CN116013664A - 一种变压器油箱表面声波抑制装置及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器油箱表面声波抑制装置及其设计方法，该装置包括：设置于变压器内侧壁的声波抑制板，声波抑制板上开设有多个抑制孔，抑制孔呈阵列排布；抑制孔内填充有减振材料。本发明通过在声波抑制板上开设抑制孔，相较于不开设抑制孔，不仅相对密度低、比强度高、比表面积高、吸声、吸振、选择透过性好，还可以降低整个板材的重量、节省材料更加经济环保；通过在抑制孔内填充减振材料可以使减振效果得到有效的提高。本装置通过抑制设备内部噪声振动的产生、传递，可以有效降低变压器设备的整体噪声水平，且无需外部辅助降噪措施，具有较高的经济性。

Description

一种变压器油箱表面声波抑制装置及其设计方法

技术领域

本发明涉及环保降噪技术领域，具体涉及一种变压器油箱表面声波抑制装置及其设计方法。

背景技术

变压器是变电站的主要噪声源之一，变压器在运行工况下，线圈内流通交变大电流，由于焦耳热、感应加热等效应，油箱内部构件均处于高温油浸环境。同时，由于变压器铁心材料磁致伸缩和铁心饼间电磁力的双重作用下会产生较大的振动。目前常采用隔声罩将整个变压器笼罩的方式进行降噪治理，但隔声罩为全封闭结构，内部空间狭小，板材不透明，对日常巡视、检修工作、消防工作的开展造成了一定的妨碍，声屏障声影区有限，无法覆盖到变电站周边所有的敏感点。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种变压器油箱表面声波抑制装置及其设计方法，以解决现有技术中隔音罩全封闭式降噪不利于变压器散热且影响日常检修的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种变压器油箱表面声波抑制装置，包括：设置于变压器内侧壁的声波抑制板，所述声波抑制板上开设有多个抑制孔，所述抑制孔呈阵列排布；

所述抑制孔内填充有减振材料。

可选的，所述声波抑制板为耐油氟橡胶板。

可选的，所述减振材料为高阻尼弹簧。

可选的，所述抑制孔内还填充有复合隔音材料。

可选的，所述抑制孔的形状为圆孔和/或方孔。

可选的，所述抑制孔的形状为圆孔时，孔洞直径范围为5-50mm；所述抑制孔的形状为方孔时，孔洞边长范围为5-50mm。

本发明实施例还提供了一种变压器油箱表面声波抑制装置设计方法，包括：

获取目标变压器油箱的参数信息、环境信息和变压器油箱表面的振动影响信息；

对所述参数信息和所述环境信息进行分析确定每个油箱表面对应的变压器内侧壁的铺设面积；

通过所述振动影响信息和所述铺设面积确定每个变压器内侧壁声波抑制板的板材类型以及声波抑制板上开设抑制孔的规格和排布方式；

根据每个内侧壁对应的所述铺设面积、板材类型及开设抑制孔的规格和排布方式选择对应的声波抑制板进行剪裁，并向裁剪后的抑制孔中填充减振材料，得到用于设置在所述目标变压器各个内侧壁的声波抑制板。

可选的，获取目标变压器油箱表面的振动影响信息，包括：

对所述油箱各表面的振动噪声频率进行监测，得到各时段每个表面的振动数据；

对所述振动数据进行筛选，将所述油箱各个表面的最大噪声值作为振动影响信息；

所述对所述参数信息和所述环境信息进行分析确定每个油箱表面对应的变压器内侧壁的铺设面积，包括：

从所述参数信息中提取所述变压器的尺寸信息、材料信息和散热要求；

从所述环境信息中提取环境温度；

根据所述尺寸信息、环境温度和所述材料信息计算每单位变压器内侧壁的散热值；

根据所述散热值和所述散热要求计算每个变压器内侧壁的铺设面积；

所述通过所述振动影响信息和所述铺设面积确定每个变压器内侧壁声波抑制板的板材类型以及声波抑制板上开设抑制孔的规格和排布方式，包括：

获取声波抑制板对噪声振动的缓冲值数据库，所述缓冲值数据库内存储有单位面积下不同板材类型的声波抑制板在开设不同规格抑制孔以及不同排布方式时对噪声振动的缓冲值；

根据所述振动影响信息和所述铺设面积得到每个内侧壁每单位声波抑制板的降噪需求值；

将所述降噪需求值与所述缓冲值数据库进行比对，得到每个变压器内侧壁需要铺设的声波抑制板的板材类型以及声波抑制板上开设抑制孔的规格和排布方式。

可选的，所述方法还包括：

将用于设置在所述目标变压器各个内侧壁的声波抑制板对应设置在目标变压器内侧壁上；

分别获取设置前后所述目标变压器的噪声值，并根据设置前后所述目标变压器的噪声值计算减振效率；

将所述减振效率与预设减振效率目标值进行对比；

当所述减振效率小于所述预设减振效率目标值时，对所述板材类型，和/或，声波抑制板上开设抑制孔的规格和/或排布方式进行调整，并返回将用于设置在所述目标变压器各个内侧壁的声波抑制板对应设置在目标变压器内侧壁上的步骤，直至所述减振效率不小于所述预设减振效率目标值。

