CN103606441A - 一种变压器降噪吸声装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种变压器降噪吸声装置，变压器包括铁芯、绕组、绝缘、引线和冷却装置，其顶部设有调压装置、保护装置和出线套管；其底部设有接地板；装置为包括共振吸声件组成的六面体，用垂直于所述六面体基面的龙骨将其分成两部分，其中一部分设有吸声孔。该吸声装置无吸声材料，没有纤维变形失效和飞扬的问题，且节约成本，无离心玻璃棉等蓄热的材料，不会产生散热问题，是针对变电站的噪声特性发明的新型低频吸声装置，设计的组合和空腔厚度针对低频吸声性能好，可有效降低变压器和高压电抗器在传播途径中的低频噪声。尤其对设计频率的吸声性能最好。且结构简单，制作简单，成本低廉，耐腐蚀性强和使用寿命比较长，容易安装和拆卸。

Description

一种变压器降噪吸声装置

技术领域

本发明涉及变电站的阻尼噪声的装置，具体涉及一种变压器降噪吸声装置。

背景技术

变电站是重要的电力场所，由于城市的不断扩大和城区电网改造的需求，一些变电站有时就要建于商业区和居民区内，于是降低变压器噪声就变的十分突出了。噪声不但污染环境，危害人类身体健康，变压器的噪声还影响设备正常运行和变电站的占地面积的大小。

噪声对人的危害很大，长期处于噪声影响下的人往往会出现如下症状：一是影响听力。二是影响学习工作，干扰睡眠。三是影响心血管功能和内分泌系统。这主要表现在心跳过快、心律不齐、血压过高等。四是危害中枢神经系统。人们长期处于噪声环境中会出现头痛、耳痛多梦、记忆力减退、全身乏力等症状。五是影响儿童的智力发展。有报告指出，在噪声环境下的儿童的智力比在安静环境下的儿童低20%，噪声对胎儿的成长也有影响。

大多数变压器噪声并不属于高分贝的强噪声，但其绝大多数情况下产生的低频噪声会对人体产生慢性损伤，容易使人烦躁、易怒，有时甚至失去理智，长期受袭扰的话，还可能造成神经衰弱、失眠等神经系统疾病，如果孕妇长期处于低频噪声中也会影响到腹中胎儿的发育。有环境影响评价专家指出，低频噪声对生理的影响虽然没有高频噪声那么明显，但它可以直达人的耳骨，使人的交感神经紧张，导致心跳过速、血压升高、内分泌失调等症状。由于低频噪声主要是通过结构传声的，所以很容易引起人的感觉共鸣。一般而言，人对低频噪声的忍耐程度相对也较低。正常情况下，30至35分贝一般人还能接受，35分贝以上就会有人明显感觉到心慌、烦躁等不舒服情况。

主变（变压器）及高压电抗器是变电站的主要噪声源，对变压器噪声频谱的特性分析发现变压器噪声本体的噪声能量集中在以50Hz为基频的一系列谐频成分上，风扇的噪声主要以高频为主。噪声的频率越低，噪声的波长越长，随距离衰减率低，不易被吸收。因此厂界处风扇的噪声因以高频为主，整体衰减较大，所以厂界噪声主要以变压器本体噪声为主，即以50Hz为基频的一系列谐频，其中尤以100Hz-200Hz为主。本发明人经长期观察、研究发现现有的辅助降噪措施一般仅适用于中高频的噪声治理。对于以低频噪声为主的变电站，降噪效果较差。因此，急需研发一种针对变电站的噪声特的吸声装置来改善变电站整体声环境。

目前针对变电站内变压器的噪音主要为采用“微穿孔+吸声材料+空腔”的复合结构，例如申请号为CN200810093888.2，发明名称为“一种换流变压器降噪装置”的发明专利申请，涉及一种换流变压器降噪装置，由前板、顶板和前板及顶板内设置的骨架组成，前板和顶板为由隔声背板、支撑金属网和吸声面板构成的复合结构，吸声面板由微穿孔面板和吸声材料构成，隔声背板与所述支撑金属网之间设有空腔，骨架间还设有由玻璃布包裹的离心玻璃棉。现有吸声材料多采用吸声棉，其穿孔板开孔较大，雨水或水蒸气极易渗透至板内，使吸声棉受潮，大大降低吸声效果，因此多孔吸声屏障的吸声效果会随时间而大幅下降，此时虽对低频有吸声效果，但不够强，尤其对200Hz以下的噪声其吸声效果欠佳。

