核电站主控室降噪分析与控制应用

刘学良

（中国核工业二四建设有限公司 漳州核电项目部，福建 漳州 363000）

0 引言

近年来，随着我国核电事业的发展，核电站主控室噪声污染问题越来越受到人们的重视，噪声过大会对操纵员的工作效率产生影响甚至引起安全事故，也会影响工作人员的健康及生活。核电站主控区声环境有其特殊性，主控室内设备多、噪声复杂，噪声控制除满足操纵人员正常工作的要求外，还应满足应急信号传播、全厂广播类的功能需求。

核电站主控区位于LX厂房+22.50 m层，厂房结构主体为钢筋混凝土框架抗震墙结构，主控室区域各房间内部隔墙主要为混凝土隔墙。福建漳州核电厂1、2号机组主控室（L810）的噪声目标值要求在核电站满功率正常运行下，环境噪声级不高于50 dB（A）［1］。影响主控制室内操纵员听力的理想声环境数据如下。频率范围：200～5 000 Hz； 最佳频率范围：500～3 000 Hz； 最大环境噪声：50 dB（A）；室内混响时间 T60 为 0.4～0.75 s［2］。

主控室降噪后应保证主控室音频及强度在合适的范围内，同时不能影响如应急信号、全场广播这类所需的音响在主控制室的正常传播。降噪施工时需重点考虑主控室内盘台（仪控设备）、墙体、门窗、吊顶和暖通空调系统及主控室周围其他功能房间噪声对主控室的影响等。

1 主控室噪声源分析

1.1 主控室区域的围护结构现状分析

主控室区域与外部区域间分隔的四周墙体、地板、楼顶板均为钢筋混凝土结构，其中墙体厚800～1 500 mm，上下层之间楼板厚500～1 500 mm，主控室分别通过1个拉丝不锈钢框玻璃门和3个拉丝不锈钢门，分别与外部走廊、通道和计算机房连接，主控室北面靠近走廊一侧还设有不锈钢框玻璃隔声窗，门窗是主控室围护结构中隔声比较薄弱的部位。

主控室区域内部其他各房间隔墙为厚200 mm、300 mm不等的钢筋混凝土墙，200 mm厚的钢筋混凝土墙体的隔声量Rw约57 dB（A），由于中低频噪声的频谱修正量为-5 dB（A），因此200 mm的钢筋混凝土墙体的计权隔声量为52 dB（A），并且主控室区域内部其他各房间的降噪目标值比较接近，为60～70 dB（A），相互之间通过墙体传声的影响较小（见表1）。

表1 主控室区域内部其他各房间降噪目标值

主控区域采用集中空调系统，空调机房分层设置，+22.50 m 主控室区域由 +17.50 m 层机房供风。主控室内盘台及大屏幕柜体下的楼板开有多个不同形状和尺寸的管线孔洞，孔洞部位易发生噪声传递。

1.2 主控室噪声源

主控室主要噪声源包括以下几个方面：①室内电仪设备噪声，包括主控室盘台区域、控制柜区域、NCS工作站、LSM工作站、工作交流台等噪声。②暖通空调系统噪声，包括送/回风口空气声传声、管道支吊架、风机等动力设备的固体传声。③主控室相邻房间空气声传声，主要考虑门、窗及穿墙、楼板的孔洞传声。④主控室内的多种噪声交错在一起在房内向四面八方传递，遇到墙壁、房顶、门窗时就发生多次反射，形成主控室内的混响噪声。噪声混响时间长短会影响室内语言清晰度。

表2 主控室噪声源分析表［3］

2 主控室降噪控制

2.1 电仪设备降噪控制

根据主控室区域设备噪声及布置图，核电站主控室内有噪声的设备噪声源有39处，其噪声最高值均为38 dB（A）。经过分析，主控室内已提供的设备噪声源的叠加计算结果为54 dB（A），已超出了降噪目标值≤50 dB（A），所以必须对主控室内的设备进行降噪处理。主控室内电仪设备主要噪声来自仪器内通风、散热风扇引起的气流噪声［4］。同时考虑柜体的散热，故采用吸隔声降噪处理措施，主要降低室内设备中低频直达声。电仪设备噪声控制部位主要在设备柜体通风板上进行。