可选的，所述方法还包括：

从所述环境信息中提取噪声影响目标；

根据噪声影响目标和预设的每个噪声影响目标对应的噪声要求值确定噪声阈值；

将设置后所述目标变压器的噪声值与所述噪声阈值进行对比；

当设置后所述目标变压器的噪声值大于所述噪声阈值时，对所述板材类型，和/或，声波抑制板上开设抑制孔的规格和/或排布方式进行调整，并返回将用于设置在所述目标变压器各个内侧壁的声波抑制板对应设置在目标变压器内侧壁上的步骤，直至所述噪声值不大于所述噪声阈值。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供了一种变压器油箱表面声波抑制装置，包括：设置于变压器内侧壁的声波抑制板，声波抑制板上开设有多个抑制孔，抑制孔呈阵列排布；抑制孔内填充有减振材料。本发明通过在声波抑制板上开设抑制孔，相较于不开设抑制孔，不仅相对密度低、比强度高、比表面积高、吸声、吸振、选择透过性好，还可以降低整个板材的重量、节省材料更加经济环保；通过在抑制孔内填充减振材料可以使减振效果得到有效的提高。本装置通过抑制设备内部噪声振动的产生、传递，可以有效降低变压器设备的整体噪声水平，且无需外部辅助降噪措施，具有较高的经济性。

本发明提供了一种变压器油箱表面声波抑制装置设计方法，通过获取目标变压器油箱的参数信息、环境信息和变压器油箱表面的振动影响信息；对参数信息和环境信息进行分析确定每个油箱表面对应的变压器内侧壁的铺设面积；通过振动影响信息和铺设面积确定每个变压器内侧壁声波抑制板的板材类型以及声波抑制板上开设抑制孔的规格和排布方式；根据每个内侧壁对应的铺设面积、板材类型及开设抑制孔的规格和排布方式选择对应的声波抑制板进行剪裁，并向裁剪后的抑制孔中填充减振材料，得到用于设置在目标变压器各个内侧壁的声波抑制板。本发明通过对变压器周围环境及参数进行分析，对每个变压器内侧壁选择不同的声波抑制板进行更具有针对性的降噪，有效降低振动的传播、降低设备的整体噪声水平，从而净化变压器周边的声环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中声波抑制板的结构示意图；

图2为根据本发明实施例中声波抑制板的局部放大图；

图3为根据本发明实施例中变压器油箱表面声波抑制装置设计方法的流程图；

图4为根据本发明实施例中获取目标变压器油箱表面的振动影响信息的流程图；

图5为根据本发明实施例中确定每个油箱表面对应的变压器内侧壁的铺设面积的流程图；

图6为根据本发明实施例中确定板材类型以及抑制孔的规格和排布方式的流程图；

图7为根据本发明实施例中根据减振效率对声波抑制板进行调整的流程图；

图8为根据本发明实施例中根据噪声阈值对声波抑制板进行调整的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实施例中提供了一种变压器油箱表面声波抑制装置，如图1所示，该变压器油箱表面声波抑制装置包括：设置于变压器内侧壁的声波抑制板1，声波抑制板1上开设有多个抑制孔2，抑制孔2呈阵列排布；抑制孔2内填充有减振材料。

具体的，声波抑制板1如图1-2所示，声波抑制板1为矩形，也可以根据需求剪裁为其他形状，在此不做具体限制；可以通过调节抑制孔2的大小、形状来调节隔振效果，从而阻断各频段噪声的向外传播。本申请通过在声波抑制板1上开设抑制孔2，相较于不开设抑制孔2，不仅相对密度低、比强度高、比表面积高、吸声、吸振、选择透过性好，还可以降低整个板材的重量、节省材料更加经济环保；通过在抑制孔2内填充减振材料可以使减振效果得到有效的提高。本装置通过抑制设备内部噪声振动的产生、传递，可以有效降低变压器设备的整体噪声水平，且无需外部辅助降噪措施，具有较高的经济性。

