CN116771516A - 一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，包括壁板框架；所述壁板是在壁板框架内按照外面板、阻尼材料A、吸音毡A、隔声板、吸音毡B、隔声板A、吸音毡C、隔声板B、绝热毯A、中间隔板、阻尼涂料B、绝热毯B、内穿孔板等材料依次顺序叠置固定而组成了复合板。本发明在满足箱体壁板重量和厚度的条件下，将高性能的隔声板、吸音毡、阻尼材料、绝热毯等材料按照一定顺序夹心叠置固定在壁板框架内，得到一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板。它不仅解决了燃气轮机箱装体隔声隔热、抗外部冲击、箱体轻量化、密封性好及抗腐蚀性等问题，而且能够保证燃气轮机装置的安全运行，同时还改善运行人员工作条件和减少对周围环境的污染。

Description

一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板。

背景技术

自二十世纪七十年代以来，由于燃气轮机动力装置的优越性能，同时具有体积小、功率密度大、启动快、维护方便等特点，在船舶动力装置、工业调峰发电、压缩天然气输送管道、海上平台发电和分布式能源电站等领域上得到了广泛的应用。燃气轮机包括压气机、燃烧室和燃气涡轮等三大部件，压气机是消耗机械功率以提高流过它的空气压力，经过压缩后的高压空气流入燃烧室，燃烧室是将蕴储在燃料中的化学能转化为热能释放出来，用来加热工质，此时高压空气变为高温、高压的燃气，流入燃气涡轮后，高温高压燃气中的部分热能和压力能装换成机械功，用以带动压气机、附件和外负荷。

燃气轮机装置在运行过程中有三个主要噪声源：进气噪声源、燃气轮机(压气机、燃烧室、燃气涡轮)机匣辐射噪声源、排气噪声源等，燃气轮机本体周围各点到噪声源的距离不同、噪声源的能量大小不同以及来自不同噪声源的声波干涉、叠加的结果，使得其能量级也是不一样的。通常，大多数燃气轮机本体所产生的空气声噪声值可高达130dB(A)～150dB(A)。

由于燃气轮机运行中产生非常大的噪声，这对操作人员带来很大的伤害；同时燃气轮机机匣外表面有很大的热量辐射及机匣连接法兰处泄漏一定的热量等不利因素，这都将影响到燃气轮机装置的安全运行、运行人员的工作条件以及周围环境。于是，在燃气轮机总体设计方面出现了一项重大改进，就是采用“箱装体”的设计概念。

燃气轮机箱装体就是将燃气轮机机组包容在一个完整而独立的密封箱体和整体承力底架上，箱装体已经成为燃气轮机装置的重要组成部分，不仅将燃气轮机主要部件包在箱装体内，而且把燃气轮机的进、排气部分也包在箱装体内。燃气轮机箱装体是由燃机底架和箱体组成，箱体壁板的结构设计显得尤为重要。除了箱装体配有通风冷却系统之外，还要考虑箱体壁板的空气声隔声量、隔热、材料适应性、刚度、抗外部冲击、防火、密封性、抗核污染、抗生物和化学能力、拆装、日常维护等方面。

目前，现有的燃气轮机箱装体的箱体是由箱装体主框架与多块钢质壁板装配而成，箱装体主框架是由不同种类的型钢材料焊接而成且具有承受外部冲击载荷的承力框架，壁板包括箱体前侧壁板、侧壁板、顶壁板、后侧壁板、顶壁板、进气法兰、出气法兰和进气隔板等，它们都是通过螺栓固定到箱装体主框架上。为了保证箱体壁板具有良好的隔声隔热功能和整体刚度，将壁板框架与外面钢板焊接成一个承力结构件，在壁板内部夹心叠置隔热、隔声、吸声和阻尼等材料，同时在壁板与主框架之间设置有两层密封垫，以确保箱装体的密封性和气密性。由于现有箱体的壁板结构是由内穿孔板、单层隔热材料、隔声板、单层吸声材料、阻尼材料、钢板等叠置组合而成，选择超细玻璃丝棉作为隔热、吸声的材料，由此制作的壁板内部夹芯叠置材料的层数较少且工艺简单，使得壁板的隔声隔热效果受到了较大的限制。随着燃气轮机技术的迅速发展，对燃气轮机辐射噪声限制指标要求越来越严格，设备空气声噪声测量的倍频程中心频率在31.5Hz～8000Hz范围，规定燃气轮机箱装体外1米处所测得的A计权声压级辐射噪声指标≤90dB(A)，以确保机组运行时人员的工作环境和周围环境。但是，由于燃气轮机装置的安装空间受限，再加上受到壁板重量和厚度的限制，使得现有燃气轮机箱装体技术性能指标已经不能满足更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供了能够解决燃气轮机运行时的空气噪声、热辐射、壁板刚度、外部冲击、防火、密封性等问题的一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板。