另外鉴于离心玻璃棉的蓄热功能，因此还必须最大的降低安装在变压器室四周墙壁上的吸声结构的蓄热和隔热的功能。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明针对变电站内主变及电抗器噪声频谱特性，提供了一种变电站降噪吸声装置，利用平板共振和微穿孔组合吸声。经仿真模拟分析及试验室效果验证，该发明可以有效吸收变电站变压器和高压电抗器低频噪声，达到降低变电站厂界及站外敏感点的目的。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种变压器降噪吸声装置，变压器包括铁芯、绕组、绝缘、引线和冷却装置，其顶部设有调压装置、保护装置和出线套管；其底部设有接地板；装置为包括共振吸声件组成的六面体，用垂直于所述六面体基面的龙骨将其分成两部分，其中一部分设有吸声孔。

此装置包括基面和骨架，骨架与基面、六面体的各个面板与骨架间通过连接件固定连接，固定连接可以为螺栓也可以为焊接，且各个连接处采用密封处理；将六面体分为两部分的龙骨垂直于基面；六面体可以为长方体。

进一步的，六面体的与基面平行的面为胶合板、金属板、石膏板或亚克力板中的一种。

进一步的，金属板为镀锌板或铝板。

进一步的，胶合板或金属板的厚度为0.3mm～0.7mm。

进一步的，胶合板或金属板的厚度为0.5mm。

进一步的，石膏板的厚度为6mm～9mm，亚克力板的厚度为1mm～5mm。

进一步的，未设有吸声孔部分的平板与基面形成的封闭空气层的厚度为90mm～150mm。

进一步的，未设有吸声孔部分的平板与基面形成的封闭空气层的厚度为100mm。

未设有吸声孔部分的平板与基面形成的封闭空气层，构成平板共振吸声结构。由平板的弹性和空气层的弹性与板的质量形成一个共振系统，在系统共振频率附近具有较大的吸声作用。当声波入射到平板结构时，平板在声波高变压力激发下而振动，使平板发生弯曲变形，出现了板内部摩擦损耗，在共振频率时，消耗声能最大。

进一步的，设有吸声孔的平板的表面均匀分布有圆孔，孔径为0.5mm～1.0mm，穿孔率为0.2%～0.4%，设有吸声孔的平板与基面形成的空气层的厚度为95mm～200mm。

进一步的，设有吸声孔的平板的孔径为1mm，穿孔率为0.2%，设有吸声孔的平板与基面形成的空气层的厚度为100mm。

设有吸声孔的平板与基面形成的空气层，构成微穿孔共振吸声结构。在平板上穿孔并在平板后设置空气层，可以看作是质量和弹簧组成的共振系统。当入射声波的频率和系统共振频率一致时，穿孔板的空腔产生振动摩擦，起到吸声的作用。

微穿孔板与普通穿孔板相比，声阻与声质量之比大为提高，是良好的吸声材料。

根据微穿孔板共振峰的计算公式：

$f_0=\frac{c}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{P}{{\mathrm{Dl}}_k}}$

其中：f₀是共振频率，Hz；

c是声速，m/s，一般取340m/s；

P是穿孔率，即穿孔面积再总面积中占得百分比；

D是穿孔板后空气层的厚度，cm；

l_k是颈的有效长度，cm；当孔径d大于板厚t时，l_k=t+0.8d；

当孔径内贴多孔材料时，l_k=t+1.2d。

在相同的腔身情况下，微穿孔板吸声结构的吸收峰随着穿孔率的增大而向高频方向移动。在共振峰（也就是吸收系数最大的频率）不变的情况下，穿孔率变大，则腔深需要同比变大。而变电站内设备布置紧凑，则要求吸声结构的厚度不能太大。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1.本发明中的吸声装置无吸声材料，仅为空腔，没有纤维变形失效和飞扬的问题，且节约成本。

2.本发明中的吸声装置无离心玻璃棉等蓄热的材料，不会产生散热问题。

3.本发明是针对变电站的噪声特性发明的新型低频吸声装置。设计的组合和设计空腔厚度针对低频吸声性能好，可有效降低变压器和高压电抗器在传播途径中的低频噪声。其中尤其对设计频率的吸声性能最好。

