CN105551767A - 一种室内变压器通风降噪装置 - Google Patents

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Abstract

一种室内变压器通风降噪装置，其包括：通风百叶窗和轴流通风机，用于通风散热，保证室内变压器的安全稳定运行；用于通风百叶窗的多通道有源控制系统，安装于通风百叶窗外部；用于轴流通风机的单通道或多通道有源控制系统，安装于轴流通风机外部。通风百叶窗和轴流通风机保证了室内变压器的通风散热，有源控制系统抑制了室内变压器从通风散热通道向外辐射的噪声。

Description

一种室内变压器通风降噪装置
技术领域
本发明属于室内变压器技术领域，属于环境工程专业噪声污染防治技术领域，特别涉及一种室内变压器通风降噪装置。
背景技术
随着社会的发展，用电负荷不断增加，新增许多变电站，有的建在居民区附近；另一方面，城市扩张，原处偏僻地区的变电站周围新建不少住宅区。因此，变电站与居民区距离越来越近，居民受到变电站噪声污染影响。
户外变压器常常使用声屏障、半隔声罩等传统隔声、吸声技术进行噪声治理，在居民区距离很近的情况下，为达到相关噪声限制标准，难度很大并带来其他问题。例如，建造很高的声屏障，可能影响附近居民住宅的采光与通风，屏障的钢结构所需成本很高，等等。
为大幅度降低噪声，变电站也常常建造房屋，将变压器放置在封闭空间内，也即放置在室内。然而这会影响变压器的通风散热，变压器存在易损坏进而造成电力系统故障的风险。基于此，有必要提供一种用于室内变压器的通风降噪装置。
发明内容
本发明的目的提供一种室内变压器通风降噪装置，避免了现有技术中的影响变压器的通风散热、变压器存在易损坏进而造成电力系统故障的风险的缺陷。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种室内变压器通风降噪装置的解决方案，具体如下：
一种室内变压器通风降噪装置，位于墙体开孔中的通风百叶窗、轴流通风机，用于通风散热，保证室内变压器的安全稳定运行；
位于通风百叶窗外部的第一有源控制系统，用于降低室内变压器从通风百叶窗向外辐射的噪声；
位于轴流通风机外部的第二有源控制系统，用于降低室内变压器从轴流通风机通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机本身向外辐射的噪声。
所述第一有源控制系统和第二有源控制系统均各自包括有源控制器、信号调理器、功率放大器、可选的参考传声器、误差传声器和控制声源；
所述参考传声器采集噪声产生参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器；
所述误差传声器采集噪声产生误差信号，误差信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器；
所述有源控制器基于参考信号和误差信号产生控制信号，控制信号经功率放大器放大后传输给控制声源，控制声源根据放大后的控制信号发出抵消噪声的声音；
所述有源控制器产生控制信号的原则是使误差传声器处的声压幅值平方最小。
所述第一有源控制系统为多通道有源控制系统，其包含的控制声源在通风百叶窗开口面上均匀分布安装，相邻的控制声源之间的间距为dcc1，dcc1小于欲用该有源控制系统来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半；
所述第一有源控制系统，其包含的误差传声器个数与控制声源个数相同，且位置一一对应，安装在控制声源外侧，每一误差传声器与对应的控制声源声中心的连线垂直于通风百叶窗立面，每一误差传声器与对应的控制声源声中心的距离dce1相等；
所述第一有源控制系统，其可选的包含一个参考传声器，安装在控制声源内侧，靠近通风百叶窗，也可安装在通风百叶窗内；
所述第一有源控制系统，在不包含参考传声器的情况下，有源控制器内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号。
所述第二有源控制系统为单通道或多通道有源控制系统；
所述第二有源控制系统若为单通道有源控制系统，其包含的控制声源在轴流通风机所在墙面孔洞开口面的中间或边缘安装；
所述第二有源控制系统若为多通道有源控制系统，其包含的控制声源在轴流通风机所在墙面孔洞开口面上均匀分布安装，相邻的控制声源之间的间距为dcc2，dcc2小于欲用该有源控制系统来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半；
所述第二有源控制系统，其包含的误差传声器个数与控制声源个数相同，位置一一对应，安装在控制声源外侧，每一误差传声器与对应的控制声源声中心的连线垂直于轴流通风机所在墙体立面，每一误差传声器与对应的控制声源声中心的距离dce2相等；
所述第二有源控制系统，其可选的包含一个参考传声器，安装在控制声源内侧，靠近轴流通风机；
所述第二有源控制系统，在不包含参考传声器的情况下，有源控制器内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号；
所述第二有源控制系统，在不包含参考传声器的情况下，使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号。
本发明的有益效果是：(1)通风百叶窗与轴流风机为室内变压器提供了良好的通风散热功能；(2)有源降噪系统有效降低室内变压器从通风百叶窗和轴流通风机通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机本身向外辐射的低频噪声，与传统的被动降噪技术如消声器、消声百叶相比，系统体积小，对变压器的低频噪声降噪效果好；(3)通风降噪装置并没有安装在变压器所在房间的门洞或附近，不影响工作人员巡查及变压器的维护；(4)有源控制系统各器件均放置于墙体开孔内侧，受室外环境影响小，系统安全性、鲁棒性高。
