CN104157283A - 一种变压器房低频通风复合消声器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器房低频通风复合消声器，其特征是：自消声器入风口至消声器出风口依次串联设置扩张消声段、共振消声段和阻性消声段，构成阻性-共振腔复合消声器，通风复合消声器设置在变压器房的排风口中，气流由位于变压器房内的消声器入风口导入，并在处于变压器房外部的消声器出风口导出形成过流风道。本发明在保证其通风量的要求下，通过采用共振腔和阻性消声器的复合，利用阻性消声器在中高频消声效果好，在低频消声效果差，而共振消声器在低中频消声效果好，在高频消声效果差的特性，从而使本发明对低、中、高频带噪声都有较好的消声特性。

Description

一种变压器房低频通风复合消声器

技术领域

本发明涉及噪声控制技术，具体是针对变压器房的通风消声装置。

背景技术

随着工业的发展和城市化的进程不断推进，越来越多的变电站进入居民区，不仅包括各种中压、高压的中间变电站，还包括低压的箱式变电站。当变电站变压器运行时，变压器及其附属冷却设备会产生较大的噪声，对周围环境产生一定的影响。变压器噪声属于低频噪声，排风风扇噪声属于中、高频噪声，两者混合噪声分贝值高，频带宽，还必须考虑其通风作用。目前对变压器的噪声治理多采用阻性消声器或阻性-扩张室复合消声器，但这两种消声器对于低频处理效果并不好，因此变压器的噪声污染始终未得到较好的解决。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种变压器房低频通风复合消声器，既能满足变压器使用的通风要求，又能使得变压器噪声和排风风扇噪声得到较好的降噪，尤其是获得良好的低频处理效果。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明变压器房低频通风复合消声器的结构特点是：自消声器入风口至消声器出风口依次串联设置扩张消声段、共振消声段和阻性消声段，构成阻性-共振腔复合消声器，所述通风复合消声器设置在变压器房的排风口中，气流由位于变压器房内的消声器入风口导入，并在处于变压器房外部的消声器出风口导出形成过流风道。

本发明变压器房低频通风复合消声器的结构特点也在于：以所述消声器入风口作为所述扩张消声段的入口，以所述扩张消声段的出口作为共振消声段的入口，气流在自扩张消声段的入口至扩张消声段的出口的风道中形成90°度转向。

本发明变压器房低频通风复合消声器的结构特点还在于：

在所述共振消声段中沿着与气流平行的方向、呈竖直且间隔设置各道共振腔；在所述阻性消声段中沿着与气流平行的方向、呈竖直且间隔设置各道阻性消声片；所述共振腔与阻性消声片一一对应地相互承接，形成栅板状。

所述共振腔是以镀锌穿孔板为共振腔面板，以冷扎钢板为作中隔板将所述共振腔分隔为左腔和右腔，在所述左腔和右腔中分别以超细玻璃棉进行填充形成超细玻璃棉芯层，在所述共振腔面板上开设气流通孔，以所述共振腔吸收中心频率为250Hz的低频噪声。

所述共振腔的长度为36.54cm，所述气流通孔开设在所述共振腔面板上沿共振消声段的长度方向上的中段位置上，每个共振腔上气流通道的总横截面积为0.05m²。

所述气流通孔的孔径为4.0mm，所述气流通孔在共振腔面板上的开孔率为5％，每道共振腔上开设气流通孔162只，共振腔面板的厚度为2mm。

本发明变压器房低频通风复合消声器的结构特点还在于：

设置所述复合消声器的壳体为内吸外隔的层状结构，所述层状结构由内向外的各层依次为壳体镀锌穿孔板、壳体玻璃纤维布、壳体超细玻璃棉、壳体阻尼层和壳体冷轧钢板。

所述壳体超细玻璃棉的厚度为50mm、密度为35kg/m³，所述壳体玻璃纤维布的厚度为0.2mm，所述壳体镀锌穿孔板的穿孔率20％、孔径为5.0mm，所述壳体阻尼层是厚度为8mm的三合板，所述壳体冷轧钢板的厚度为2mm。

本发明变压器房低频通风复合消声器的结构特点还在于：

所述阻性消声片的结构设置为：在消声片镀锌穿孔板的一侧粘贴消声片玻璃纤维布形成护面层，在两片护面层之间以超细玻璃棉填充层为芯层形成夹层结构；所述夹层结构中的护面层是以消声器镀锌穿孔板为外侧，以消声器玻璃纤维布为内侧。

所述消声片镀锌穿孔板的穿孔率20％、孔径为5.0mm，所述消声片玻璃纤维布的厚度为0.2mm，所述超细玻璃棉填充层的厚度为80mm、密度35kg/m³；所述阻性消声片的平均吸声系数为0.7。