由于电仪设备受设备柜体的安装空间、通风要求、防火要求、抗震限制及柜体安装方式的限制等，因此对电仪设备采取如下措施。①电仪设备柜体原通风板为穿孔板，在通风板内置消声百叶起到消声降噪作用。消声百叶净通风面积和原柜体相同，根据柜体通风板尺寸进行定制（或现场裁制），降低降噪装置对系统散热的影响。②为满足核电系统设备抗震要求［5］，降噪装置尽量选择轻型降噪装置。消声装置构造：消声百叶主要由框架和消声片组成，其材质选用低密度三聚氰胺吸声棉（密度选择在10 kg/m3左右）。消声百叶叶片和外框厚度分别为30 mm，消声片间距为20 mm，消声片与柜体通风板夹角为60°。③消声框架通过防火胶黏剂与柜体通风板连接；消声百叶只与框架黏结，不能直接粘贴在柜体通风板上，百叶与柜体通风板间留20 mm的空间，减小对柜体散热的影响（可根据不同柜体结构及内部空间参数，尽量增加百叶的高度，百叶高度的增加有利于增强材料的吸声性能）。④因电仪设备壳体比较薄，为提高其隔声量，在壳体内侧（非开孔处）粘贴3 mm厚的防火阻尼隔声毡，然后再安装消声百叶。⑤电仪设备降噪效果［6］。阻尼层加通风板内置消声百叶吸隔声降噪量理论值大约5 dB（A），则经过降噪处理后主控室内仪控设备噪声分别降低为33 dB（A）。主控室内已提供的仪控设备经降噪处理后，其噪声源的叠加计算结果为48.9 dB（A），即采取上述降噪措施后，仪控设备噪声对主控室区域声压级贡献值为48.9 dB（A），满足主控室降噪目标值≤50 dB（A）的要求。

2.2 暖通空调系统降噪控制

2.2.1 消声设计原理

主控制室内两侧墙体顶部布置多个进、回风口，风口及风管辐射噪声是主控室内噪声主要来源之一。参照暖通系统布置图，根据机组风口噪声声功率级从空调机组出风口始端至敏感点最近出风口进行噪声衰减与气流噪声叠加，对照噪声标准，分析超标量（所需降噪量），再根据降噪量及管路系统空气动力性能要求设计匹配专用消声设备，使风口空气声噪声达标。

2.2.2 通风设备及管道固体传声降噪措施

（1）通风设备与基础间隔振，考虑到通风机组复杂、管路很多，安装隔声罩等常规降噪措施难以实施，故通风机组基础隔振是整体供货，可以防止撞击声传声。考虑到机组的抗震要求，除采用橡胶弹性隔振垫外，还可采用钢弹簧隔振系统，通过适度的刚度设计来降低机组振动通过基础传递到主控室区域的低频固体声，同时要确保机组的抗震能力和防振要求。

（2）通风机组系统进出口管道隔振是整体供货，可以防止撞击声传声。进出口管道必须设计成柔性连接，用于降低或阻断机组振动通过管道传递。

（3）主控室区域空调系统管道穿洞部位的隔振，是为了减少风管等经由墙体、地面、顶棚等传出的固体声传递，管道穿洞部位须采用柔性防火材料进行封堵。

2.2.3 主控室通风系统降噪措施

（1）消声设备选用的是片式微穿孔板消声器和消声静压箱，均为整体式结构。其中，消声器布置在主控室送风口和回风口通风管道附近；静压箱布置在风管末端，可降低出风口处的噪声。

（2）风机本身噪声值约为75 dB（A），因此送风管道消声器总消声量应大于40 dB（A），回风管道消声器总消声量应大于35 dB（A）［7］。①微穿孔板消声器。微穿孔板消声器外板、与气流直接接触的穿孔板采用316 L不锈钢制作，消声器阻力系数≤1.0，孔板与骨架间采用不锈钢拉铆钉进行连接。微穿孔板消声器不需用吸声材料，摩擦阻力损失小，具有防潮、耐高温和洁净等优点。②风口末端静压箱。风口末端静压箱外板、与气流直接接触的穿孔板采用316 L 不锈钢制作。孔板与骨架间采用不锈钢拉铆钉进行连接，吸声材料采用优质玻璃丝棉（满足A级防火要求）。

