核电站主控室的噪声及控制分析

章 莉，李 奇

（1.上海核工程研究设计院，上海200233；2.上海海基盛元信息科技有限公司，上海200235）

核电站主控室的噪声及控制分析

章 莉1，李 奇2

（1.上海核工程研究设计院，上海200233；2.上海海基盛元信息科技有限公司，上海200235）

介绍某核电站主控室综合体(包括主控室、汽轮机厂房、凝升泵和空调机房)的工作状况，阐明各机构产生噪声的机理，通过测试主控室综合体各工况下的噪声及振动声压级，针对主控室中噪声监测采取相应措施，预防或降低噪声的危害。研究结果对同类型大型电站控制室噪声预防和控制有一定的指导意义。

声学；主控室；机理；噪声试验

核电站主控室中的噪声过大会降低操纵员的工作效能，分散操纵员注意力，容易引起人因事故。主控室舒适的声环境可以大大降低电站操纵员的疲劳和不舒适感。在主控室声学设计中，应确保操纵人员口头沟通不会受影响；报警、广播等听觉信号很容易被识别，使听觉疲劳最小化[1]。

国内目前对控制室减振降噪的研究主要采用有限元法、边界元法、统计能量法及试验，并从吸声技术、隔声技术、减振技术三种噪声控制技术的原理来降低舱室或控制室的噪声及振动[2—5]。对核电站特别是核电站的主控室的减振降噪研究还不足，需要具体分析。

本文通过对核电站主控室噪声来源进行深入分析，测试主控室综合体各工况下的噪声及振动声压级，为满足国内法规标准的要求、改善核电站主控室声环境、提高核电站运行安全性提供数据支持。

1 主控室噪声研究背景与初步分析

1.1 核电站布局介绍

核电厂核心区主要由核岛和常规岛组成。核岛包括反应堆厂房、一回路辅助系统厂房、燃料贮存厂房、主控制楼、应急柴油机厂房，常规岛主要包括汽轮发电机厂房等，汽轮机厂房布置在核岛区以东，而汽轮机轴与核岛区呈丁字交接。

主控制楼由主控室、电气设备用房、开关设备房、蓄电池房和计算机房组成，地下室还设有进风中心和辅助给水泵房。主控室一般布置在主控制楼的中间楼层，与空调机房以及汽轮发电机厂房相邻。图1为某核电站主控室所在楼层的平面图。

图1 主控制楼平面图

汽轮发电机厂房设置有汽轮发电机组、冷凝器、凝结水泵、除氧器、给水泵、汽水分离器、主蒸汽管道及有关的辅助设备。

汽轮机为单轴、三缸、四排汽、带汽水分离再热器的饱和蒸汽、凝汽式、反动式汽轮机，有一只双流高压缸和两只双流低压缸沿轴线串联布置。两只布置在汽轮机轴线两侧的汽水分离再热器用以分离高压缸排汽的水份，并将排汽再热到过热状态后进入低压缸继续作功。

空调机房内设有8套空气处理机组，其中K 1-1是为反应堆厂房服务的，额定风量80 000 m3/h；K 2-1 A/1 B/1 C是为一回路辅助厂房服务的，二用一备，单台机组额定风量100 000 m3/h；K 3-1 A/1 B是为燃料贮存厂房服务的，一用一备，单台机组额定风量40 000 m3/h；K5-1A/1B是为主控制楼服务的，一用一备，单台机组额定风量50 000 m3/h。空调机房内还设有2台机组K 5-2 A/2 B，是主控室事故工况下的空气处理机组。

1.2 噪声试验研究背景

核电站主控室的噪声污染因素较多，如空调系统的噪声、电气设备运行的辐射噪声和散热用风扇的气流噪声、相邻厂房噪声声以及室内混响声场的叠加噪声。

主控室是核电站的控制中枢，主控室内的各种噪声不可避免地会对工作人员产生影响。为确保在所有工况下安全有效的运行，必须为主控室工作人员提供一个有利于其执行任务的工作环境。