变压器噪声来源于变压器本体和冷却系统，本体噪声主要由铁心硅钢片磁致伸缩引起的振动，通过铁心垫脚和变压器油传递给箱体和附件而产生；冷却系统噪声主要由风扇和油泵的振动引起的。变压器本体的噪声是由两倍电源频率为基频的噪声和频率为基频整数倍的低频噪声所构成的，变压器铁芯噪声的频谱范围在10～500Hz。通风所用排风风扇目前较多采用低噪声轴流风机。轴流风机噪声主要有空气动力性噪声和电磁噪声，以空气动力性噪声为主。因此，变压器房噪声主要包括变压器噪声以及排风风扇噪声。既有低频噪声，也有中、高频噪声，而且声压级较高。与已有技术相比较，本发明有益效果体现在：

本发明在保证其通风量的要求下，通过采用共振腔和阻性消声器的复合，利用阻性消声器在中高频消声效果好，在低频消声效果差，而共振消声器在低中频消声效果好，在高频消声效果差的特性，从而使本发明对低、中、高频带噪声都有较好的消声特性。

附图说明

图1为本发明安装示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为图2中的A-A剖面图；

图4为图3中的B-B剖面图；

图5为本发明立体结构示意图；

图6为本发明中复合消声器壳体结构示意图；

图7为本发明中阻性消声片结构示意图；

图8为本发明中共振腔结构示意图；

图9为应用本发明降噪前后的频谱图；

图中标号：1消声器入风口、2消声器出风口、3扩张消声段、4共振消声段、5阻性消声段、6共振腔、6a共振腔面板，7阻性消声片、8复合消声器的壳体、9a壳体镀锌穿孔板、10a壳体玻璃纤维布、11a壳体超细玻璃棉、12a壳体阻尼层、13a壳体冷轧钢板、9b消声片镀锌穿孔板、10b消声片玻璃纤维布、11b超细玻璃棉填充层、13中隔板、14超细玻璃棉芯层、15变压器房门、16排风口、17变压器房。

具体实施方式

参见图1，本实施例中设置变压器房17中的变压器房门15为隔声门，并在变压器房17内按常规设置吸声构件。

如图1、图2和图5所示，本实施例中变压器房低频通风复合消声器的结构形式是：自消声器入风口1至消声器出风口2依次串联设置扩张消声段3、共振消声段4和阻性消声段5，构成阻性-共振腔复合消声器，所述通风复合消声器设置在变压器房的排风口16中，气流由位于变压器房内的消声器入风口1导入，并在处于变压器房外部的消声器出风口2导出形成过流风道。

如图2所示，本实施例中以所述消声器入风口1作为所述扩张消声段3的入口，以所述扩张消声段3的出口作为共振消声段4的入口，气流在自扩张消声段3的入口至扩张消声段3的出口的风道中形成90°度转向。

如图2、图3和图4所示，为有效提高中低频消声效果，本实施例中在共振消声段4中沿着与气流平行的方向、呈竖直且间隔设置各道共振腔6；在阻性消声段5中沿着与气流平行的方向、呈竖直且间隔设置各道阻性消声片7；所述共振腔6与阻性消声片7一一对应地相互承接，形成栅板状，这一形式可降低阻力损失；阻性消声片7在阻性消声段5中可以采用滑动插片式结构，以便于定期清洗以及更换面层材料。

如图8所示，本实施例中共振腔6是以镀锌穿孔板为共振腔面板6a，以冷扎钢板为作中隔板13将所述共振腔6分隔为左腔和右腔，在所述左腔和右腔中分别以超细玻璃棉进行填充形成超细玻璃棉芯层14，在所述共振腔面板6a上开设气流通孔，以所述共振腔6吸收中心频率为250Hz的低频噪声。具体实施中，共振腔6的长度为36.54cm，气流通孔设置在共振腔面板6a上沿共振消声段4的长度方向上的中段位置处，每个共振腔6上气流通道总的横截面积为0.05m²。可以设置气流通孔的孔径为4.0mm，气流通孔在共振腔面板6a上的开孔率为5％，每道共振腔6上开设气流通孔162只，共振腔面板6a的厚度为2mm。超细玻璃棉芯层14可以有效提高吸声特性。

