CN110749374B - 一种建筑物内变压器结构传声分离方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种建筑物内变压器结构传声分离方法包括以下步骤:1)在变压器安装位置附近安装激振器,当变压器运行时主要振动频率为fre时,采集激振器运行时振动频率为fre‑k和fre+k时振动测点的速度时域信号和噪声测点的噪声时域信号,计算得到变压器振动‑噪声的传递函数值;2)停止激振器,采集变压器运行时的速度时域信号和噪声时域信号,频谱分析后得声压频谱和速度频谱;3)利用传递函数值、声压频谱和速度频谱,计算得变压器的一次结构声分量和二次结构声分量。本发明可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域,尤其涉及一种建筑物内变压器结构传声分离方法及装置。
背景技术
随着城市发展的加快,人民用电需求的急剧增加,居民楼内放置配电变压器的措施越来越普遍。变压器放置在居民楼内,能充分利用了土地资源,同时提升供电效率。但是,由于变压器在运行中,会不断产生振动和噪声,也容易引发居民噪声环保投诉和纠纷。
研究表明,居民楼内的配电变压器噪声来源主要是变压器的结构噪声。变压器的结构噪声一方面来源于变压器铁心、绕组等的振动通过变压器设备底部传播到安装基础,进而通过居民楼建筑物的楼板、墙体、柱子等传递到居民家中的墙、板等结构,引起这些结构振动产生噪声。这类噪声被称为一次结构声。另一方面,变压器铁心、绕组、风机等产生的噪声传播到空气中,激发起楼板等结构振动并传播到居民墙、板结构进而产生噪声。这类噪声被称为二次结构声。
这两类噪声的处理大多采用在传播途径上进行控制,对于一次结构声通常采用减振装置来降低变压器到基础上的振动传递,对于二次结构声,通常采用加隔声、吸声材料的方式来降低控制噪声传递。目前通常是根据经验给变压器加减振器降低一次结构声,如若不行,采取换更好性能减振器并进行隔声、吸声处理来降低二次结构声传递。这样的方式,高度依赖经验,可能达不到预期的效果,而不得不再次进行治理,耗费大量时间和经费;此外也可能存在过度治理的问题,提高治理成本的弊端。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种可分离出变压器一次结构声和二次结构声且能用于指导变压器噪声治理的建筑物内变压器结构传声分离方法及装置。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种建筑物内变压器结构传声分离方法,包括以下步骤:
(1)将激振器放置于变压器安装位置附近的预设位置处,当变压器运行时主要振动频率为fre时,采集激振器运行时振动频率为fre-k和fre+k时振动测点的速度时域信号vfre-k、vfre+k和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k、pfre+k,计算得到变压器振动频率为fre时的振动-噪声的传递函数值Tfre;其中,k≤n,n为1~5的整数;
(2)停止运行激振器,采集变压器运行时振动测点的速度时域信号vfre和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre,频谱分析后得到声压频谱Vfre和速度频谱Pfre;
(3)利用步骤(1)所得传递函数值Tfre、步骤(2)所得的声压频谱Vfre和速度频谱Pfre,分别计算得到变压器的主要振动频率为fre时的一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2。
作为对上述技术方案的进一步改进:
优选地,所述步骤(3)中,所述一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2的计算公式分别如公式(I)和公式(II)所示:
Pfre1=Tfre×Vfre (I)
优选地,所述步骤(1)中,根据公式(III)计算得到变压器振动频率为fre时的振动-噪声的传递函数值Tfre;
其中,Vfre-k、Vfre+k分别为速度时域信号vfre-k、vfre+k频谱分析后所得声压频谱,Pfre-k、Pfre+k分别为房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k、pfre+k频谱分析后所得速度频谱。
优选地,n=1。
优选地,n=2。
优选地,50Hz≤fre≤2000Hz。
优选地,所述变压器简化等效为六面体,所述振动测点的数量为4个且分别靠近各六面体侧面设置。
所述步骤(3)中,根据所述一次结构声分量或二次结构声分量分别进一步计算得到总声压级或等效A声级。
作为一个总的发明构思,本发明还提供一种建筑物内变压器结构传声分离装置,包括:
第一采集计算模块,用于将激振器竖直安装于变压器安装位置附近的预设位置处,当变压器运行时的主要振动频率为fre时,采集激振器运行时的振动频率为fre-k和fre+k时振动测点的速度时域信号vfre-k、vfre+k和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k、pfre+k,计算得到变压器振动频率为fre时的振动-噪声的传递函数值Tfre;其中,k≤n,n为1~5的整数;
第二采集处理模块,用于停止运行激振器,采集变压器运行时振动测点的速度时域信号vfre和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre,频谱分析后得到声压频谱Vfre和速度频谱Pfre;
