压力匹配器隔音罩设计

杨增超，何阳阳

(德阳东汽电站机械制造有限公司，四川 德阳，618000)

1 前言

电厂噪音源除了汽轮机主机以外，其他辅机设备也会产生相当大的噪音，并且多个设备产生的噪音互相影响，如若产生共振就会使噪音增大，进而对厂房内环境进一步产生影响。电厂辅机设备中给水泵、压力匹配器、减温减压器、罗茨风机、引风机等各种风机、泵设备都会产生85～110 dB（A）的噪音。故对电厂辅机设备中的噪音源进行隔音降噪处理势在必行。

压力匹配器全称为可调式多喷嘴压力匹配器，是利用气体喷射原理，以高压蒸汽通过高速喷射而引射汽轮机部分抽汽或背压机组排出的较低压力蒸汽，使之提高压力至满足各种不同蒸汽压力需要的一种高效节能设备。但此设备在正常工作中会产生较大的噪音，且噪音较尖锐，给电厂工作人员带来很大干扰，见图1。

图1 压力匹配器隔音罩外形图

2 隔音罩设计

为了最大可能地降低压力匹配器的噪音，且压力匹配器表面会散发热量，所以在隔音罩底部安装进气消音模块、顶部安装排气消音模块，如图1所示。开孔处现场安装时配割适当大小开孔，并用封板将切口处封齐。

2.1 模块

因此隔音罩外形尺寸较小，故采用无骨架设计[1]，模块厚度设计为150 mm。采用厚度为1.5 mm冷轧钢板折弯成图2形状，在里层依次铺设玻璃纤维棉、防火纤维布以及镀锌多孔板，采用自攻螺钉将镀锌多孔板与冷轧钢板连接。

图2 模块剖面图

隔音罩模块之间采用弹性拉动式锁扣连接，如图3、图4所示。隔音罩模块与地面连接时，在模块底部焊接角钢制作的连接件，采用膨胀螺栓将模块与地面连接，如图5所示。

图3 平行模块间连接图

图4 垂直模块间连接图

图5 模块与地面连接图

2.2 进气、排气消音模块

压力匹配器在正常运行时表面温度为60℃左右，如若罩壳不设计通风散热，则在罩壳安装后，罩壳内部温度会逐渐上升，进而导致罩壳着火损坏设备。

2.2.1 进气、排气消音模块设计

为了进气、排气消音模块通顺地进气与排气，进气模块设计如图6所示，排气模块设计如图7所示，考虑进气、排气模块上要开通风口，且需要消音，所以进气、排气消音模块厚度设计为300 mm，进气、排气消音模块设计隔音量为20 dB（A）。

图6 进气模块

图7 排气模块

2.2.2 进气、排气消音模块进风口、排风口面积计算[2]

工业设备外表面散热量按式（1）计算：

式中：

F—设备外表面积，m2；

α—对流系数，对流于垂直面α=2.55×10-3，对于水平面 α=2.55×10-3， kW/（m2·K）；

Δt—设备外表面和室内空气温度差，℃；

Cf—设备表面的辐射系数， kW/（m2·K4）；

tb—设备外表面温度，℃；

t'b—周围物体表面温度，℃。

消除余热所需的全面通风量按式（2）计算：

式中：

Q—余热量，kW；

tp—排出空气温度，℃；

tj—送入空气温度，℃；

c—空气比热， kJ/（kg·℃）。

车间热压计算与进、排风口压力损失的分配按式（3）计算：

式中：

ΔP—车间热压，Pa；

ΔPj，ΔPP—分别为空气通过进、排风口的压力损失，Pa；

g—重力加速度，m/s2；

ρwf—进风空气密度， kg/m3；

ρnp—室内空气平均密度，kg/m3，按作业地带和排风口处空气密度的平均值，即：

进风口面积 Fj（m2）和排风口面积 Fp（m2）按式（4）、 （5）计算：

式中：

Fj—进风口面积， m2；

Fp—排风口面积， m2；

ζj—进风窗口的局部阻力系数；

ζP—排风窗口的局部阻力系数。

通过计算得到广东某电厂压力匹配器所需隔音罩的进风口面积为2.63 m2，排风口面积为1.56 m2。

3 隔音罩模块力学测试

隔音罩模块在安装使用过程中，要求其外形尺寸不变形，模块表面面板平面度要求达到1 000∶3。此压力匹配器隔音罩模块未使用型材骨架，故测试过程主要测试其在顶部加载重物受力情况下，其模块表面面板平面度。

在一个模块上（模块外形尺寸1 500 mm×1 000 mm）等距标注9个点如图8所示，测试过程中测试这9个点到垂线的距离。

图8 测试点示意图

测试过程如下：

（1）将模块竖直立起，并调整使其保持绝对垂直，如图9所示。

（2）在模块顶部加载重物大约50 kg，并保持50 min （见图 10）。

（3）使用掉垂线法测试平面度。

（4）在模块顶部加载重物大约200 kg，并保持50 min， 见图10。

（5）使用掉垂线法测试平面度（见图11）。

图9 模块保持垂直

图10 加载重物

图11 测量模块表面到垂线距离

表1 平面度测试结果单位：mm

考虑到压力匹配器隔音罩模块上载重不会超过200 kg，故从其测试结果可以看出平面度完全满足要求（见表 1）。

4 隔音罩隔音性能测试

4.1 隔音罩理论隔音量

隔音量根据《环境噪声控制工程》中的隔音质量定律[3]的经验公式（6）、 （7）计算：

式中：

TL—平均隔音量， dB（A）；

M—隔音模块的面密度，kg/m2。

除了用经验公式计算隔音量外，还要考虑隔音罩开孔率对隔音量的影响（见图12）。

图12 开孔率对隔音量的影响

根据隔音量经验公式计算得到平均隔音量为32.87 dB（A），在压力匹配器隔音罩安装时采用现场配割开孔的形式，尽量减小隔音罩开孔率，安装后如图13所示，将开孔处面积测量得到开孔率大约为0.2%。根据开孔率对隔音量的影响得到理论隔音量为23 dB（A）。

图13 隔音罩安装图

4.2 隔音罩实际隔音量

压力匹配器隔音罩安装前后分别在压力匹配器隔音罩外1 m处，高度在运行平台1.2 m处，前后左右四个点测量其噪声，统计结果见表2。

表2 隔音量测试单位： dB（A）

从测试结果可以看出实际隔音量与理论隔音量完全相符，平均隔音量为19.55 dB（A），隔音罩安装后工作人员在厂房内明显感受到噪音降低。汽轮机罩壳降噪要求降低到85 dB（A）以下，从测试值可以看出压力匹配器安装隔音罩后噪音完全满足电厂要求。

5 总结

（1）通过对压力匹配器隔音罩的设计与制作，以及后期模块受力测试、隔音测试，得到这种隔音罩设计形式完全行之有效。此隔音罩设计完全适用于电厂辅机设备中给水泵、减温减压器、罗茨风机、引风机等各种风机、泵设备，也适用于球磨机等工业设备。

（2）无骨架隔音模块生产便捷、成本低、降噪隔音完全满足要求。模块间采用弹性拉动式锁扣连接，便于快速拆卸安装。

（3）进气、排气消音模块的设计，以及进风口、排风口面积计算解决了设备散热问题，并达到了隔音效果。