CN205178284U - 一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，属于一种降噪结构。不锈钢外壳内固定连接龙骨，不锈钢外壳中的声源侧外表面有微孔，该声源侧外表面内有泡沫铝合金层，该泡沫铝合金层内有与声源侧外表面垂直的通孔，该泡沫铝合金层与龙骨的一侧之间填充吸声石棉，在该龙骨的另一侧与不锈钢外壳之间有空气层。优点是结构新颖，采用泡沫铝合金作为主体材料，吸声效果好，适用于低频噪声，最大幅度降低在用城市变电站的噪声，使得降噪效果符合国家有关标准的规定。
Description
技术领域
本实用新型属于一种降噪结构，尤其是指一种降低城市变电站低频噪声的降噪结构。
背景技术
近年来，城市化进程的推进逐步提速，工业和居民对用电需求增长迅猛，越来越多的变电站布点深入到城市中心。但由于城市用地资源的紧缺，也加剧了变电站选址的难度，造成部分变电站与居民区的距离较近。同时环保法律、法规的完善和公众环保意识的不断提高，治理噪声污染、保护环境的意识和呼声也越来越高。特别是北方地区冬季和夏季的用电高峰期间，变电站的负荷率都很高，噪声较大；即使是地下变电站，噪声也是不容忽视的问题。近年来由于噪声引起的居民投诉有逐年上升的趋势，解决好变电站的噪声污染对周围居民的危害问题已经成为电力部门的当务之急。《国务院环境宏观战略》中电力行业变电站已被明确列为噪声整治重点,我国2008年底颁布了强制性噪声排放标准《GB12348-2008工业企业厂界环境噪声排放标准》,对变电站在内工业企业提出了更为严格的要求。对于已经投运且噪声超标的变电站而言，降低其噪声的最好途径就是改造进行处理。
现有技术的缺点
(l)共振吸声材料或称共振吸声结构的不足之处是吸声频带窄,在共振频率附近,吸声系数很高,可接近于1,但偏离共振峰时,吸声系数会迅速下降，由于变电站的噪声频带较宽，这种方法不适用于变电站噪声的降低。
(2)吸声材料或结构类主要有三种:纤维材料、颗粒材料、泡沫材料。纤维类材料中有机纤维类,包括动物纤维和植物纤维,为棉、麻、毛等，其不足之处在于防火防潮性能较差,环境适应性差；无机纤维类材料主要为岩棉和矿渣棉等,如矿棉、岩棉、玻璃棉吸声板,木丝板、甘蔗板等。这类材料的主要特点是成本低、吸声频带宽、吸声系数高、生产简单,一直采用较为广泛。,随着社会发展进步,纤维性吸声材料,特别是矿物性纤维吸声材料,容易造成环境，对人体健康噪声危害；颗粒吸声材料主要是珍珠岩系列或陶土、矿渣等制成的吸声砌块或板材。耐火、防腐性能虽好但本身吸声系数较低,影响了实际应用价值；泡沫类材料主要是泡沫塑料、泡沫玻璃、加气混凝土和泡沫金属类。泡沫塑料易燃、老化,泡沫玻璃及加气混凝土内部微孔贯通程度不一,吸声系数偏低,限制其吸声效果。
经检索有如下几种现有技术：
1）、一种纱窗降噪装置
该发明公开了一种降噪纱窗,包括安装在纱窗外侧的声音传感器a和超声换能器,声音传感器a连接有自适应控制器,自适应控制器和超声换能器连接,自适应控制器还连接有声音传感器b,自适应控制器和声音传感器b安装在纱窗内侧。本发明还公开了上述降噪纱窗的降噪方法,声音传感器a采集室外噪声,然后将采集到的噪声传给自适应控制器进行自适应处理,最后自适应处理后的输出信号通过超声换能器输出,输出的信号与室外的噪声相互抵消,达到降噪的效果,同时相互抵消过程产生有误差信号由声音传感器b采集,用来调整自适应控制器中的权向量系数来控制输出信号,达到了最佳降噪效果。缺点是不适用于变电站应用；
2)、一种防共振降噪箱式降噪变压器
包括油箱、槽型容器、降噪箱、隔音板和与油箱外部连接的外壳,所述槽型容器与油箱外部连接,所述槽型容器内填充玻璃纤维、细沙、铁屑等吸声物质,所述降噪箱通过连接件与外壳连接,所述隔音板通过固定轴与外壳连接,所述降噪箱与隔音板平行两者之间形成空腔。缺点是该技术需要对变压器进行改造，同时玻璃纤维、细沙、铁屑等容易产生粉尘，对环保要求高的变电站而言不适用。此外重量大，不适合安装。