具体地，在一实施例中，上述的声波抑制板1为耐油氟橡胶板。具体的，耐油阻尼橡胶的材质为丁腈橡胶(NBR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氯丁橡胶(CR)和氟橡胶(FKM)等中的一种或多种共混物。厚度范围为5-30mm，可以根据变压器的内部空间调节厚度，在内部空间足够大时，可以通过调节厚度来调节减振效果。

具体地，在一实施例中，上述的减振材料为高阻尼弹簧3。具体的，高阻尼弹簧3的直径与抑制孔2的直径相同，可以有效提高减振效果。还可以根据减振需求选择不同阻尼的弹簧。

具体地，在一实施例中，上述的抑制孔2内还填充有复合隔音材料。具体的，复合隔音材料可以选择例如玻璃棉、有机纤维等，复合隔音材料有很多小孔，声波进去后，会发生反射，这样经过声波的叠加后，声音就会变小，将复合隔音材料填充至减震材料的缝隙中吸收声音，阻隔声音的传播，可有效提高降噪效果。

具体地，在一实施例中，上述的抑制孔2的形状为圆孔和/或方孔。具体的，可以根据需要进行选择圆孔、方孔或混合使用。由于方孔边缘有折弯部分，其对应力的缓冲效果不如圆孔，但是方孔的应力集中度高于圆孔，开设方孔更加耐用，因此可以根据缓冲需求和耐用度选择抑制孔2的形状。

具体地，在一实施例中，上述的抑制孔2的形状为圆孔时，孔洞直径范围为5-50mm；抑制孔2的形状为方孔时，孔洞边长范围为5-50mm。具体的，由于抑制孔过小时声波抑制板1的刚性大，缓冲效果差；抑制孔过大时，声波无法很好的进行反射，影响声波抑制效率。

在本实施例中提供了一种变压器油箱表面声波抑制装置设计方法，可用于设计上述的变压器油箱表面声波抑制装置，如图3所示，该变压器油箱表面声波抑制装置设计方法包括如下步骤：

步骤S1：获取目标变压器油箱的参数信息、环境信息和变压器油箱表面的振动影响信息。具体的，参数信息包括尺寸信息、材料信息和散热要求等，环境信息包括环境温度及噪声影响目标，噪声影响目标包括居民区、学校等。

步骤S2：对参数信息和环境信息进行分析确定每个油箱表面对应的变压器内侧壁的铺设面积。具体的，由于铺设声波抑制板1有可能会影响散热，因此通过对参数信息和环境信息进行分析，可以得到在满足散热条件情况下可铺设的面积。

步骤S3：通过振动影响信息和铺设面积确定每个变压器内侧壁声波抑制板1的板材类型以及声波抑制板1上开设抑制孔2的规格和排布方式。具体的，板材类型根据阻尼系数和厚度进行区分，规格包括方孔和/或圆孔及开孔尺寸，排布方式包括排列密度、阵列方式(圆周阵列、线性阵列)。板材类型、抑制孔2的规格和排布方式都会对声波抑制效果造成影响，需要根据振动影响信息和铺设面积进行选择。

步骤S4：根据每个内侧壁对应的铺设面积、板材类型及开设抑制孔2的规格和排布方式选择对应的声波抑制板1进行剪裁，并向裁剪后的抑制孔2中填充减振材料，得到用于设置在目标变压器各个内侧壁的声波抑制板1。

通过上述步骤S1至步骤S4，本发明实施例提供的变压器油箱表面声波抑制装置设计方法，通过对变压器周围环境及参数进行分析，对每个变压器内侧壁选择不同的声波抑制板1进行更具有针对性的降噪，有效降低振动的传播、降低设备的整体噪声水平，从而净化变压器周边的声环境。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S1中获取目标变压器油箱表面的振动影响信息，如图4所示，具体包括如下步骤：

步骤S11：对油箱各表面的振动噪声频率进行监测，得到各时段每个表面的振动数据。具体的，由于变压器在不同时段的工作情况不同，所以需要对油箱各表面的振动噪声频率进行较长时间的监测，充分了解到噪声在不同时段的分布。

步骤S12：对振动数据进行筛选，将油箱各个表面的最大噪声值作为振动影响信息。具体的，由于不同表面产生的振动频率可能存在差异，例如：油箱底部承受更大的重量从而产生相较于侧面不同频率的噪声，需要在监控后对振动数据进行筛选，得到每个表面的最大噪声值进行分析，从而保证即使在最大噪声的情况下，依然能够满足减振要求。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S2，如图5所示，具体包括如下步骤：