如图6所示，本实施例中设置复合消声器的壳体8为内吸外隔的层状结构，由内向外的各层依次为壳体镀锌穿孔板9a、壳体玻璃纤维布10a、壳体超细玻璃棉11a、壳体阻尼层12a和壳体冷轧钢板13a。可以设置壳体超细玻璃棉11a的厚度为50mm、密度为35kg/m³，所述壳体玻璃纤维布10a的厚度为0.2mm，所述壳体镀锌穿孔板9a的穿孔率20％、孔径为5.0mm，壳体阻尼层12a是厚度为8mm的三合板，所述壳体冷轧钢板13a的厚度为2mm。在这一结构形式中，以壳体镀锌穿孔板9a和壳体玻璃纤维布10a构成护面材料；由壳体镀锌穿孔板9a、壳体玻璃纤维布10a、壳体超细玻璃棉11a以及壳体阻尼层12a构成复合吸声结构，复合吸声结构与壳体冷轧钢板13a共同构成多层复合隔声结构，一方面，分层材料的阻抗各不相同，使声波在各层界面上产生多次反射，降低透射能量，夹层材料的阻尼和吸声作用使声能衰减，并减弱共振和吻合效应；另一方面，各层结构厚度和材质不同，可以错开共振和临界的吻合频率，改善共振区与吻合区的隔声低谷效应，因此获得良好的隔声性能，减小了变压器房室内以及出风口的混合噪声透射噪声的影响。

如图7所示，本实施例中阻性消声片7的结构设置为：在消声片镀锌穿孔板9b的一侧粘贴消声片玻璃纤维布10b形成护面层，在两片护面层之间以超细玻璃棉填充层11b为芯层形成夹层结构；所述夹层结构中的护面层是以消声器镀锌穿孔板9b为外侧，以消声器玻璃纤维布10b为内侧。具体实施中，设置消声片镀锌穿孔板9b的穿孔率20％、孔径为5.0mm，消声片玻璃纤维布10b的厚度为0.2mm，所述超细玻璃棉填充层11的厚度为80mm、密度35kg/m³；阻性消声片7的平均吸声系数为0.7，这一结构形式可以有效增强对低频噪声的去除。

为了保证结构牢固可靠，可以壳体中设置木龙骨，使各道7阻性消声片7以及共振腔6得到稳固。

本发明为实现通风的使用功能其风阻较小；并能在实现通风功能的同时使排风扇噪声以及变压器噪声大大降低；同时，其设置在变压器房通风口中，紧靠变压器房的墙壁，占地小，造价低。

实测数据：

安徽省安庆市区内某中心变电站位于安庆市中心，内设1万伏变压器两台，分别是一号和二号主变压器，为考虑通风的需要，变压器房配备六台上海应达电器有限公司生产的轴流通风机六台。型号为SFG5-6，主要参数为额定转速为1450转/分，风量为3600m³/h，全压静压为90～200Pa，生产厂家提供单台风机噪声为74dB(A)。中心变电站北面离居民楼仅隔10左右米宽的距离，表1为实测频谱。

表1

根据《中华人民共和国噪声污染防治法》及GB3096-2008《声环境质量标准》的规定要求，按照安庆市噪声达标功能区划分，该地区位于城市一类区，即昼间55dB(A)、夜间45dB(A)。显然，该变压器房的噪音超标27.4dB(A)。针对这一情况，实施本发明技术方案用于控制变压器的低频噪声和排风风扇的中、高频噪声的混合噪声，设计消声量为30dB(A)。

利用本发明装置的消声原理分析如下：

针对阻性消声段的消声量，可以用别诺夫公式进行计算。

针对表1中的噪声频谱，采用厚度为80mm、密度为35kg/m³超细玻璃棉填充层，阻性消声段的消声量如表2所列，所采用的阻性消声段消声量大于27dB。

表2

扩张消声段的消声量ΔL为： $\mathrm{\ΔL}=10\log [1+\frac{1}{4}{(m-\frac{1}{m})}^2{s\ln }^2\mathrm{kL}]---\left(1\right)$

式(1)中，m为扩张比，m＝S₂/S₁；S₁为扩张消声段进口截面积，S₂为扩张消声段出口截面积，k为波数，单位m^-1；L为扩张消声段的长度，单位m。在设计中注意消除通过频率，参数的确定也应避免低频失效和高频失效频率现象，则有：

取m为4，则ΔL_max＝6.5dB。其最大消声频率约为365Hz。

共振消声段的消声量L_R为：L_R=10lg(1+2K²)   (2)

式(2)中： $K=\frac{\sqrt{\mathrm{GV}}}{2S},$ $G=\frac{\mathrm{n\π}{d}^2}{4\×(L+0.8d)},$ $f_r=\frac{c}{2\mathrm{\π}}\·\sqrt{\frac{G}{V}}$

