水电站厂房噪音的分析与处理

景长青

水电站厂房的噪声主要是由水轮发电机组的运行而造成的。当机组全部满负荷运行时，就会产生高分贝噪音。人员如果长期在高分贝场所下工作，就会造成听力下降、神经衰弱、甚至引起心脏血管伤害等各种疾病，严重影响了工作人员的身心健康。本文通过分析噪声的来源，提出相对应的简单解决方法，减少噪音对人员的污染，提高设备的使用寿命。

1. 噪声产生的原因

水轮发电机组的噪声来源有多种，主要来源于空气动力噪声、电磁噪声、机械振动，水力冲击噪声，以及气蚀引起的噪声。

空气动力噪声的产生是由于气体分子振动引起的。当气流形成过程中遇到障碍物时，就会出现涡流。当气流在风道中遇到沟槽等阻碍物时，风压发生改变，使沟槽上形成周期性风压波动，就会形成共鸣。当发电机径向通风道上的气流阻力出现周期性的压力脉动变化时，也会产生共鸣。当发电机转子旋转时，转子与定子通风沟内将有大量空气流动，会发出一种与风笛相似的尖锐噪声。

电磁噪声主要是定子谐波磁场和转子谐波磁场相互作用产生的径向力所激发的噪声。这种噪声强度与发电机的负荷成正比。运行时由于电磁、温度和机械振动的综合作用，有时会引起铁芯松动，导致铁芯扇张，发生颤振并形成噪声源，同时又会降低铁芯层间绝缘，造成局部磁场密度过高，引起铁芯局部过热，绝缘老化，反过来又会导致颤振加强，从而增加了噪声强度。

机械振动主要是由于水流经过导叶，冲击浆叶带动轴承旋转而引起的径向轴承振动。通过振动，表面运动形成声源，产生机械噪音。当轴承振动过大时，不但降低轴承的使用寿命，还通过与发电机的连接振动，引起基础和外壳的振动。

水力冲击噪声是高速水流通过管道、蜗壳和导叶，冲击浆叶后，流经尾水管而引起的一系列噪声。水流经过导叶时，由于每个活动导叶的角度有微小的变化，在导叶附近形成一个小的紊流区，并产生一个交变力作用于导叶上，使其产生振动。水流冲击浆叶，流经锥管和尾水管时，产生了复杂的尾流冲击，并引起了尾水管振动，形成了复杂的噪声。尾水管的出口水流具有旋转速度，当补气量偏小时，尾水管开始摆动并在管壁上产生压力脉动。压力脉动振幅越大，产生的脉动噪声的强度越大。

而气蚀是水轮机的又一个噪声源。当运转中的各个导流部件的流速和压力不同时，若某点压力低于当时水温下的气化压力时，该点的水发生沸腾现象，析出的气体形成气泡。在流体与导流部件表面气泡急剧增大，到高压区快速溃灭，形成强度很大、频率较高的破裂声。气蚀包括翼型气蚀、间隙气蚀、局部气蚀和空腔气蚀。

2. 降低噪声的处理办法及防护措施

高分贝噪音对人体有强烈的伤害作用，因此从噪音产生的途径，提出相应减少噪音或减少对人体的伤害的办法。

一是空气动力噪音，就需要设计人员改进生产工艺，使噪音减少到最低。在机组停运时对发电机进行维护，清扫粉尘，保持通道的畅通。

二是电磁噪音的强度与发电机的有功、无功有关，为了减轻噪音，在设计上要将定子视为振动的弹性环，以避开谐振现象为重点降低噪音。机组长时间运行后就会引起铁芯的轻微松动，导致噪音加大，甚至影响设备的安全运行。因此就需要运行一定时间后进行检修维护。

三是机组振动过大时，不但会产生强烈的机械噪声，还会严重影响设备的寿命，因此在检修时，要做好上导瓦、水导瓦、和推力瓦的刮磨，调整好轴承的水平和各个桨叶的间隙，尽量减少轴承的过大振动，使水轮机组平稳的运行。

四是水力冲击是引起蜗壳和尾水管振动的主要原因，要减少振动，就要调整导叶的开口角度，使之尽量匀称，减少紊流的产生，并设立自动补气阀，防止压力脉动的产生。

五是气蚀是导流部件的一大杀手，不但产生强烈的噪声，严重时还会使桨叶产生蜂窝，甚至形成大片凹坑，影响设备的出力和机组的平稳，造成强烈的振动。要防止、减少气蚀的产生，可以采用以下4个步骤：第一，采用抗气蚀材料，提高加工工艺；第二，改善叶片的翼型设计；第三，改善机组的运行条件。第四，实现零气蚀检修。

在噪声的防护措施上，除了在声源上降低噪音，在传播途径和人员防护上也要采取措施。如在厂房顶部安装吸音壁，降低声源。在厂房和中控室之间，采用隔音材料，如隔音板、隔音玻璃、隔音门，建立隔音间。当人员长时间在充满噪音的厂房工作时，就要做好防护工作，如带上耳塞，防止噪音对人体的伤害。

3. 处理后的效果

通过对机组设备的维护检修和对隔音间的处理，降低了水轮发电机组的噪音，保证了设备的正常运行。经过测量，中控室达到了两类工业企业界GB12348-90标准。