CN106761296B - 通风隔声门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通风隔声门，它包括：隔声门主体、通风孔、消声管道和有源降噪系统。隔声门主体上有若干个通风孔，每一通风孔连接一条消声管道，每一消声管道内均安装一套有源降噪系统。隔声门主体为多层隔声结构，隔声量大。消声管道通过吸声材料与有源降噪系统降低从通风孔传播的噪声。有源降噪系统可设置工作时间与停止时间，可根据环境噪声变化启动和停止工作。本发明隔声量大，隔声频带宽，同时可作为进风通道，提供通风功能；通风孔个数根据通风量要求灵活增减，扩展方便；消声管道与有源降噪系统安装和维护方便，实用性强。

Description

通风隔声门
一、技术领域
本发明涉及噪声污染与防治领域，具体涉及一种通风隔声门。
二、背景技术
有许多大型机器设备(如变压器、压缩机和电动机)安装于室内，为了机器设备运输和维护的需要，其所在房间的门均较大，如一些室内变压器房间的大门为8m×8m或8m×6m。这些机器设备辐射出很大的噪声，影响周围的居民或工作人员的身心健康，其中房间大门是一个重要的噪声传播途径。另一方面，大型机器设备运行过程中将产生较大热量，若房间密封，长期运行可能造成安全隐患。使室内对流通风是常用的散热手段，房间大门也常常被用作进风路径之一。为实现大门的通风隔声功能，目前有多种方案，以室内变压器为例，有的大门采用冲孔不锈钢卷帘门，通过大量小孔通风；有的大门采用平开大铁门，在铁门上密布狭缝用于通风；有的大门采用隔声门，在隔声门下部安装消声百叶，通过百叶的通道进行通风。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
冲孔卷帘门一般为单层结构，隔声量较小，特别对低频噪声隔声效果很差，门上的小孔通风面积较小，且孔洞会严重影响大门的隔声性能。采用单层板的平开铁门的隔声量也较小，门上的狭缝通风面积较小，狭缝也会严重影响大门的隔声性能。采用多层结构的隔声门有较大的隔声量，密封条件好的情况下隔声性能良好，但没有通风功能。为了通风，有的隔声门下部不密封，安装消声百叶，通风的同时也向外传播机器设备噪声，由于消声百叶安装于隔声门上，长度有限(如50厘米)，即使对中高频噪声，其降噪效果也有限，对低频噪声降噪效果更差，因此影响了隔声门整体隔声性能。因此，现有技术不能满足实际需求。
三、发明内容
为了解决现有技术中大型机器设备的大门隔声效果差、通风量小，隔声性能较好却完全不通风的问题，本发明提供一种通风隔声门。所述技术方案如下：
根据本发明，提供一种通风隔声门，所述通风隔声门包括：隔声门主体、通风孔、消声管道和有源降噪系统；所述隔声门主体上有若干个通风孔，每一通风孔连接一条消声管道，每一消声管道内均安装有源降噪系统。
进一步的，所述隔声门主体为多层隔声结构，包括钢板、阻尼材料、吸声材料和穿孔饰面板。
进一步的，所述通风孔个数根据通风量要求灵活增减。
进一步的，所述消声管道安装于所述隔声门主体内侧，平行于隔声门主体，且紧贴隔声门主体；所述消声管道两端开口均平行于隔声门主体，一端开口连接通风孔朝向室外，另一端开口朝向室内。
进一步的，所述有源降噪系统为单通道有源控制系统，包括参考传声器、误差传声器、次级声源和控制器；所述参考传声器设置在所述消声管道内靠近朝向室内的开口一侧；所述误差传声器设置在所述消声管道内靠近所述通风孔一侧；所述次级声源设置在所述管道内；所述控制器设置在所述管道内，所述控制器分别连接所述参考传声器、所述误差传声器和所述次级声源。
进一步的，所述次级声源与参考传声器距离为drc，需使drc/c＞t0的不等式满足，其中c为空气中的声速，t0为有源控制系统存在的电路与算法时延。