其中，G为传导率，d为共振腔上气流通孔的孔径4mm，V为共振腔上设置有气流通孔的中段位置的空腔容积0.01827m³，L为共振腔面板的厚度2mm，共振腔长度为36.54cm，c为声速340m/s，S为每道共振腔6上所有气流通孔总的横截面积0.05m²。

计算得出：G＝0.3896，K＝1.35，L_R＝6.7dB；共振腔的中心频率为fr＝250Hz。从频谱上来看是符合设计要求的，显然，其对于消除低低频噪声具有很好的效果，经验证上限截止频率f_上＝414.8Hz，λ₀/3＝45.3cm，满足要求。

根据以上计算结果，消声装置总体消声量达到设计要求。

降噪效果测试：图9所示分别为治理前声压级和治理后声压级，图中横坐标分别以1、2…9依次一一对应表示为31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz和8000Hz。实施本发明技术方案之后，变压器房的排风口所在位置处距变压器室垂直距离1m处，其声压级为44.2dB(A)，满足一类区夜间噪声标准，达到设计要求。

Claims (10)

1.一种变压器房低频通风复合消声器，其特征是：自消声器入风口(1)至消声器出风口(2)依次串联设置扩张消声段(3)、共振消声段(4)和阻性消声段(5)，构成阻性-共振腔复合消声器，所述通风复合消声器设置在变压器房的排风口中，气流由位于变压器房内的消声器入风口(1)导入，并在处于变压器房外部的消声器出风口(2)导出形成过流风道。

2.根据权利要求1所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：以所述消声器入风口(1)作为所述扩张消声段(3)的入口，以所述扩张消声段(3)的出口作为共振消声段(4)的入口，气流在自扩张消声段(3)的入口至扩张消声段(3)的出口的风道中形成90°度转向。

3.根据权利要求1所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：在所述共振消声段(4)中沿着与气流平行的方向、呈竖直且间隔设置各道共振腔(6)；在所述阻性消声段(5)中沿着与气流平行的方向、呈竖直且间隔设置各道阻性消声片(7)；所述共振腔(6)与阻性消声片(7)一一对应地相互承接，形成栅板状。

4.根据权利要求3所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：所述共振腔(6)是以镀锌穿孔板为共振腔面板(6a)，以冷扎钢板为作中隔板(13)将所述共振腔(6)分隔为左腔和右腔，在所述左腔和右腔中分别以超细玻璃棉进行填充形成超细玻璃棉芯层(14)，在所述共振腔面板(6a)上开设气流通孔，以所述共振腔(6)吸收中心频率为250Hz的低频噪声。

5.根据权利要求4所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：所述共振腔(6)的长度为36.54cm，所述气流通孔开设在所述共振腔面板(6a)上沿共振消声段(4)的长度方向上的中段位置上，每个共振腔(6)上气流通道的总横截面积为0.05m²。

6.根据权利要求5所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：所述气流通孔的孔径为4.0mm，所述气流通孔在共振腔面板(6a)上的开孔率为5％，每道共振腔(6)上开设气流通孔162只，共振腔面板(6a)的厚度为2mm。

7.根据权利要求1所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：设置所述复合消声器的壳体(8)为内吸外隔的层状结构，所述层状结构由内向外的各层依次为壳体镀锌穿孔板(9a)、壳体玻璃纤维布(10a)、壳体超细玻璃棉(11a)、壳体阻尼层(12a)和壳体冷轧钢板(13a)。

8.根据权利要求7所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：所述壳体超细玻璃棉(11a)的厚度为50mm、密度为35kg/m³，所述壳体玻璃纤维布(10a)的厚度为0.2mm，所述壳体镀锌穿孔板(9a)的穿孔率20％、孔径为5.0mm，所述壳体阻尼层(12a)是厚度为8mm的三合板，所述壳体冷轧钢板(13a)的厚度为2mm。

9.根据权利要求3所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：所述阻性消声片(7)的结构设置为：在消声片镀锌穿孔板(9b)的一侧粘贴消声片玻璃纤维布(10b)形成护面层，在两片护面层之间以超细玻璃棉填充层(11b)为芯层形成夹层结构；所述夹层结构中的护面层是以消声器镀锌穿孔板(9b)为外侧，以消声器玻璃纤维布(10b)为内侧。

10.根据权利要求9所述的变压器房低频通风复合消声器，其特征是：所述消声片镀锌穿孔板(9b)的穿孔率20％、孔径为5.0mm，所述消声片玻璃纤维布(10b)的厚度为0.2mm，所述超细玻璃棉填充层(11)的厚度为80mm、密度35kg/m³；所述阻性消声片(7)的平均吸声系数为0.7。