3)、一种降噪吸声层
吸声层包括龙骨和吸声构件,构件包括由噪声源向墙壁方向依次设置的微穿孔板2、无纺布3、双组分纤维毡1和背板4。该降噪吸声层的吸声原理耦合了双组分阻性吸声与双层共振吸声的作用,有效吸收变电站变压器和高压电抗器低频噪声,达到降低变电站厂界及站外敏感点的目的。缺点是该技术采用了无纺布和纤维毡防火性能差。
4)一种泡沫铝降噪吸音板
包括依次叠加的泡沫铝层、蜂窝铝层和实心铝层，可以用于隧道降噪、影剧院降噪、高铁降噪等。由于采用多孔性结构具有半永久吸音的金属材料，100%耐燃，全无有毒气体危险，不产生粉尘、异味，可以100%再回收。缺点是该技术没有针对变电站噪声为低频噪声的特点设计，仅为简单的多种铝板的叠加，没有声学空腔，没有针对声学泡沫铝孔隙率共振，没有针对变电站噪声的频率进行专门的声学设计。同时其成本高、重量大，不适用于模块化设计，不便于安装。
因此在综合考虑降噪效果、环保、防火、使用寿命和变电站噪声特点的情况下，传统的降噪方法都不适用于变电站特别是城市在用变电站的降噪。
发明内容
本实用新型提供一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，以解决传统的降噪方法不适用于变电站、特别是城市在用变电站降噪的问题。
本实用新型采取的技术方案是：不锈钢外壳内固定连接龙骨，不锈钢外壳中的声源侧外表面有微孔，该声源侧外表面内有泡沫铝合金层，该泡沫铝合金层内有与声源侧外表面垂直的通孔，该泡沫铝合金层与龙骨的一侧之间填充吸声石棉，在该龙骨的另一侧与不锈钢外壳之间有空气层。
本实用新型所述泡沫铝合金层内的通孔间距为L1，L1是20mm。
本实用新型所述泡沫铝合金层的厚度为L2，L2是20mm。
本实用新型所述吸声石棉的厚度为L3，L2是30mm。
本实用新型所述空气层的厚度为L4，L4是80~120mm。
本实用新型所述声源侧外表面的微孔的直径为1.5mm。
本实用新型所述声源侧外表面的微孔的深度0.2mm。
本实用新型所述泡沫铝合金层内的通孔的直径为5mm。
本实用新型所述泡沫铝合金层的平均孔隙率50-60%。
本实用新型所述泡沫铝合金层中孔洞的平均直径是5mm。
本实用新型的优点是结构新颖，采用泡沫铝合金作为主体材料，吸声效果好，适用于低频噪声；整体结构为铝合金、不锈钢、防火性好，整体结构具有较好的耐腐蚀性、耐候性，在低温和恶劣环境下降噪性能下降程度低，不产生粉尘，没有异味、没有辐射，环保性能好；基体材料和整体结构为金属材料，具备防电磁辐射的能力；整体结构具有一定的强度，能够承受外外来的冲击和变形。整体重量轻，便于安装和运输，安装时直接形成共振空腔，有利于降低低频噪声；最大幅度降低在用城市变电站的噪声，使得降噪效果符合国家有关标准的规定。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
不锈钢外壳5内固定连接龙骨6，不锈钢外壳中的声源侧外表面1有微孔101，该声源侧外表面内有泡沫铝合金层2，该泡沫铝合金层内有与声源侧外表面垂直的通孔201，该泡沫铝合金层与龙骨6的一侧之间填充吸声石棉3，在该龙骨6的另一侧与不锈钢外壳之间有空气层4。
本实用新型所述泡沫铝合金层内的通孔201间距为L1，L1是20mm。
本实用新型所述泡沫铝合金层2的厚度为L2，L2是20mm。
本实用新型所述吸声石棉3的厚度为L3，L2是30mm。
本实用新型所述空气层4的厚度为L4，L4是80~120mm。
本实用新型所述声源侧外表面的微孔101的直径为1.5mm。
本实用新型所述声源侧外表面的微孔101的深度0.2mm。
本实用新型所述泡沫铝合金层内的通孔201的直径为5mm。