附图说明
图1为本发明的室内变压器通风降噪装置的示意图。
图2为本发明提供的第一有源控制系统的结构示意图。
图3为本发明提供的第二有源控制系统的结构示意图。
图4为本发明提供的第一和第二有源控制系统的控制流程示意图(使用参考传声器采集参考信号)。
图5为本发明提供的第一有源控制系统的控制流程示意图(使用有源控制器内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号)。
图6为本发明提供的第二有源控制系统的控制流程示意图(使用有源控制器内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，并使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明内容作进一步说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围：
参照图1-图6所示，室内变压器通风降噪装置包括：
位于墙体开孔中的通风百叶窗2、轴流通风机3，用于通风散热，保证室内变压器1的安全稳定运行；
位于通风百叶窗外部的第一有源控制系统4，用于降低室内变压器从通风百叶窗向外辐射的噪声；
位于轴流通风机外部的第二有源控制系统5，用于降低室内变压器从通风机通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机本身向外辐射的噪声。
对于变压器所在房间，通风百叶窗为进风通道，轴流通风机通风口为出风通道，大门平时关闭，仅在维修、检查变压器时使用。由于大门关闭，平时正常使用时变压器噪声主要由通风百叶窗和轴流通风机通风口辐射出去，可使用第一有源控制系统和第二有源控制系统进行控制。
第一有源控制系统如图2所示，包括有源控制器401、信号调理器402、功率放大器403、可选的参考传声器404、误差传声器406和控制声源405。控制声源405在通风百叶窗开口面上均匀分布安装，相邻的控制声源之间的间距为dcc1，dcc1小于欲用该有源控制系统来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半。误差传声器406个数与控制声源405个数相同，位置一一对应，安装在控制声源405外侧，每一误差传声器406与对应的控制声源405声中心的连线垂直于通风百叶窗立面，每一误差传声器406与对应的控制声源405声中心的距离dce1相等；可选的参考传声器404安装在控制声源405内侧，靠近通风百叶窗，也可安装在通风百叶窗内；在不使用参考传声器404的情况下，有源控制器401内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号。
本实施例中，通风百叶窗的宽为1.50m，高为1.80m，欲用该有源控制系统来有效控制的噪声频段的最高频率设为fmax＝300Hz，使用3列4行共12个控制声源405均匀分布在通风百叶窗开口面上，相邻的控制声源405之间的间距设为dcc1＝0.5m，小于300Hz的半波长。误差传声器406与对应的控制声源405声中心的距离dce1＝0.10m，距离不会太小，保证控制声源输出不会太小影响降噪效果，距离也不太大，保证控制系统的稳定性。使用一个参考传声器放置于通风百叶窗内，采集变压器噪声作为参考信号。作为替代方案，也可不使用参考传声器，使用有源控制器401内部生成的100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号。
第二有源控制系统如图3所示，包括有源控制器501、信号调理器502、功率放大器503、可选的参考传声器504、误差传声器506和控制声源505。第二有源控制系统为单通道或多通道有源控制系统，若为单通道有源控制系统，其包含的控制声源505在轴流通风机所在墙面孔洞开口面的中间或边缘安装；若为多通道有源控制系统，控制声源505在轴流通风机所在墙面孔洞开口面上均匀分布安装，相邻的控制声源之间的间距为dcc2，dcc2小于欲用该有源控制系统来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半。误差传声器506个数与控制声源505个数相同，位置一一对应，安装在控制声源505外侧，每一误差传声器506与对应的控制声源505声中心的连线垂直于轴流通风机所在墙体立面，每一误差传声器506与对应的控制声源505声中心的距离dce2相等；可选的参考传声器504安装在控制声源505内侧，靠近轴流通风机；在不使用参考传声器504的情况下，有源控制器501内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，并使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号。