4.本发明中的吸声装置通过调整吸声体的空腔厚度，可以有效调整其吸声频带，可应用在其它需要针对频带吸声的情况下。

5.本发明中的吸声装置结构简单，制作简单，成本低廉。

6.本发明中的吸声装置耐腐蚀性强和使用寿命比较长。

7.本发明中的吸声装置容易安装和拆卸。

附图说明

图1是吸声装置示意图；

图2是吸声装置安装示意图；

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的说明。

实施例1：

如图1所示，本发明的一种变压器降噪吸声装置，变压器包括铁芯、绕组、绝缘、引线和冷却装置，其顶部设有调压装置、保护装置和出线套管；其底部设有接地板；装置为包括共振吸声件组成的六面体，用垂直于所述六面体基面的龙骨将其分成两部分，其中一部分设有吸声孔。

此装置包括基面和骨架，基面为镀锌钢板，骨架为400mm*10mm*10mm的方钢，骨架与基面、六面体的各个面板与骨架间通过焊接连接，且各个连接处采用密封处理；将六面体分为两部分的龙骨垂直于基面；六面体为长方体。

长方体的与基面平行的面为镀锌板。镀锌板每块为800mm*800mm*0.5mm。未设有吸声孔部分的镀锌板与基面形成的封闭空气层的厚度为100mm。

未设有吸声孔部分的镀锌板与基面形成的封闭空气层，构成平板共振吸声结构。由镀锌板的弹性和空气层的弹性与板的质量形成一个共振系统，在系统共振频率附近具有较大的吸声作用。当声波入射到平板结构时，平板在声波高变压力激发下而振动，使平板发生弯曲变形，出现了板内部摩擦损耗，在共振频率时，消耗声能最大。主要针对100Hz的噪声吸声。

设有吸声孔的镀锌板的表面均匀分布有圆孔，孔径为1.0mm，穿孔率为0.2%，设有吸声孔的镀锌板与基面形成的空气层的厚度为100mm。

设有吸声孔的镀锌板与基面形成的空气层，构成微穿孔共振吸声结构。在镀锌板上穿孔并在镀锌板后设置空气层，可以看作是质量和弹簧组成的共振系统。当入射声波的频率和系统共振频率一致时，穿孔板的空腔产生振动摩擦，起到吸声的作用。主要针对200Hz的噪声吸声。

微穿孔板与普通穿孔板相比，声阻与声质量之比大为提高，是良好的吸声材料。

根据微穿孔板共振峰的计算公式：

$f_0=\frac{c}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{P}{{\mathrm{Dl}}_k}}$

其中：f₀是共振频率，Hz；

c是声速，m/s，一般取340m/s；

P是穿孔率，即穿孔面积再总面积中占得百分比；

D是穿孔板后空气层的厚度，cm；

l_k是颈的有效长度，cm；当孔径d大于板厚t时，l_k=t+0.8d；

当孔径内贴多孔材料时，l_k=t+1.2d。

在相同的腔身情况下，微穿孔板吸声结构的吸收峰随着穿孔率的增大而向高频方向移动。在共振峰（也就是吸收系数最大的频率）不变的情况下，穿孔率变大，则腔深需要同比变大。而变电站内设备布置紧凑，则要求吸声结构的厚度不能太大。表1为混响室试验得到的吸声体不同频率下的吸声系数。

表1吸声体不同频率下的吸声系数

实施例2：

如图1所示，本发明的一种变压器降噪吸声装置，变压器包括铁芯、绕组、绝缘、引线和冷却装置，其顶部设有调压装置、保护装置和出线套管；其底部设有接地板；装置为包括共振吸声件组成的六面体，用垂直于所述六面体基面的龙骨将其分成两部分，其中一部分设有吸声孔。

此装置包括基面和骨架，基面为镀锌钢板，骨架为400mm*10mm*10mm的方钢，骨架与基面、六面体的各个面板与骨架间通过焊接连接，且各个连接处采用密封处理；将六面体分为两部分的龙骨垂直于基面；六面体为长方体。

长方体的与基面平行的面为石膏板。石膏板每块为800mm*800mm*8mm。未设有吸声孔部分的石膏板与基面形成的封闭空气层的厚度为90mm。

未设有吸声孔部分的石膏板与基面形成的封闭空气层，构成平板共振吸声结构。由平板的弹性和空气层的弹性与板的质量形成一个共振系统，在系统共振频率附近具有较大的吸声作用。当声波入射到平板结构时，平板在声波高变压力激发下而振动，使平板发生弯曲变形，出现了板内部摩擦损耗，在共振频率时，消耗声能最大。主要针对100Hz的噪声吸声。