与主控室噪声控制相关的国家标准和行业规定主要有：

1)GBJ87-85《工业企业噪声控制设计规范》

GB12348-2008《工业企业厂界噪声标准》

2)GBZ1-2002《工业企业设计卫生标准》

3)GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》

4)ISO 11690-1：1996《声学 安装机器的低噪声工作场所推荐设计方法 第1部分：噪声控制规划》

5)EJ722-1992《核电站生产厂房噪声控制标准》

根据以上规范，一般对核电站主控室设计时，取噪声限制值为55 dB（A）。在新型核电站主控室设计初期，为了解现有运行中核电站主控室的噪声水平以及外部噪声源现状，有必要首先进行试验研究。

1.3 核电站主控室外部噪声源初步分析

核电站主控室的噪声主要来自厂房群（包括反应堆厂房、辅助厂房、附属厂房、废物厂房等），汽轮机厂房中的运转设备，有高速流体流动的设备和大型电磁设备，部分车间和厂房也能产生较高的噪音。

核岛厂房噪声主要来源于以下四个方面：

1)不停高速运转的高温、高压水泵及配套电动机；

2)不停运转的大型电动鼓风机组；

3)安全阀，管道及箱罐等设备在执行排放或泄压功能时产生的噪声；

4)发电机组、开式变压器和逆变器等电气系统的部分设备产生的噪声。

汽轮机厂房和BOP厂房产生的噪声主要来自以下三个方面：

1)高速运转的汽轮发电机组、主给水泵、增压泵和凝结水泵等，在甩负荷时，蒸汽排入冷凝器前经过减温、减压器将会产生较强的噪声；

2)设备运行中，安全阀或排汽阀事故排汽时，尤其是主蒸汽管道内的蒸汽通过安全阀和卸压阀向大气排放时，将会产生极强的噪声；

3)除此之外，水泵房、压缩空气站、辅助锅炉房、除盐水系统等亦存在噪声源。

另外临近主控室的空调机房也是主要的噪声源：

1）空调机组噪声透过墙体传递进入主控制内部；

2）空调机组噪声在风管中的传播；

3）空调风管气流再生噪声。

2 主控室噪声测试规划

2.1 测试项目

为掌握核电站主控室内部噪声水平以及外部噪声源，对该核电站若干位置进行噪声和振动测量。

根据现场实际条件，本次测量内容见表1。

表1 噪声与振动测量内容及条件

2.2 测试仪器准备

噪声测试仪器为：NI便携式多通道实时分析仪、Gras 46AE ICP话筒、Nor 1251声级校准器。振动测试仪器为：NI便携式多通道实时分析仪、CAYD-186加速度计、Lance加速度计、YE 5501振动校准器。

2.3 测试对象说明

由表1可知，测试对象主要为主控室、汽轮机厂房和空调机房噪声。

汽轮机厂房设备包括汽水分离再热器、汽轮发电机组等，发电机的噪声是由转子转动时产生的空气动力噪声与电磁噪声组成。发电机冷却通风系统也会产生空气动力噪声，空气被转子轴向吸入，流经转子磁极(有些转子还带有专用通风叶片)和定子铁芯后，排向排风道。这种通风装置，不管是密闭循环通风还是川流式通风，都不可能设计成理想的半滑气流通道，因此形成气流脉动、涡流，气流阻力损失增大，产生很大的空气动力噪声。

空调机房系统形式为全空气系统，空调机组本身功率大、风量大、风压高，主要的噪声来源于空调系统的辐射噪声和空调机组及管道的固体传声。

3 测试结果与分析

本文主要介绍噪声测试结果以及主控室内部的噪声水平。

3.1 汽轮机机组的噪声

根据对应各1/3 Oct频段的噪声级以及线性与A计权声压级。图2分别给出了汽轮机机组各测点的噪声频谱图。

图2 汽轮机机组噪声频谱图

汽轮机机组噪声级为90～93 dB(A)，在50 Hz、100 Hz有100 dB(A)左右的显著峰值。在某些核电站设计方案中，汽轮机厂房紧靠主控室，因此需要考虑汽轮机噪声的影响。