步骤S21：从参数信息中提取变压器的尺寸信息、材料信息和散热要求。

步骤S22：从环境信息中提取环境温度。具体的，由于不同地理环境中的变压器环境温度会存在差异，环境温度会对设备温度及散热造成影响。

步骤S23：根据尺寸信息、环境温度和材料信息计算每单位变压器内侧壁的散热值。

步骤S24：根据散热值和散热要求计算每个变压器内侧壁的铺设面积。

具体的，此过程是为了在保证散热的条件下对变压器内侧壁进行声波抑制板1的铺设，防止因为设置了声波抑制板1影响散热从而影响设备正常运行。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S3，如图6所示，具体包括如下步骤：

步骤S31：获取声波抑制板1对噪声振动的缓冲值数据库，缓冲值数据库内存储有单位面积下不同板材类型的声波抑制板1在开设不同规格抑制孔2以及不同排布方式时对噪声振动的缓冲值。具体的，缓冲值数据库中的数据是通过多次试验得到的。由于不同材料的阻尼系数不同，阻尼系数越大缓冲效果越好。开孔直径越大、排布越密集，对声波的吸纳效果越好。通过多次试验，得到单位面积下不同材料、不同厚度的声波抑制板1，在开设不同规格抑制孔2以及不同排布方式时对噪声振动的缓冲值。

步骤S32：根据振动影响信息和铺设面积得到每个内侧壁每单位声波抑制板1的降噪需求值。具体的，根据振动影响信息和铺设面积可以得到每个变压器内侧壁进行铺设声波抑制板1的单位面积需要降噪的数值。

步骤S33：将降噪需求值与缓冲值数据库进行比对，得到每个变压器内侧壁需要铺设的声波抑制板1的板材类型以及声波抑制板1上开设抑制孔2的规格和排布方式。

具体的，将降噪需求值与缓冲值数据库进行比对的时候可能会存在多个满足需要的选择，此时可以根据经济需求或者环保需求进行选择，从而使最终的选择在满足需求的条件下更加经济环保。

具体地，在一实施例中，上述的方法，如图7所示，具体包括如下步骤：

步骤S51：将用于设置在目标变压器各个内侧壁的声波抑制板1对应设置在目标变压器内侧壁上。

步骤S52：分别获取设置前后目标变压器的噪声值，并根据设置前后目标变压器的噪声值计算减振效率。

步骤S53：将减振效率与预设减振效率目标值进行对比。

步骤S54：当减振效率小于预设减振效率目标值时，对板材类型，和/或，声波抑制板1上开设抑制孔2的规格和/或排布方式进行调整，并返回步骤S51，直至减振效率不小于预设减振效率目标值。具体的，由于不同材料的阻尼系数不同，阻尼系数越大缓冲效果越好。开孔直径越大、排布越密集，对声波的吸纳效果越好；例如：当减振效率小于预设减振效率目标值时，选择阻尼系数更高或厚度更大的板材，和/或，调大开孔直径和/或调小开孔距离使孔更加密集。

具体的，通过计算减振效率可以直观的了解到在铺设声波抑制板1后是否有效达到了降噪要求，在不满足要求的时候及时进行调整直至达到预设减振效率目标值，更好的保证声波抑制效果。

具体地，在一实施例中，上述的方法，如图8所示，具体包括如下步骤：

步骤S61：从环境信息中提取噪声影响目标。

步骤S62：根据噪声影响目标和预设的每个噪声影响目标对应的噪声要求值确定噪声阈值。

步骤S63：将设置后目标变压器的噪声值与噪声阈值进行对比。

步骤S64：当设置后目标变压器的噪声值大于噪声阈值时，对板材类型，和/或，声波抑制板上开设抑制孔的规格和/或排布方式进行调整，并返回步骤S51，直至噪声值不大于噪声阈值。具体的，由于不同材料的阻尼系数不同，相同厚度的情况下阻尼系数越大缓冲效果越好。开孔直径越大、排布越密集，对声波的吸纳效果越好；例如：当噪声值大于噪声阈值时，选择阻尼系数更高或厚度更大的板材，和/或，调大开孔直径和/或调小开孔距离使孔更加密集。

具体的，噪声影响目标包括居民区、办公区、学校等，不同的噪声影响目标对噪声的要求不同，在确定噪声阈值时，需要对所有噪声影响目标的噪声要求进行筛选，选择噪声值最低的数值作为目标变压器的噪声阈值，并以此为目标进行声波抑制，从而保证噪声不会对周围区域造成不利影响，有效净化变压器周围声环境。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器油箱表面声波抑制装置，其特征在于，包括：设置于变压器内侧壁的声波抑制板，所述声波抑制板上开设有多个抑制孔，所述抑制孔呈阵列排布；

