CN109764204A - 一种天然气放空噪声消声器 - Google Patents

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陈利琼
王祥
孙靖云
邓平
董月
吴霞
王敏
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Abstract

本发明涉及一种天然气放空噪声消声器，包括进气干管、进气支管a、进气支管b、进气支管c、扩张室a、扩张室b、扩张室c、排气支管a、排气支管b、排气支管c、排气干管和梅花形喷口。扩张室a包括内插管一、内插管二、内插管三、穿孔管一、穿孔管二和隔板，穿孔管一将内插管一与内插管二连接起来，穿孔管二将内插管二与内插管三连接起来，扩张室a内通过隔板隔开形成腔室一、腔室二。扩张室b、扩张室c和扩张室a结构完全相同。本发明具有结构简单、消声量大、消声频率范围宽、安装简单等优点。适用于天然气管道放空噪声控制。

Description

一种天然气放空噪声消声器
技术领域
本发明属于天然气放空噪声降噪技术领域，具体涉及一种天然气放空噪声消声器。
背景技术
油气管网是保障油气供应的主要基础设施，是实现能源生产与消费革命的重要支撑。当出现站场发生事故或者管段需要维抢修、改线等特殊情况时需要进行高压天然气放空，然而高压天然气的直接放空产生的噪声非常强烈，高压天然气放空时，瞬时速度接近声速，产生的噪声可以高达95dB～110dB。每次天然气放空操作时长少则1-2小时，多则6-8小时。这样长时间暴露在天然气放空噪声环境中，一方面严重影响了员工和相关人员的身体健康，另一方面也对放空立管周边的社会公众带来严重的健康危害、经济损失，甚至引发社会矛盾。
消声器是一种既允许气流顺利通过，又能有效阻止或减弱声能向外传播的装置，一般用于控制空气动力性噪声，主要安装于进、排气口或气流通过的管道。根据消声原理和结构的不同可以分为三类：阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器，消声器可以有效改变气流通道的声阻抗，达到降低噪声的目的。
发明内容
本发明主要解决现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、消声量大、消声频率范围宽、安装简单的消声器，旨在降低天然气放空噪声。
为了实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：一种天然气放空噪声消声器，包括进气干管、进气支管a、进气支管b、进气支管c、扩张室a、扩张室b、扩张室c、排气支管a、排气支管b、排气支管c、排气干管和梅花形喷口。扩张室a包括内插管一、内插管二、内插管三、穿孔管一、穿孔管二和隔板，扩张室a内通过隔板隔开形成腔室一、腔室二。扩张室b、扩张室c和扩张室a结构完全相同。
所述进气干管与放空立管采用法兰或焊接连接，进气干管的直径与放空立管上筒体直径相等。所述腔室一可以消除天然气放空产生的第一个噪声峰值频率的噪声。
所述腔室二可以消除天然气放空产生的第二个噪声峰值频率的噪声。
所述内插管一插入腔室一内，内插管一腔内段的长度为腔室一长度的1/2，可以消除天然气放空产生的波长为2倍腔室一长度的奇数倍通过频率。
所述内插管二插入隔板，隔板将内插管二分为两部分，第一部分位于位于腔室一内，第一部分的长度为腔室一长度的1/4，可以消除天然气放空产生的波长为2倍腔室一长度的偶数倍通过频率，第二部分位于腔室二内，第二部分的长度为腔室二长度的1/2，可以消除天然气放空产生的波长为2倍腔室二长度的奇数倍通过频率。
所述内插管三插入腔室二内，内插管三腔内段的长度为腔室二长度的1/4，可以消除天然气放空产生的波长为2倍腔室二长度的偶数倍通过频率。
所述穿孔管一将内插管一与内插管二连接起来，穿孔管二将内插管二与内插管三连接起来，穿孔管一、穿孔管二为壁面上分布有孔径为3～10mm孔眼且穿孔率大于30％的穿孔管，穿孔管可以降低天然气通过消声器的阻力损失，改善消声器的空气动力性能。
所述进气干管与进气支管a、进气支管b、进气支管c连接，将进气干管大通道分割成三个进气支管小支通道，可以增大扩张室的扩张比，也可以降低扩张室的下限截止频率，实现在较宽消声频率范围内有较大的消声量。
所述梅花形喷口与排气干管采用焊接连接，梅花形喷口与单一圆形喷口、多孔圆形喷口相比具有更加良好的降噪效果
扩张室截面直径计算方法：
降噪效果达到最大，扩张室的两个腔室的长度计算方法：
式中D——扩张室截面直径，m
c——声速，m/s
f上——扩张室的有效消声的上限截止频率，Hz
f1——天然气放空产生的第一个噪声峰值频率，Hz
f2——天然气放空产生的第二个噪声峰值频率，Hz
l1——腔室一的长度，m
l2——腔室二的长度，m
根据理论分析可知，当插入长度等于l/2的内插管时，可消除fmin＝nc/2l中n为奇数时的通过频率。当插入长度等于l/4的内插管时，可消除fmin＝nc/2l中n为偶数时的通过频率。向前传播的声波与遇到截面反射回来的声波相位相差180°两者振幅相等，相位相反，相互干涉。这样就能消除多种频率的声波。