本实施例中，轴流通风机所在墙面孔洞开口面的直径为0.90m，欲用该有源控制系统来有效控制的噪声频段的最高频率为fmax＝300Hz，使用的4个控制声源505均匀分布，相邻的控制声源505之间的间距dcc2＝0.5m，误差传声器506与对应的控制声源505声中心的距离dce2＝0.10m，使用一个参考传声器504放置与开口面圆心，尽量靠近轴流风机的风扇，拾取参考信号。作为替代方案，也可不使用参考传声器，使用有源控制器401内部生成的100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，使用一个转速传感器采集风扇转速，根据风扇叶片数折算出风扇噪声基频及其谐波频率，可生成风扇噪声的参考信号。本实施方式的所述的第一类和第二有源控制系统中，所述参考传声器采集噪声产生参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器；所述误差传声器采集噪声产生误差信号，误差信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器；所述有源控制器基于参考信号和误差信号产生控制信号，控制信号经功率放大器放大后传输给控制声源，控制声源根据放大后的控制信号发出抵消噪声的声音；所述有源控制器产生控制信号的原则是使误差传声器处的声压幅值平方最小，有源控制算法可采用前馈多通道/单通道自适应控制算法，本实施例使用目前教科书上都有详细论述的前馈多通道/单通道自适应控制算法。
当选用参考传声器拾取参考信号时，本通风降噪装置的第一和第二有源控制系统的控制流程示意图参见图4：
步骤100，通过参考传声器采集参考信号；
步骤200，通过各个误差传声器采集误差信号；
步骤300，信号调理器对采集到的参考信号和误差信号进行滤波放大；
步骤400，有源控制器根据调理后的信号根据使误差传声器处的声压幅值平方最小原则生成控制信号；
步骤500，功率放大器对控制信号进行放大；
步骤600，控制声源发出放大后的控制信号，对声场进行控制。
位于通风百叶窗外部的第一有源控制系统在不使用参考传声器的情况下，可以使用有源控制器内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，控制流程参见图5。
位于轴流通风机外部的第二有源控制系统，在不使用参考传声器的情况下，可以使用有源控制器内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，并使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号，控制流程参见图6。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种室内变压器通风降噪装置，其特征在于，包括：
位于墙体开孔中的通风百叶窗、轴流通风机，用于通风散热，保证室内变压器的安全稳定运行；
位于通风百叶窗外部的第一有源控制系统，用于降低室内变压器从通风百叶窗向外辐射的噪声；
位于轴流通风机外部的第二有源控制系统，用于降低室内变压器从轴流通风机通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机本身向外辐射的噪声。
2.根据权利要求1所述的通风降噪装置，其特征在于：
所述第一有源控制系统和第二有源控制系统均各自包括有源控制器、信号调理器、功率放大器、可选的参考传声器、误差传声器和控制声源；
所述参考传声器采集噪声产生参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器；
所述误差传声器采集噪声产生误差信号，误差信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器；
所述有源控制器基于参考信号和误差信号产生控制信号，控制信号经功率放大器放大后传输给控制声源，控制声源根据放大后的控制信号发出抵消噪声的声音；
所述有源控制器产生控制信号的原则是使误差传声器处的声压幅值平方最小。
3.根据权利要求2所述的通风降噪装置，其特征在于：
所述第一有源控制系统为多通道有源控制系统，其包含的控制声源在通风百叶窗开口面上均匀分布安装，相邻的控制声源之间的间距为dcc1，dcc1小于欲用该有源控制系统来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半；
所述第一有源控制系统，其包含的误差传声器个数与控制声源个数相同，位置一一对应，安装在控制声源外侧，每一误差传声器与对应的控制声源声中心的连线垂直于通风百叶窗立面，每一误差传声器与对应的控制声源声中心的距离dce1相等；
所述第一有源控制系统，其可选的包含一个参考传声器，安装在控制声源内侧，靠近通风百叶窗，也可安装在通风百叶窗内；
所述第一有源控制系统，在不包含参考传声器的情况下，有源控制器内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号。
4.根据权利要求2所述的通风降噪装置，其特征在于：
所述第二有源控制系统为单通道或多通道有源控制系统；
所述第二有源控制系统若为单通道有源控制系统，其包含的控制声源在轴流通风机所在墙面孔洞开口面的中间或边缘安装；
所述第二有源控制系统若为多通道有源控制系统，其包含的控制声源在轴流通风机所在墙面孔洞开口面上均匀分布安装，相邻的控制声源之间的间距为dcc2，dcc2小于欲用该有源控制系统来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半；
所述第二有源控制系统，其包含的误差传声器个数与控制声源个数相同，位置一一对应，安装在控制声源外侧，每一误差传声器与对应的控制声源声中心的连线垂直于轴流通风机所在墙体立面，每一误差传声器与对应的控制声源声中心的距离dce2相等；
所述第二有源控制系统，其可选的包含一个参考传声器，安装在控制声源内侧，靠近轴流通风机；
所述第二有源控制系统，在不包含参考传声器的情况下，有源控制器内部生成100Hz及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号；
所述第二有源控制系统，在不包含参考传声器的情况下，使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号。
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