进一步的，所述消声管道的截面为长方形，所述截面长边的长度不超过欲使用该有源降噪系统来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半。
进一步的，所述消声管道内安装有吸声材料。
进一步的，所述有源降噪系统可设置工作时间与停止时间，可根据环境噪声变化启动和停止工作。
本发明的有益效果是：(1)与冲孔卷帘门、单层结构的平开铁门相比，本发明的隔声性能、通风性能更好；(2)与多层结构的密封隔声门相比，本发明保持同样隔声效果的同时，提供了通风功能；(3)与安装消声百叶的多层结构隔声门相比，本发明的隔声性能更优；(4)本发明的有源控制系统采用单通道有源控制系统，成本低，易实现；(5)本发明的通风口在隔声门主体上横向等距分布，消声管道紧贴隔声门主体等距安装，外形美观；(6)本发明的消声管道及有源降噪系统安装和拆卸均很方便，利于维护。
四、附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的通风隔声门(一扇)的结构示意图(外侧正视图)；
图2是本发明实施例提供的通风隔声门(一扇)的结构示意图(内侧正视图)；
图3是本发明实施例提供的通风隔声门(一扇)的结构示意图(侧视图)；
图4是本发明实施例提供的隔声门主体的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的消声管道的结构示意图(侧视图)；
其中：1通风隔声门，
12隔声门主体，
121钢板，
122阻尼材料，
123吸声材料，
124穿孔饰面板
13通风孔；
14消声管道，
141外开口，
142内开口，
15有源降噪系统，
151参考传声器，
152误差传声器，
153次级声源，
154控制器。
五、具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供一种通风隔声门1，所述通风隔声门1包括：隔声门主体12、通风孔13、消声管道14和有源降噪系统15；所述隔声门主体12上有若干个通风孔13，每一通风孔13连接一条消声管道14，每一消声管道14内均安装有源降噪系统15。
本发明实施例提供的通风隔声门1为针对室内变压器而设计的双扇平开门。每扇平开门平面尺寸为：宽×高＝4m×6m，两扇平开门结构对称。
如图4所示，所述隔声门主体12为多层隔声结构，包括钢板121、阻尼材料122、吸声材料123和穿孔饰面板124。所述钢板121为不锈钢复合钢板，厚度为1.5mm；所述阻尼材料122为阻尼橡胶板，厚度为10mm；所述吸声材料123为离心玻璃棉板，容重48kg/m3，厚度为50mm，无纺布包裹；所述穿孔饰面板124为铝板，厚度为1mm，穿孔率为20％。所述隔声门主体12总厚度约为62.5mm，平均隔声量超过30dBA。
所述通风孔13的个数根据通风量要求灵活增减。本发明实施例的室内变压器所需通风量约为30000m3/h，变压器室通过风机进行机械排风，通过所述通风隔声门1自然进风，进风口风速取为3.8m/s，所需进风口面积为2.19m2。所述通风孔13的个数为14个，每扇平开门7个，尺寸为：宽×高＝0.4m×0.4m，总通风面积为2.24m2，满足需求。所述通风孔13的位于所述隔声门主体12下部，在所述隔声门主体12靠近底部水平等距分布，所述通风口13底边距离隔声门主体12底边0.2m。若还需增加通风面积，如增加1倍通风面积，则可以在所述隔声门主体12中下部增加1倍数量的所述通风孔13。