根据以上理论计算内插管的长度，两个腔室的内插管长度计算方法：
本发明具有的积极效果：本发明结构简单，重量轻，安装方便，降噪效果明显，且不使用任何消声材料，利用管道截面的突变，使沿管道传播的某些频率的声波，在突变的界面处发生反射、干涉现象，从而降低由消声器向外辐射的声能，达到消声降噪效果。本消声器适用于天然气管道放空产生的低频噪声，并且通过将进气干管大通道分割成三个进气支管小支通道，实现在较宽消声频率范围内有较大的消声量。本消声器末端采用梅花形喷口，增强消声器降噪效果。本消声器内部通过穿孔管将内插管连接起来，可以改善消声器的空气动力性能。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中标记说明：1.进气干管；21.进气支管a；22.进气支管b；23.进气支管c；31.扩张室a；32.扩张室b；33.扩张室c；41.排气支管a；42.排气支管b；43.排气支管c；5.排气干管；6.梅花形喷口。
图2是本发明中所使用的扩张室a的结构示意图。
图中标记说明:7.内插管一；8.腔室一；9.穿孔管一；10.内插管二；11.隔板；12.腔室二；13.穿孔管二；14.内插管三。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述：
如图1～2所示，一种天然气放空噪声消声器，它包括进气干管1、进气支管a21、进气支管b22、进气支管c23、扩张室a31、扩张室b32、扩张室c33、排气支管a41、排气支管b42、排气支管c43、排气干管5、梅花形喷口6。扩张室a31内通过隔板11分隔形成腔室一8、腔室二12，它包括内插管一7、内插管二10、内插管三14、穿孔管一9、穿孔管二13和隔板11。扩张室b32、扩张室c33和扩张室a31的结构完全相同。
本发明的降噪原理：一种天然气放空噪声消声器安装在放空立管上筒体出口端，一是利用消声器管道截面的突然扩张造成声波在截面突变处发生反射，将大部分声波向声源方向反射回去，或是在腔室内来回反射直到消失；二是利用扩张室和扩张室中一定长度的内插管，使向前传播的的声波和遇到内插管不同界面反射的声波相差一个180°的相位，使二者振幅相等，相位相反，互相干涉，从而达到降噪效果。消声器将进气干管大通道分割成三个进气支管小支通道，实现在较宽消声频率范围内有较大的消声量；消声器末端采用梅花形喷口，增强消声器降噪效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种天然气放空噪声消声器，包括进气干管(1)、进气支管a(21)、进气支管b(22)、进气支管c(23)、扩张室a(31)、扩张室b(32)、扩张室c(33)、排气支管a(41)、排气支管b(42)、排气支管c(43)、排气干管(5)、梅花形喷口(6)，其特征在于：扩张室a(31)包括内插管一(7)、内插管二(10)、内插管三(14)、穿孔管一(9)、穿孔管二(13)和隔板(11)，扩张室a(31)内通过隔板(11)分隔形成腔室一(8)、腔室二(12)，扩张室b(32)、扩张室c(33)和扩张室a(31)的结构完全相同。
2.根据权利要求1所述的一种天然气放空噪声消声器，其特征在于：进气干管(1)与放空立管采用法兰或焊接连接，进气干管(1)的直径与放空立管上筒体直径相等。
3.根据权利要求1所述的一种天然气放空噪声消声器，其特征在于：腔室一(8)可以消除天然气放空产生的第一个噪声峰值频率的噪声，腔室二(12)可以消除天然气放空产生的第二个噪声峰值频率的噪声。
4.根据权利要求1所述的一种天然气放空噪声消声器，其特征在于：内插管一(7)插入腔室一(8)内，内插管一(7)腔内段的长度为腔室一(8)长度的1/2，可以消除天然气放空产生的波长为2倍腔室一(8)长度的奇数倍通过频率；内插管二(10)插入隔板(11)，隔板(11)将内插管二(10)分为两部分，第一部分位于位于腔室一(8)内，第一部分的长度为腔室一(8)长度的1/4，可以消除天然气放空产生的波长为2倍腔室一(8)长度的偶数倍通过频率，第二部分位于腔室二(12)内，第二部分的长度为腔室二(12)长度的1/2，可以消除天然气放空产生的波长为2倍腔室二(12)长度的奇数倍通过频率；内插管三(14)插入腔室二(12)内，内插管三(14)腔内段的长度为腔室二(12)长度的1/4，可以消除天然气放空产生的波长为2倍腔室二(12)长度的偶数倍通过频率。
5.根据权利要求1所述的一种天然气放空噪声消声器，其特征在于：穿孔管一(9)将内插管一(7)与内插管二(10)连接起来，穿孔管二(13)将内插管二(10)与内插管三(14)连接起来，穿孔管一(9)、穿孔管二(13)为壁面上分布有孔径为3～10mm孔眼且穿孔率大于30％的穿孔管，穿孔管可以降低天然气通过消声器的阻力损失，改善消声器的空气动力性能。
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