为减小气流激发风管辐射二次结构噪声和减小固体声的传递，风管四周还应安装隔声包扎层。隔声包扎采用阻尼胶带直接粘贴在风管外壁上（包扎一圈）。

2.3 土建墙体降噪控制

主控室内的噪声偏向中低频，频率范围在200～1 000 Hz。穿孔板吸声体对低频噪声吸声效果较好，而多孔吸声材料对中高频噪声的吸声效果较好。结合主控室内噪声的频率特性，选择铝合金穿孔板作为共振吸声材料，并在板后填超细玻璃棉，墙面吸声体与墙体间留40 mm的空气间层以增强穿孔板的吸声效果。主控室土建墙采用该墙体吸声体满铺。

2.3.1 墙体吸声板构造

铝合金穿孔板：厚2.5 mm，板上孔径为 2.5 mm，穿孔率为16%。超细玻璃棉：厚30 mm，纤维直径≤5 μ m，容重 为48 kg/m3（防火等级为A级不燃），无碱憎水玻纤布外包。铝合金穿孔背板：厚0.6 mm，孔径为5 mm，穿孔率为19.6%。40 mm的空气间层，即土建墙体吸声体构造为40 mm的空气间层，0.6 mm的铝合金穿孔背板（孔径为5 mm，穿孔率为 19.6%），30 mm 的超细玻璃棉（无碱憎水玻纤布外包），2.5 mm 的铝合金穿孔板（孔径为 2.5 mm，穿孔率为 16%）［8］。

2.3.2 主控室隔墙隔声量分析

由于主控室内隔墙的隔声量大小直接影响室内的噪声水平，因此需对隔墙的隔声量进行分析。主控室所有与外部区域连通的门窗均应为隔声门窗，空气声计权隔声量应≥30 dB（A）。考虑到东隔墙最薄（东隔墙为主控室与计算机房的分隔墙），同时计算机房的噪声目标值也比主控室高，故对东隔墙的隔声量进行分析。

北隔墙是主控室与走廊的隔墙，虽有800 mm厚，但其上设有隔声比较薄弱的门和窗，人正常说话的声音在50～60 dB（A），走廊可能存在的最大噪声源是空调系统通风管道的噪声。假定走廊的噪声达到目标限值 60 dB（A），则需对北隔墙的隔声量进行评价分析。

经过分析，主控室东隔墙的综合隔声量理论值为39.5 dB（A），计算机房噪声限值为 70 dB（A），经隔墙后对室内噪声的贡献值为30.5 dB（A）。北隔墙的综合隔声量理论值为 35.3 dB（A），走廊侧噪声限值为 60 dB（A），经隔墙后对室内噪声的贡献值为 24.7 dB（A）。

2.4 主控室吊顶降噪控制

吊顶吸声体是在吊顶整体设计的基础上，增加部分吊顶的吸声功能。饰面层选用2.5 mm厚的铝合金穿孔板，板上孔径为2.5 mm，穿孔率为16%；填充50 mm厚的超细玻璃棉（纤维直径≤5 μm，容重为48 kg/m3，防火等级为A级不燃，无碱憎水玻纤布外包）。主控室吊顶降噪，只在+26.800 m标高吊顶板处设置穿孔板吸声体，其余周边吊顶位置仍为盲板。

吊顶吸声体结构为50 mm的超细玻璃棉（无碱憎水玻纤布外包）+2.5 mm 厚的铝合金穿孔板。

主控室吊顶及墙面经降噪处理后，主控室室内混响时间为 0.48～0.61 s。在 500 Hz处的混响时间为 0.48 s，室内降噪量理论值至少为10 dB（A）。

3 结论

通过对主控室的电仪设备、暖通空调系统、土建墙体、吊顶、门窗等一系列噪声源采取降噪措施后，主控室的噪声能够控制在50 dB（A）以下，为核电站运行人员创造了一个安全、无噪声污染的工作环境。