3.2 凝升泵

凝升泵噪声频谱图见图3。凝升泵噪声级很高，达102 dB(A)，为宽频带噪声，同时在50、100、200 Hz等频率出现与凝升泵工作频率相关的噪声峰值。

图2 凝升泵频谱

3.3 空调机组的噪声

空调系统对主控室噪声污染的贡献主要包括两部分:空调系统辐射噪声和空调机组及管道的固体传声[6]。图3、图4分别为空调机组K2-1A(风量100 000 m3/h)和K5-1A(风量50 000 m3/h)噪声频谱图。结果表明：（1）风量大的空调机组噪声显著提高，K2-1A比K5-1A的噪声级高6～7 dB(A)；

（2）送风口处噪声级在100 Hz有峰值；

（3）机组辐射噪声以200 Hz以下的低频噪声为主，由于受现场条件限制，无法测量风机本身的噪声。

图4 100 000 m3的空调机组的噪声

图5 50 000 m3的空调机组的噪声

3.4 空调机房门的隔声

图6给出了空调机房门的隔声性能频谱图。门的实际隔声量为15 dB(A)，高、低频（100 Hz和2 000 Hz处）隔声性能较差。

图6 空调机房门的隔声性能

3.5 主控室噪声

分别测量核电站主控室风口噪声和在正常工作状态下语言交谈、工作铃声的噪声。如图7所示，结果表明：

（1）主控室风机噪声影响为57～58 dB(A)，以500 Hz以内的低频噪声为主。现场可主观感觉到风口噪声；

（2）技术支持中心风口噪声影响约为49 dB (A)，现场风口噪声的主观感受不甚明显；

（3）主控室在正常工作状态下操作位置处的噪声等效声级为65 dB(A)左右，其频谱曲线较为平坦，与NR（54.4）噪声评价曲线比较可以看出，1 250 Hz和1 600 Hz两个倍频程呈现明显峰值并超过了NR曲线限值，表明主控制噪声在高频段呈现出明显的单频成分，这对于主控室语言清晰度等主观感受的影响值得进一步研究；

（4）目前研究中的主控室设计方案中，噪声指标值控制在55 dB(A)，比正常工作状态下的噪声级低10 dB(A)，该指标设置是合理的。在该指标下，操作人员将不会明显感受到主控室背景噪声(风口噪声、其它房间噪声的传递，不包括主控室本身电气设备噪声)的影响。

图7 主控室噪声

4 结语

本文介绍某核电站主控室综合体(包括：主控室、汽轮机厂房、凝升泵和空调机房)的工作状况，阐明各机构产生噪声的机理，通过测试主控室综合体各工况下的声压级，提出需要针对环境中噪声的监测采取相应的措施，来预防或降低噪声的危害。

国内关于核电站主控室噪声控制研究刚起步。在满足噪声控制目标后，未来可以考虑增加“混响时间”或“语言清晰度”的声学要求，研究主控室是否存在明显的室内声场缺陷。

希望本论文的一些研究成果能对同类型大型电站控制室噪声预防和控制有一定的指导意义。

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Noise ControlAnalysis of the Principal Control Unit of a Nuclear Power Station

ZHANGLI1，LiQi2

（1.Shanghai Nuclear Engineering Research&Design Institute,Shanghai 200233,China; 2.Shanghai Hikey-Sheenray Information Technology Co.Ltd.,Shanghai 200235,China）

Working condition of the principal control unit,including main control room,steam turbine plant,condensate booster pumps and air conditioning room of a nuclear power station is introduced.The mechanism of noise sources from different components of the principal control unit is analyzed.The noise and vibration level of the principal control unit under each working condition is tested.Appropriate measures to prevent and reduce the noise effects according to the monitoring of main control room are presented.The results may have some guiding significance for noise prevention and control of the same type large-scale power plants.

acoustics;main control room;mechanism;noise experiment

1006-1355(2014)03-0132-05

X121；X82

A

10.3969/j.issn.1006-1335.2014.03.028

2013-09-20

章 莉（1973-），女，江苏靖江人，大学本科，目前主要从事暖通设计工作。

E-mail:zhangli@snerdi.com.cn