一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，包括壁板框架；所述壁板是在壁板框架内按照外面板、阻尼材料A、吸音毡A、隔声板、吸音毡B、隔声板A、吸音毡C、隔声板B、绝热毯A、中间隔板、阻尼涂料B、绝热毯B、内穿孔板等材料依次顺序叠置固定而组成的复合板。这些材料具有使用安全、环保无污染、防火阻燃、无毒、憎水、适应环境性好、且燃烧时不排放有毒气体的特点。

进一步地，所述壁板框架被隔声板B分成上层框架和下层框架。

进一步地，所述壁板采用两层材料组合的隔声板，第一层是由阻尼涂料B和中间隔板组合而成的阻尼隔声板，第二层是由阻尼材料A和外面板组合而成的阻尼隔声板。

进一步地，所述壁板采用三层吸声层，第一层是吸音毡C，第二层是吸音毡B，第三层是吸音毡A。

进一步地，所述壁板采用三层隔声板，第一层是硬质泡沫的隔声板B，第二层是复合材料的隔声板A，第三层是具有阻尼功能的隔声板。

进一步地，所述壁板采用双层耐高温绝热结构，第一层是绝热毯B，第二层是绝热毯A。

进一步地，所述在壁板与箱装体主框架之间设有两层密封垫，第一层是密封垫A(25)，第二层是密封垫A，其密封面形状包括但不限于是“U”形、“B”形和“W”形状。

本发明的有益效果在于：

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

(1)采用双层绝热材料结构，减少箱体内部热量由内向外部的传递；

(2)声音传递损失与壁板的质量成正比，在结构重量允许的情况下，用钢板作为中间隔板和外面板的材料，使声音传递损失最大；

(3)采用三层隔声板结构，有效减弱透射声能，阻挡声音的传播，壁板框架被隔声板B分成上层框架和下层框架，避免由刚性连接而产生的声桥和热桥；

(4)箱体的能量辐射衰减率与内表面所具有吸声单位和箱装体外部辐射面积有关，在壁板结构内部采用三层吸声系数高的材料，有效增加箱体壁板内部的能量辐射衰减率；

(5)为了避免薄钢板因激振而形成再生性声源，在中间隔板和外面板的内表面喷涂减振消声阻尼材料，从而构成两层材料组合的隔声板，通过声音在其中传播时与周围介质摩擦，将部分声能转换为热能，达到减振和消声的目的；

(6)这些绝热、隔声、吸声和阻尼等材料具有使用安全、环保无污染、防火阻燃、无毒、憎水、适应环境性好、且燃烧时不排放有毒气体的特点；

(7)采用双层密封垫结构，在预紧力的作用下使得软密封垫处于最佳的压缩状态，保证壁板与箱装体主框架之间具有良好的密封性，阻碍声音由里向外的传递；

(8)合理选择壁板厚度、封边框、垂直筋、水平筋的结构型式及其之间距离等，壁板框架是由封边框与水平筋、垂直筋以一定间距交叉布置的方式焊接成型，以保证壁板的整体刚度。

由于采用上述技术方案，在满足箱体壁板重量和厚度的条件下，将高性能的隔声板、吸音毡、阻尼材料、绝热毯等材料按照一定顺序夹心叠置固定在壁板框架内，得到一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板。它不仅解决了燃气轮机箱装体隔声隔热、抗外部冲击、箱体轻量化、密封性好及抗腐蚀性等问题，而且能够保证燃气轮机装置的安全运行，同时还改善运行人员工作条件和减少对周围环境的污染。

附图说明

图1是燃气轮机箱体结构示意图；

图2是箱装体主框架结构示意图；

图3是图1中的A-A剖视图；

图4是图3中B向视图；

图5是图3中壁板结构Ⅰ放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

图1为燃气轮机箱体1结构示意图，燃气轮机箱体1为一种框架式结构，由壁板30装配到箱装体主框架2上所围成的箱体，壁板30包括前侧壁板3、10块侧壁板4、2块顶壁板5、后侧壁板6、进气法兰7、排气法兰8和进气隔板9等部件。

图2为箱装体主框架结构示意图，箱装体主框架2是由多根型钢横梁与型钢立柱焊接而成的空间构架，它安装到燃气轮机底架上。

图3为图1中A-A剖视图，侧壁板4包括但不限于带维修门和窗，侧壁板4用螺栓19固定到箱装体主框架2上，壁板上包括但不限于带门和窗。其中，前侧壁板3、侧壁板4、顶壁板5、后侧壁板6和顶壁板5等部件的结构基本相同。