本实用新型所述泡沫铝合金层2的平均孔隙率50-60%。
本实用新型所述泡沫铝合金层2中孔洞的平均直径是5mm。
本实用新型工作原理：
1、声源侧外表面微孔直径约1.5mm，深度0.2mm，主要起到对低频变电站噪声进行吸收和漫反射的作用，形成第一次衰减。
2、泡沫铝合金层中的封闭孔洞平均直径Φ5mm，平均孔隙率50-60%。经过测试该孔隙率对低频噪声的吸收效果最佳。作为闭合的泡沫，闭孔泡沫铝表面在微观上粗糙。当受到声波作用时,孔内含有的空气在声波作用下产生振动并与孔壁摩擦,形成摩擦热;同时作为在空气中传播的纵向声波，对闭孔内的空气进行压缩和拉伸，这个过程也将部分声能转化为热能。上述两种转化不能逆向进行，对声波起到了主要的衰减作用。我们采用的泡沫铝合金孔壁一般小于0.5mm,具有一定的变形能力，孔壁振动也能够起到消声的作用。泡沫铝内部还存有部分不规则的缺陷，例如三角形、锥形等孔洞缺陷，也起到一定吸收声能作用。
3、泡沫铝合金上开有直径为5mm的通孔，增加了声波的反射和折射的次数，提高了低频声波的吸声效率。
4、吸声石棉的作用是为了进一步对较高频率的声波进行吸收处理。经过计算我们选取的厚度为30mm，能够达到较好的吸声效果。
5、吸声结构后面是龙骨，一方面是为了对吸声结构进行支持，另一方面是增大声程。
6、空腔结构是为了声波在其内部形成共振，实现对声能的进一步消耗。空腔的尺寸经过计算在80-120mm之间。
经过中国科学院声学计量测试站(CMA2013000227K)测试，基于混响室法测试吸声系数，检测依据GB/T20247-2006/ISO354:2003《声学混响室吸声测量》，对主要频率的吸声效果如下表：
可以看出对主要的频率均有较高的吸声系数。
Claims (10)
1.一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：不锈钢外壳内固定连接龙骨，不锈钢外壳中的声源侧外表面有微孔，该声源侧外表面内有泡沫铝合金层，该泡沫铝合金层内有与声源侧外表面垂直的通孔，该泡沫铝合金层与龙骨的一侧之间填充吸声石棉，在该龙骨的另一侧与不锈钢外壳之间有空气层。
2.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述泡沫铝合金层内的通孔间距为L1，L1是20mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述泡沫铝合金层的厚度为L2，L2是20mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述吸声石棉的厚度为L3，L2是30mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述空气层的厚度为L4，L4是80~120mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述声源侧外表面的微孔的直径为1.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述声源侧外表面的微孔的深度0.2mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述泡沫铝合金层内的通孔的直径为5mm。
9.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述泡沫铝合金层的平均孔隙率50-60%。
10.根据权利要求1所述的一种基于泡沫铝金属降低城市变电站低频噪声的降噪结构，其特征在于：所述泡沫铝合金层中孔洞的平均直径是5mm。
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