所述抑制孔内填充有减振材料。

2.根据权利要求1所述的变压器油箱表面声波抑制装置，其特征在于，所述声波抑制板为耐油氟橡胶板。

3.根据权利要求1所述的变压器油箱表面声波抑制装置，其特征在于，所述减振材料为高阻尼弹簧。

4.根据权利要求1所述的变压器油箱表面声波抑制装置，其特征在于，所述抑制孔内还填充有复合隔音材料。

5.根据权利要求1所述的变压器油箱表面声波抑制装置，其特征在于，所述抑制孔的形状为圆孔和/或方孔。

6.根据权利要求5所述的变压器油箱表面声波抑制装置，其特征在于，所述抑制孔的形状为圆孔时，孔洞直径范围为5-50mm；所述抑制孔的形状为方孔时，孔洞边长范围为5-50mm。

7.一种变压器油箱表面声波抑制装置设计方法，其特征在于，包括：

获取目标变压器油箱的参数信息、环境信息和变压器油箱表面的振动影响信息；

对所述参数信息和所述环境信息进行分析确定每个油箱表面对应的变压器内侧壁的铺设面积；

通过所述振动影响信息和所述铺设面积确定每个变压器内侧壁声波抑制板的板材类型以及声波抑制板上开设抑制孔的规格和排布方式；

根据每个内侧壁对应的所述铺设面积、板材类型及开设抑制孔的规格和排布方式选择对应的声波抑制板进行剪裁，并向裁剪后的抑制孔中填充减振材料，得到用于设置在所述目标变压器各个内侧壁的声波抑制板。

8.根据权利要求7所述的变压器油箱表面声波抑制装置设计方法，其特征在于，获取目标变压器油箱表面的振动影响信息，包括：

对所述油箱各表面的振动噪声频率进行监测，得到各时段每个表面的振动数据；

对所述振动数据进行筛选，将所述油箱各个表面的最大噪声值作为振动影响信息；

所述对所述参数信息和所述环境信息进行分析确定每个油箱表面对应的变压器内侧壁的铺设面积，包括：

从所述参数信息中提取所述变压器的尺寸信息、材料信息和散热要求；

从所述环境信息中提取环境温度；

根据所述尺寸信息、环境温度和所述材料信息计算每单位变压器内侧壁的散热值；

根据所述散热值和所述散热要求计算每个变压器内侧壁的铺设面积；

所述通过所述振动影响信息和所述铺设面积确定每个变压器内侧壁声波抑制板的板材类型以及声波抑制板上开设抑制孔的规格和排布方式，包括：

获取声波抑制板对噪声振动的缓冲值数据库，所述缓冲值数据库内存储有单位面积下不同板材类型的声波抑制板在开设不同规格抑制孔以及不同排布方式时对噪声振动的缓冲值；

根据所述振动影响信息和所述铺设面积得到每个内侧壁每单位声波抑制板的降噪需求值；

将所述降噪需求值与所述缓冲值数据库进行比对，得到每个变压器内侧壁需要铺设的声波抑制板的板材类型以及声波抑制板上开设抑制孔的规格和排布方式。

9.根据权利要求7所述的变压器油箱表面声波抑制装置设计方法，其特征在于，所述方法还包括：

将用于设置在所述目标变压器各个内侧壁的声波抑制板对应设置在目标变压器内侧壁上；

分别获取设置前后所述目标变压器的噪声值，并根据设置前后所述目标变压器的噪声值计算减振效率；

将所述减振效率与预设减振效率目标值进行对比；

当所述减振效率小于所述预设减振效率目标值时，对所述板材类型，和/或，声波抑制板上开设抑制孔的规格和/或排布方式进行调整，并返回将用于设置在所述目标变压器各个内侧壁的声波抑制板对应设置在目标变压器内侧壁上的步骤，直至所述减振效率不小于所述预设减振效率目标值。

10.根据权利要求9所述的变压器油箱表面声波抑制装置设计方法，其特征在于，所述方法还包括：

从所述环境信息中提取噪声影响目标；

根据噪声影响目标和预设的每个噪声影响目标对应的噪声要求值确定噪声阈值；

将设置后所述目标变压器的噪声值与所述噪声阈值进行对比；

当设置后所述目标变压器的噪声值大于所述噪声阈值时，对所述板材类型，和/或，声波抑制板上开设抑制孔的规格和/或排布方式进行调整，并返回将用于设置在所述目标变压器各个内侧壁的声波抑制板对应设置在目标变压器内侧壁上的步骤，直至所述噪声值不大于所述噪声阈值。

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