设有吸声孔的石膏板的表面均匀分布有圆孔，孔径为1.0mm，穿孔率为0.21%，设有吸声孔的石膏板与基面形成的空气层的厚度为95mm。

设有吸声孔的石膏板与基面形成的空气层，构成微穿孔共振吸声结构。在石膏板上穿孔并在平板后设置空气层，可以看作是质量和弹簧组成的共振系统。当入射声波的频率和系统共振频率一致时，穿孔板的空腔产生振动摩擦，起到吸声的作用。主要针对200Hz的噪声吸声。

微穿孔板与普通穿孔板相比，声阻与声质量之比大为提高，是良好的吸声材料。

根据微穿孔板共振峰的计算公式：

$f_0=\frac{c}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{P}{{\mathrm{Dl}}_k}}$

其中：f₀是共振频率，Hz；

c是声速，m/s，一般取340m/s；

P是穿孔率，即穿孔面积再总面积中占得百分比；

D是穿孔板后空气层的厚度，cm；

l_k是颈的有效长度，cm；当孔径d大于板厚t时，l_k=t+0.8d；

当孔径内贴多孔材料时，l_k=t+1.2d。

在相同的腔身情况下，微穿孔板吸声结构的吸收峰随着穿孔率的增大而向高频方向移动。在共振峰（也就是吸收系数最大的频率）不变的情况下，穿孔率变大，则腔深需要同比变大。而变电站内设备布置紧凑，则要求吸声结构的厚度不能太大。

实施例3：

如图1所示，本发明的一种变压器降噪吸声装置，变压器包括铁芯、绕组、绝缘、引线和冷却装置，其顶部设有调压装置、保护装置和出线套管；其底部设有接地板；装置为包括共振吸声件组成的六面体，用垂直于所述六面体基面的龙骨将其分成两部分，其中一部分设有吸声孔。

此装置包括基面和骨架，基面为镀锌钢板，骨架为400mm*10mm*10mm的方钢，骨架与基面、六面体的各个面板与骨架间通过焊接连接，且各个连接处采用密封处理；将六面体分为两部分的龙骨垂直于基面。

六面体的与基面平行的面为亚克力板。亚克力板每块为800mm*800mm*5mm。未设有吸声孔部分的亚克力板与基面形成的封闭空气层的厚度为150mm。

未设有吸声孔部分的亚克力板与基面形成的封闭空气层，构成平板共振吸声结构。由平板的弹性和空气层的弹性与板的质量形成一个共振系统，在系统共振频率附近具有较大的吸声作用。当声波入射到平板结构时，平板在声波高变压力激发下而振动，使平板发生弯曲变形，出现了板内部摩擦损耗，在共振频率时，消耗声能最大。主要针对100Hz的噪声吸声。

设有吸声孔的亚克力板的表面均匀分布有圆孔，孔径为1.0mm，穿孔率为0.25%，设有吸声孔的亚克力板与基面形成的空气层的厚度为180mm。

设有吸声孔的亚克力板与基面形成的空气层，构成微穿孔共振吸声结构。在亚克力板上穿孔并在平板后设置空气层，可以看作是质量和弹簧组成的共振系统。当入射声波的频率和系统共振频率一致时，穿孔板的空腔产生振动摩擦，起到吸声的作用。主要针对200Hz的噪声吸声。

微穿孔板与普通穿孔板相比，声阻与声质量之比大为提高，是良好的吸声材料。

根据微穿孔板共振峰的计算公式：

$f_0=\frac{c}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{P}{{\mathrm{Dl}}_k}}$

其中：f₀是共振频率，Hz；

c是声速，m/s，一般取340m/s；

P是穿孔率，即穿孔面积再总面积中占得百分比；

D是穿孔板后空气层的厚度，cm；

l_k是颈的有效长度，cm；当孔径d大于板厚t时，l_k=t+0.8d；

当孔径内贴多孔材料时，l_k=t+1.2d。

在相同的腔身情况下，微穿孔板吸声结构的吸收峰随着穿孔率的增大而向高频方向移动。在共振峰（也就是吸收系数最大的频率）不变的情况下，穿孔率变大，则腔深需要同比变大。而变电站内设备布置紧凑，则要求吸声结构的厚度不能太大。

实施例4：

如图1所示，本发明的一种变压器降噪吸声装置，变压器包括铁芯、绕组、绝缘、引线和冷却装置，其顶部设有调压装置、保护装置和出线套管；其底部设有接地板；装置为包括共振吸声件组成的六面体，用垂直于所述六面体基面的龙骨将其分成两部分，其中一部分设有吸声孔。