所述通风口13若无任何消声降噪处理，则所述隔声门1的隔声量大幅下降，故需安装所述消声管道14进行消声。所述消声管道14通过法兰安装于所述隔声门主体12内侧，垂直于地面，平行于隔声门主体12，紧贴隔声门主体12。所述消声管道14两端开口均平行于隔声门主体12，一端开口即外开口141连接所述通风孔13朝向室外，另一端开口即内开口142朝向室内。所述消声管道14的内部截面(可通风部分)与所述通风孔13形状相同且大小相等，即截面尺寸也为0.4m×0.4m。所述消声管道14的内部长度为1.4m。所述消声管道14为3层结构，从外至内材料分别为：镀锌钢板、阻性吸声材料和穿孔饰面板。其中镀锌钢板厚度为1mm；阻性吸声材料为离心玻璃棉，容重48kg/m3，厚度为30mm，无纺布包裹；穿孔饰面板为铝板，厚度为1mm，穿孔率为20％。因此所述消声管道14截面外部轮廓尺寸约为0.46m×0.46m。所述消声管道14可视为2个消声弯头和1条管道消声器，对于500Hz、1000Hz倍频程噪声的消声量超过30dBA，对于2000Hz、4000Hz倍频程噪声的消声量超过30dBA，对于500Hz以下各倍频程噪声的消声量约为10～15dBA。
变压器本体噪声主要分量在100Hz及其谐波，尤其以600Hz以下低频为主，此外，变压器噪声还包括其冷却系统风扇噪声，一般在2000Hz以下频段。由于所述消声管道14对低频噪声的消声量相对较小，故对变压器噪声的消声量远远不足30dBA。需在每条消声管道14中安装一套有源降噪系统15来降低这些低频噪声。
如图5所示，所述有源降噪系统15为单通道有源控制系统，包括参考传声器151、误差传声器152、次级声源153和控制器154。所述参考传声器151设置在所述消声管道14内靠近朝向室内的开口即内开口142一侧。所述误差传声器152设置在所述消声管道14内靠近所述通风孔13即外开口141一侧。所述次级声源153设置在所述消声管道14内。所述控制器154设置在所述消声管道14内，所述控制器154分别连接所述参考传声器151、所述误差传声器152和所述次级声源153。所述有源控制系统15工作时，所述参考传声器151采集噪声产生参考信号，然后传递给控制器154，所述误差传声器152采集噪声产生误差信号，然后传递给控制器154，若所述有源控制系统15处于降噪状态，则控制器154根据参考信号与误差信号进行运算产生消声信号，然后传递给次级声源153，次级声源153接收控制器154传来的消声信号发出相应的声音，对原有噪声进行抵消。所述控制器154产生消声信号的原则是使误差传声器152处的声压幅值平方最小。所述有源控制系统15使用经典的FxLMS算法，由于教科书中已有详细说明，此处不赘述。
所述次级声源153与参考传声器151距离drc需满足不等式drc/c＞t0，其中c为空气中的声速，t0为有源控制系统存在的电路与算法时延。本发明实施例中t0小于0.5ms，drc取为0.4m。
所述消声管道14的截面为长方形，所述截面长边的长度不超过欲使用所述有源降噪系统15来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半。本发明实施例中所述消声管道截面长边的长度为0.4m，对应的最高频率为425Hz，即使用所述有源降噪系统15降低425Hz以下频段的噪声。对于变压器噪声的线谱100Hz、200Hz、300Hz、400Hz，所述有源降噪系统15均可降低至环境背景噪声级。所述消声管道14加上所述有源降噪系统15(工作在降噪状态)，对变压器噪声的消声量超过30dBA。此外，由于所述隔声门主体12的隔声量超过30dBA，故所述通风隔声门的隔声量超过30dBA。
作为优选，所述控制器154设置截止频率为450Hz的低通滤波器，仅处理450Hz及以下频段的噪声。
所述有源控制系统15的各个组成部分，即参考传声器321、误差传声器322、次级声源323和控制器324安装在一矩形盒子里，再安装到所述消声管道14的侧壁，该矩形盒子主体用铝板制成，盒子朝所述消声管道14内部一面为穿孔铝板，穿孔率为25％，可以透声，穿孔铝板表面覆盖防水透声膜。
