时的参考信号拾取传感器尽量靠近噪声源。而误差传感器检测的误差信号和建模的白噪声信号，相对声源已经有很远的距离，为了综合测评周围声场的降噪效果，不宜太靠近次级声源。

另外，根据前面我们对声学理论的描述可知，由于声的绕射以及在介质中的传播方式可知，每个次级声源之间会相互影响，而且次级声源对初级传感器同样会产生作用，所以就会出现严重的声耦合现象，导致控制的难度增加，这就是三维空间消声的难度所在。而且在被控制方向上的噪声设备发出的噪声会传递到初级和误差传感器，所以必须对该方向上所布置的初级次级传感器靠近控制方向的一侧加装隔音吸音罩，降低其对本设备控制的影响。

次声源的布置，每个次级声源的位置对声功率的降低有重要影响。根据天然气增压站噪声控制要求，不同设备的模态数不同，所需的次级通道数量不同，具体的布放位置也不同，在不同噪声源设备周围布防次声源主要根据需要控制噪声的频率和现场实际来确定。根据第三章分析，天然气增压站的噪声频率低，但要达到比较好的降噪效果，就要求能控制的噪声频带越宽越好，也就是说确定次级声源到初级声源、初级传感器的距离问题和通道数，主要从以下几个方面考虑：

1)控制该设备噪声的通道数主要考察该设备的噪声分布特性，噪声源集中可采用较少的次级声源，否则必须采用较多的通道数以达到比较好的控制效果；

2)初级传感器和次级声源距初级声源的距离越近，控制效果越好，在实际工况允许得情况下，尽量让噪声源靠近次级声源，尤其需要控制初级传感器与噪声源的距离；

3)另一方面，初级传感器与次级声源之间的距离是保证系统稳定性的必要条件，如果声波在此之间的传播时间小于了计算机对一个采样数据得处理时间，系统将会出现不稳定，算法会发散导致计算溢出；所以必须考虑计算机的实际运算能力，在计算机控制能力容许的情况下，减小次级声源与初级传感器的距离以减小噪声源与次级声源的距离。

从整体上考虑了各个通道相互耦合的现象，消除了各个通道次级声源、初级声源之间相互影响，但是根据第二章的分析，一通道的次级声源不仅会反馈到本通道初级传感器，同时会反馈到别的初级传感器，这样可能会造成系统的不稳定，所以在进行次级声源布放不仅要考虑降噪效果，同时要兼顾系统的稳定性，必须采取一些避免次级声源对初级传感器影响的措施。

如上所述，便可较好的实现本发明。

Claims (4)

1.天然气增压站主动降噪设备，主要由PC机组成，其特征在于，还包括数据转换卡、功率放大器、前置放大器及数据采集卡，所述的PC机、数据转换卡、功率放大器、前置放大器及数据采集卡依次相连，所述的数据采集卡又与PC机相连。

2.根据权利要求1所述的天然气增压站主动降噪设备，其特征在于，还包括低通滤波器，所述的低通滤波器分别安装于数据转换卡与功率转化器、前置放大器与数据采集卡之间。

3.根据权利要求1或2所述的天然气增压站主动降噪设备，其特征在于，还包括有扬声器，所述的扬声器连接于功率放大器与前置放大器之间，且在扬声器与前置放大器之间还设置有误差传感器。

4.根据权利要求3所述的天然气增压站主动降噪设备，其特征在于，在所述的前置放大器上还连接有参考信号采集传感器。

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