图4为图3中的B向视图，壁板框架23由封边框23a、上层框架、下层框架、加强板23e和安装座23g等构件以一定间距交叉布置的方式焊接成型，上层框架包括水平筋23c与垂直筋23f，下层框架包括水平筋23b与垂直筋23d，其中水平筋和垂直筋的结构形状包括但不限于是“C槽”和“工字”型钢。

图5为图3中壁板结构Ⅰ放大图，壁板30是在壁板框架23内按照外面板22、阻尼材料A21、吸音毡A20、隔声板19、吸音毡B18、隔声板A17、吸音毡C16、隔声板B15、绝热毯A14、中间隔板13、阻尼涂料B12、绝热毯B11、内穿孔板10等材料依次顺序叠置固定而组成的复合板。壁板内部结构图中可以看出：

(1)壁板30采用双层耐高温绝热结构，第一层是绝热毯B11，第二层是绝热毯A14，双层绝热层能够更有效地减少箱装体内的热量向外传递；

(2)尽可能增加壁板重量，采用两层钢板结构分别为中间隔板13和外面板22，使声音传递损失最大，壁板框架23被隔声板B15分成上层框架和下层框架，避免由直接连接而引起的声桥和热桥；

(3)采用两层阻尼钢板，第一层阻尼钢板是在中间隔板13的表面上喷涂减振阻尼涂料C12，第二层阻尼钢板是在外面板22的表面上喷涂减振阻尼涂料A21。避免单层薄钢板因激振而形成再生性声源，通过声音在其中传播时与周围介质摩擦，将部分声能转换为热能；

(4)采用三层吸声层，第一层是吸音毡C16，第二层是吸音毡B18，第三层是吸音毡A20。声音在吸音毡C16、吸音毡B18和吸音毡A20内部传播时将与周围介质产生摩擦，造成细小纤维作机械振动，从而使声能转变成热能，声能被损耗；

(5)采用三层隔声板，即第一层是硬质泡沫的隔声板B15，第二层是复合材料的隔声板A17，第三层是具有阻尼功能的隔声板19，都能够把一部分声能被反射回去，有效地减小声能的穿透；

(6)壁板30与箱装体主框架2之间设有两层密封垫，第一层是密封垫A25，第二层是密封垫A26，依靠螺栓24预紧力使得密封垫A25和密封垫A26处于最佳压缩状态，保证壁板30与箱装体主框架2之间具有良好的密封性，阻碍声音向外的传递。密封垫A25和密封垫A26的结构形状包括但不限于“U”形、“B”形和“W”形曲面；

(7)合理选择外面板22厚度、封边框23a、垂直筋23d、垂直筋23e、水平筋23b、水平筋23c的结构型式及其间隔距离等，以提高壁板30的整体刚度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，其特征在于，包括壁板框架(23)；所述壁板(30)在壁板框架(23)内按照外面板(22)、阻尼材料A(21)、吸音毡A(20)、隔声板(19)、吸音毡B(18)、隔声板A(17)、吸音毡C(16)、隔声板B(15)、绝热毯A(14)、中间隔板(13)、阻尼涂料B(12)、绝热毯B(11)、内穿孔板(10)等材料依次顺序叠置固定而组成的复合板。这些材料具有使用安全、环保无污染、防火阻燃、无毒、憎水、适应环境性好、且燃烧时不排放有毒气体的特点。

2.根据权利要求1所述的一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，其特征在于，所述壁板框架(23)被隔声板B(15)分成上层框架和下层框架。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，其特征在于，所述壁板(30)采用两层材料组合的隔声板，第一层是由阻尼涂料B(12)和中间隔板(13)组合而成的阻尼隔声板，第二层是由阻尼材料A(21)和外面板(22)组合而成的阻尼隔声板。

4.根据权利要求3所述的种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，其特征在于，所述壁板(30)采用三层吸声层，第一层是吸音毡C(16)，第二层是吸音毡B(18)，第三层是吸音毡A(20)。

5.根据权利要求4所述的种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，其特征在于，所述壁板(30)采用三层隔声板，第一层是硬质泡沫的隔声板B(15)，第二层是复合材料的隔声板A(17)，第三层是具有阻尼功能的隔声板(19)。

6.根据权利要求5所述的种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，其特征在于，所述壁板(30)采用双层耐高温绝热结构，第一层是绝热毯B(11)，第二层是绝热毯A(14)。

7.根据权利要求6所述的种新型燃气轮机箱装体隔声隔热壁板，其特征在于，所述在壁板(30)与箱装体主框架(2)之间设有两层密封垫，第一层是密封垫A(25)，第二层是密封垫A(26)，其密封面形状包括但不限于是“U”形、“B”形和“W”形状。