作为优选，所述有源降噪系统15可设置工作时间与停止时间，可根据天气变化启动和停止工作，可根据环境噪声变化启动和停止工作。具体而言，所述有源降噪系统15的工作状态包括降噪状态和休息状态，处于降噪状态时，控制器154根据参考信号与误差信号进行运算产生消声信号，然后传递给次级声源153，次级声源153接收控制器154传来的消声信号发出相应的声音，对原有噪声进行抵消；处于休息状态时，控制器154不产生消声信号，次级声源153也不会发出相应声音。本发明实施例中，所述有源降噪系统15设置昼间(7:00-22:00)为工作时间，所述有源降噪系统15处于降噪状态，设置夜间(22:00-7:00)为休息时间，所述有源降噪系统15处于休息状态，此时昼间和夜间均满足环境噪声标准，所述有源降噪系统15间断性工作也延长了系统的使用寿命。所述控制器154事先存储了变压器正常工作情况下且所述有源降噪系统15不工作时的参考信号与误差信号(多次采集平均得到)，控制器154在工作时，定时分析参考信号与误差信号，若参考信号与存储值比较变化较小(幅值比较，幅度频谱特性比较)，而误差信号与存储值比较幅值增大较大或频谱变化较大(100Hz及其谐波能量占全频带能量变小很多)，可认为变压器室外环境噪声较大，所述有源降噪系统15可暂停工作，处于休息状态；在休息状态下，所述控制器154仍然定时分析参考信号与误差信号，若误差信号与存储值比较恢复正常(变化较小)，则所述有源降噪系统15可重新启动工作，处于降噪状态；所述有源降噪系统15处于休息状态时，定时分析的时间间隔为2s，处于降噪状态时，定时分析的时间间隔为30s。
前面的详细描述只提供了优选实施例，对本发明的范围、使用性或构造不产生任何限制。前面对优选实施例的详细描述只是为了使本领域的技术人员能够实现本发明的优选实施例。应当理解，在不偏离所附权利要求限定的本发明的宗旨和范围的前提下，可以在本发明的各组成部分的功能和布局上进行各种改变。

Claims (6)

1.一种通风隔声门，其特征在于：
所述通风隔声门包括：隔声门主体、通风孔、消声管道和有源降噪系统；
所述隔声门主体上有若干个通风孔，每一通风孔连接一条消声管道，每一消声管道内均安装一套有源降噪系统；
所述消声管道安装于所述隔声门主体内侧，平行于隔声门主体，且紧贴隔声门主体；
所述消声管道两端开口均平行于隔声门主体，一端开口连接通风孔朝向室外，且一端开口位于消声管道的下侧，另一端开口朝向室内，且另一端开口位于消声管道的上侧；
所述有源降噪系统为单通道有源降噪系统，包括参考传声器、误差传声器、次级声源和控制器；
所述参考传声器设置在所述消声管道内靠近朝向室内的开口一侧；
所述误差传声器设置在所述消声管道内靠近所述通风孔一侧；
所述次级声源设置在所述管道内；
所述控制器设置在所述管道内，所述控制器分别连接所述参考传声器、所述误差传声器和所述次级声源；
所述次级声源与参考传声器距离为drc，需使drc/c＞t0的不等式满足，其中c为空气中的声速，t0为有源控制系统存在的电路与算法时延。
2.如权利要求1所述的通风隔声门，其特征在于：
所述隔声门主体为多层隔声结构，包括钢板、阻尼材料、吸声材料和穿孔饰面板。
3.如权利要求1所述的通风隔声门，其特征在于：
所述通风孔个数根据通风量要求灵活增减。
4.如权利要求1所述的通风隔声门，其特征在于：
所述消声管道的截面为长方形，所述截面长边的长度不超过欲使用该有源降噪系统来有效控制的噪声频段的最高频率对应波长的一半。
5.如权利要求1所述的通风隔声门，其特征在于：
所述消声管道内安装有吸声材料。
6.如权利要求1所述的通风隔声门，其特征在于：
所述有源降噪系统可设置工作时间与停止时间，可根据环境噪声变化启动和停止工作。
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