此装置包括基面和骨架，基面为镀锌钢板，骨架为400mm*10mm*10mm的方钢，骨架与基面、六面体的各个面板与骨架间通过焊接连接，且各个连接处采用密封处理；将六面体分为两部分的龙骨垂直于基面。

六面体的与基面平行的面为铝板。铝板每块为800mm*800mm*5mm。未设有吸声孔部分的亚克力板与基面形成的封闭空气层的厚度为140mm。

铝板的成分为镁0.029%～0.031%，硅0.249%～0.251%，铁0.349%～0.351%，锰≤0.031%，钛≤0.031%，铝为余量。

未设有吸声孔部分的铝板与基面形成的封闭空气层，构成平板共振吸声结构。由平板的弹性和空气层的弹性与板的质量形成一个共振系统，在系统共振频率附近具有较大的吸声作用。当声波入射到平板结构时，平板在声波高变压力激发下而振动，使平板发生弯曲变形，出现了板内部摩擦损耗，在共振频率时，消耗声能最大。主要针对100Hz的噪声吸声。

设有吸声孔的铝板的表面均匀分布有圆孔，孔径为1.0mm，穿孔率为0.24%，设有吸声孔的亚克力板与基面形成的空气层的厚度为170mm。

设有吸声孔的铝板与基面形成的空气层，构成微穿孔共振吸声结构。在铝板上穿孔并在平板后设置空气层，可以看作是质量和弹簧组成的共振系统。当入射声波的频率和系统共振频率一致时，穿孔板的空腔产生振动摩擦，起到吸声的作用。主要针对200Hz的噪声吸声。

微穿孔板与普通穿孔板相比，声阻与声质量之比大为提高，是良好的吸声材料。

根据微穿孔板共振峰的计算公式：

$f_0=\frac{c}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{P}{{\mathrm{Dl}}_k}}$

其中：f₀是共振频率，Hz；

c是声速，m/s，一般取340m/s；

P是穿孔率，即穿孔面积再总面积中占得百分比；

D是穿孔板后空气层的厚度，cm；

l_k是颈的有效长度，cm；当孔径d大于板厚t时，l_k=t+0.8d；

当孔径内贴多孔材料时，l_k=t+1.2d。

在相同的腔身情况下，微穿孔板吸声结构的吸收峰随着穿孔率的增大而向高频方向移动。在共振峰（也就是吸收系数最大的频率）不变的情况下，穿孔率变大，则腔深需要同比变大。而变电站内设备布置紧凑，则要求吸声结构的厚度不能太大。

如图2所示，对于户内变电站，本装置可安装在主变室内壁上，可有效降低噪声3-8dB（A）。

对于户外变电站，本装置可悬挂在防火墙上，可有效降低噪声1-3dB（A）。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种变压器降噪吸声装置，所述变压器包括铁芯、绕组、绝缘、引线和冷却装置，其顶部设有调压装置、保护装置和出线套管；其底部设有接地板；所述装置为包括共振吸声件组成的六面体，其特征在于：用垂直于所述六面体基面的龙骨将其分成两部分，其中一部分设有吸声孔。

2.如权利要求1所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述六面体的与基面平行的面为胶合板、金属板、石膏板或亚克力板中的一种。

3.如权利要求2所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述金属板为镀锌板或铝板。

4.如权利要求2所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述胶合板或金属板的厚度为0.3mm～0.7mm。

5.如权利要求4所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述胶合板或金属板的厚度为0.5mm。

6.如权利要求2所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述石膏板的厚度为6mm～9mm，所述亚克力板的厚度为1mm～5mm。

7.如权利要求1所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述未设有吸声孔部分的平板与基面形成的封闭空气层的厚度为90mm～150mm。

8.如权利要求7所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述未设有吸声孔部分的平板与基面形成的封闭空气层的厚度为100mm。

9.如权利要求1所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述设有吸声孔的平板的表面均匀分布有圆孔，孔径为0.5mm～1.0mm，穿孔率为0.2%～0.4%，设有吸声孔的平板与基面形成的空气层的厚度为95mm～200mm。

10.如权利要求9所述的一种变压器降噪吸声装置，其特征在于：所述设有吸声孔的平板的孔径为1mm，穿孔率为0.2%，设有吸声孔的平板与基面形成的空气层的厚度为100mm。

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