第三分离计算模块,用于利用传递函数值Tfre、声压频谱Vfre和速度频谱Pfre,分别计算得到变压器的主要振动频率为fre时的一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2。
优选地,所述第一采集计算模块包括振动测试装置和噪声测试系统,所述振动测试装置用于测量振动测点的速度时域信号vfre-k,所述噪声测试系统用于测量房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k。
优选地,所述第二采集处理模块包括振动测试装置和噪声测试系统,所述振动测试装置用于测量振动测点的速度时域信号vfre,所述噪声测试系统用于测量房间内噪声测点的噪声时域信号pfre。
优选地,所述振动测试系统包括振动数据采集模块和振动传感器;所述噪声测试系统包括噪声数据采集模块和传声器。
所述振动测试装置的振动传感器检测地面振动,所述振动测试装置的数据采集模块采集振动数据。
所述噪声测试系统的传声器检测噪声测点的噪声数据,噪声测试系统的数据采集模块采集噪声数据。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明的一种建筑物内变压器结构传声分离方法及装置,所需设备较少,现场可操作性强,在不影响变压器正常运行的条件下,通过测试计算获得变压器一次结构声和二次结构声的所占比例大小,根据计算结果指导变压器噪声控制中主要采用振动控制或是噪声控制的技术手段。
附图说明
图1是本发明实施例1的流程图;
图2是本发明的所需设备布置示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明,本发明采用的仪器或材料为市售。
实施例1:
如图1所示,本发明的一种建筑物内变压器结构传声分离方法,包括以下步骤:
1、在变压器运行时,在变压器安装位置地面附近安装激振器(本实施例激振器的型号为HEV-500),激振器顶杆垂直于地面,激励地面振动;其中振动激励信号设置为单频,频率为变压器主要振动频率fre(fre=[50 100 150 … 2000…])相邻的两个整数频率,即fre+1、fre-1。
本实施例以fre=100时为例进行说明,激振器首先分别采用99Hz(记为fre-1)进行激励和101Hz(记为fre+1)激励。在激励点位置附近的振动测点处,利用振动测试系统(本实施例振动测试系统包括振动数据采集模块和振动传感器,振动数据采集模块为B&K 3160数据采集模块,振动传感器为B&K 4534型加速度计)测量得到速度时域信号vfre-1、vfre+1,同时在房间内二次结构噪声测点处,利用噪声测试系统(本实施例噪声测试系统为B&K 3160数据采集模块和B&K 4189-A-21型传声器)测量得到声压时域信号pfre-1、pfre+1。振动测试系统和噪声测试系统的布置图如图2所示,变压器安装于建筑物地下室或架空层,振动测点的振动测试系统位于变压器安装基础上,放置噪声测试系统放置于建筑物第m层楼,本实施例中,第m层楼为第3层楼,在其他实施例中,m层楼可以为建筑物的任一楼层。
2、将采集到的速度时域信号vfre-1、vfre+1和声压时域信号pfre-1、pfre+1利用数字信号处理技术进行频谱分析,得到声压频谱Vfre-1、Vfre+1和速度频谱Pfre-1、Pfre+1,得到声压/速度的传递函数Pfre-1/Vfre-1和Pfre+1/Vfre+1。利用声压/速度的传递函数(即振动-噪声的传递函数)的连续性,取两个传递函数的平均值作为fre=100Hz时的传递函数值,计算公式为:
3、停止运行激振器,保持加速度计和传声器的位置不变,测量变压器运行时的振动和噪声时域信号(vfre、pfre),同样地,利用信号处理技术得到变压器振动频率为fre频率处的振动和噪声的频谱结果(Vfre、Pfre)。
4、利用步骤2中的传递函数幅值和步骤3中的速度频谱,根据以下公式计算fre频率处的一次结构声Pfre1:
5、利用步骤3中的变压器噪声信号,减去步骤4中的一次结构声分量,即为变压器的二次结构声分量Pfre2;
6、重复步骤1到步骤5,即可获得变压器所有主要振动频率传播的一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2。
在其他实施例中,根据一次结构声分量(或二次结构声分量)进一步计算得到总声压级或等效A声级。
本实施例中,传递函数值Tfre是100Hz相邻的两个频率的声压/速度的传递函数结果的平均值,在其他实施例中,传递函数值Tfre是也可是100Hz相邻的四个频率或更多频率声压/速度的传递函数结果的平均值,计算通式为其中,k≤n,n为1~5的正整数。
本实施例中,仅在变压器附近地面的一个点作为振动测点进行振动测试。在其他实施例中,考虑到变压器具有一定的占地面积,将变压器简化等效为六面体,振动测点位置距离六面体侧面的地面距离为D,D的取值范围为0<D≤5cm,可测试变压器周围多个振动测点(比如变压器四个侧面各1个测点)的传递函数值Tfre,再进行平均处理,以提高传递函数值Tfre测量的准确性。
本实施例的建筑物内变压器结构传声分离方法在具体实施例时,通过计算机程序实现,计算机程序存储在计算机可读取存储介质中;通过计算机程序实现的建筑物内变压器结构传声分离装置,包括:
第一采集计算模块,用于将激振器竖直安装于变压器安装位置附近的预设位置处,当变压器运行时的主要振动频率为fre时,采集激振器运行时的振动频率为fre-k和fre+k时振动测点的速度时域信号vfre-k、vfre+k和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k、pfre+k,计算得到变压器振动频率为fre时的传递函数值Tfre;其中,k≤n,n为1~5的整数;
第二采集处理模块,用于停止运行激振器,采集变压器运行时振动测点的速度时域信号vfre和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre,频谱分析后得到声压频谱Vfre和速度频谱Pfre;
第三分离计算模块,用于利用传递函数值Tfre、声压频谱Vfre和速度频谱Pfre,分别计算得到变压器的主要振动频率为fre时的一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种建筑物内变压器结构传声分离方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将激振器竖直安装于变压器安装位置附近的预设位置处,当变压器运行时主要振动频率为fre时,采集激振器运行时振动频率为fre-k和fre+k时振动测点的速度时域信号vfre-k、vfre+k和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k、pfre+k,计算得到变压器振动频率为fre时的振动-噪声的传递函数值Tfre;其中,k≤n,n为1~5的整数;
(2)停止运行激振器,采集变压器运行时振动测点的速度时域信号vfre和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre,频谱分析后得到声压频谱Vfre和速度频谱Pfre;
(3)利用步骤(1)所得传递函数值Tfre、步骤(2)所得的声压频谱Vfre和速度频谱Pfre,分别计算得到变压器的主要振动频率为fre时的一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2;
所述步骤(3)中,所述一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2的计算公式分别如公式(I)和公式(II)所示:
Pfre1=Tfre×Vfre (I)
所述步骤(1)中,根据公式(III)计算得到变压器振动频率为fre时的振动-噪声的传递函数值Tfre;
其中,Vfre-k、Vfre+k分别为速度时域信号vfre-k、vfre+k频谱分析后所得声压频谱,Pfre-k、Pfre+k分别为房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k、pfre+k频谱分析后所得速度频谱。
2.根据权利要求1所述的建筑物内变压器结构传声分离方法,其特征在于:n=1。
3.根据权利要求1所述的建筑物内变压器结构传声分离方法,其特征在于:n=2。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的建筑物内变压器结构传声分离方法,其特征在于:50Hz≤fre≤2000Hz。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的建筑物内变压器结构传声分离方法,其特征在于:所述变压器简化等效为六面体,所述振动测点的数量为4个且分别靠近各六面体侧面设置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的建筑物内变压器结构传声分离方法,其特征在于:所述步骤(3)中,根据所述一次结构声分量或二次结构声分量分别进一步计算得到总声压级或等效A声级。
8.一种建筑物内变压器结构传声分离装置,其特征在于:包括:
第一采集计算模块,用于将激振器竖直安装于变压器安装位置附近的预设位置处,当变压器运行时主要振动频率为fre时,采集激振器运行时振动频率为fre-k和fre+k时振动测点的速度时域信号vfre-k、vfre+k和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k、pfre+k,计算得到变压器振动频率为fre时的振动-噪声的传递函数值Tfre;其中,k≤n,n为1~5的整数;
第二采集处理模块,用于停止运行激振器,采集变压器运行时振动测点的速度时域信号vfre和房间内噪声测点的噪声时域信号pfre,频谱分析后得到声压频谱Vfre和速度频谱Pfre;
第三分离计算模块,用于利用传递函数值Tfre、声压频谱Vfre和速度频谱Pfre,分别计算得到变压器的主要振动频率为fre时的一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2;
所述一次结构声分量Pfre1和二次结构声分量Pfre2的计算公式分别如公式(I)和公式(II)所示:
Pfre1=Tfre×Vfre (I)
根据公式(III)计算得到变压器振动频率为fre时的振动-噪声的传递函数值Tfre;
其中,Vfre-k、Vfre+k分别为速度时域信号vfre-k、vfre+k频谱分析后所得声压频谱,Pfre-k、Pfre+k分别为房间内噪声测点的噪声时域信号pfre-k、pfre+k频谱分析后所得速度频谱。
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