В настоящее время в качестве противопожарных экранов трансформаторов и реакторов на отечественных подстанциях сверхвысокого напряжения часто используются монолитные бетонные конструкции или каркасные кирпично-порошковые конструкции, которые обладают определенными звукоизоляционными эффектами. Однако из-за низкой частоты шума трансформаторов и реакторов и большой длины звуковых волн их возможности дифракции и передачи шума очень сильны, поэтому эффекты звукоизоляции и снижения шума часто бывают плохими. Кроме того, текущие звуковые барьеры и звукоизоляционные покрытия подстанций сверхвысокого напряжения не предназначены специально для низкочастотных шумовых характеристик подстанции, и эффект снижения шума не является идеальным. Если мы можем рассмотреть характеристики подстанций сверхвысокого напряжения, в которых преобладает средне- и низкочастотный шум, и принять композитную звукопоглощающую конструкцию, которая имеет как глушащие, так и звукопоглощающие функции, можно надеяться, что она сможет эффективно снизить среднечастотный и низкочастотный шум и иметь огнестойкие и изоляционные свойства. Это имеет большое значение для улучшения качества акустической среды подстанций.
На основе этого в данной статье анализируются характеристики интенсивности шума от основного оборудования сверхвысоковольтной подстанции. Учитывая требования к материалам подстанции, обладающим огнестойкими, изоляционными и другими свойствами, мы решили провести эксперименты по звукопоглощению в отдельных и комбинированных режимах на образцах меламиновой пены , микроперфорированных пластин и вспененного цемента, и предложили композитную звукопоглощающую структуру, подходящую для снижения шума на сверхвысоковольтных подстанциях. Это имеет важное практическое значение для инженерных применений.
Ⅰ. Анализ измерения шума основного оборудования подстанции сверхвысокого напряжения
При работе подстанций сверхвысокого напряжения основными источниками шума являются высоковольтные трансформаторы, шунтирующие реакторы, конструкции подстанций и т. д. Шум трансформатора включает в себя корпусной шум и шум охлаждающего устройства, шум шунтирующего реактора - это электромагнитный шум, а шум конструкции подстанции - это коронный шум. Коронный шум, как правило, имеет среднюю и высокую частоту, быстро затухает во время распространения и имеет небольшой диапазон воздействия. Низкочастотный шум, создаваемый внутренней конструкцией трансформаторов и шунтирующих реакторов, затухает медленно и имеет широкий диапазон влияния. Поэтому контроль шума трансформаторов и шунтирующих реакторов является фокусом контроля шума на подстанциях.
- Анализ измерения шума главного трансформатора
Уровень звуковой мощности трансформатора измеряется методом интенсивности звука. Принимая в качестве объекта измерения однофазный трансформатор, расстояние между заданной контурной линией и опорной поверхностью излучения составляет 2 м, и устанавливаются две заданные контурные линии, расположенные на горизонтальной плоскости на расстоянии 2 м и 4 м соответственно. Все точки измерения располагаются на заданной контурной линии, а горизонтальное расстояние между соседними точками измерения составляет 1 м. Для измерения по точкам используются зонды интенсивности звука.
Когда мощность нагрузки одной группы трансформаторов составляет 2000 МВт, результаты измерения интенсивности звука фазы C трансформатора в группе I. Уровень звуковой мощности, взвешенный по шкале А, является самым большим в полосе частот 1/3 октавы со средними частотами 100, 125, 160 и 200 Гц трансформатора сверхвысокого напряжения. Согласно механизму генерации шума трансформатора, шум в этой полосе частот в основном исходит от электромагнитного шума корпуса трансформатора. Поэтому при снижении шума трансформатора приоритет следует отдать снижению полосы частот 100 ~ 200 Гц. Во время измерения мощность нагрузки одной группы трансформаторов была стабильной на уровне 2000 МВт, а соответствующий общий уровень звуковой мощности, взвешенный по шкале А, трансформаторов составил 102.7 дБ(А).
- Измерение и анализ шума высоковольтного реактора
Метод измерения уровня звуковой мощности реактора такой же, как и у трансформатора. Принимая в качестве объекта измерения фазу B параллельного реактора на подстанции сверхвысокого напряжения, расстояние между заданной контурной линией и опорной поверхностью излучения составляет 1 м, и устанавливаются две заданные контурные линии высотой 1.5 м и 3 м соответственно. Горизонтальное расстояние между соседними точками измерения составляет 1 м.
Анализ показывает, что во всей полосе 1/3 октавы большую долю составляют низкочастотные компоненты, среди которых звуковая мощность на частоте 100 Гц является наибольшей, достигая 96.4 дБ(А), что на 11.5 дБ(А) выше уровня звуковой мощности 200 Гц. Звуковая мощность в полосе 1/3 октавы, где находится 100 Гц, составляет 91.2% от однофазной высокой противозвуковой мощности. Следовательно, можно определить, что явление интерференции в распределении звукового поля реактора вызвано звуковой волной 100 Гц.
Ⅱ. Эксперименты с пористыми материалами и микроперфорированными пластинами
В проектировании систем шумоподавления часто бывает сложно достичь ожидаемого эффекта снижения шума, используя один материал для звукопоглощения и изоляции. Поэтому для снижения шума часто используются комбинированные конструкции из звукопоглощающих материалов. Особенно распространенным является их применение в помещениях больших объемов с длительным временем реверберации. Для изучения звукопоглощающей конструкции, подходящей для шумоподавления на сверхвысоковольтных подстанциях, необходимо сначала учесть изоляционные и огнезащитные свойства материала, а затем, сочетая конкретные меры, определить звукопоглощающую конструкцию.
В настоящее время в звукоизоляционных кожухах подстанций сверхвысокого напряжения для снижения шума используются перфорированные пластины и звукопоглощающие материалы, но эффект не очень хорош в диапазоне низких частот. Это требует объединения характеристик источника звука основного оборудования подстанции сверхвысокого напряжения. После определения конкретных мер по снижению шума, как выбрать пористые звукопоглощающие материалы и как определить звукопоглощающую структуру, становится ключом к контролю шума на подстанции. Далее выбираются три образца микроперфорированной пластины, меламиновой пены и вспененного цемента для комбинирования друг с другом для проведения экспериментов.
- Комбинация двухслойных микроперфорированных пластин
Экспериментальные образцы микроперфорированной пластины, в которых скорость перфорации образца микроперфорированной пластины 1 составляет 1.5%, толщина пластины составляет 1 мм, а диаметр пор составляет 0.7 мм; скорость перфорации образца микроперфорированной пластины 2 составляет 1.1%, толщина пластины составляет 1 мм, а диаметр пор составляет 0.7 мм, образец микроперфорированной пластины 3, скорость перфорации составляет 0.7%, толщина пластины составляет 1 мм, а диаметр отверстий составляет 0.7 мм.
Два набора экспериментов были проведены на двухслойной микроперфорированной пластинчатой комбинации. Эксперимент 1 представлял собой комбинацию образца микроперфорированной пластинчатой 2 и образца микроперфорированной пластинчатой 1, а эксперимент 2 представлял собой комбинацию образца микроперфорированной пластинчатой 1 и образца микроперфорированной пластинчатой 3. Два набора экспериментов на двухслойной микроперфорированной пластинчатой комбинированной структуре показывают, что коэффициент звукопоглощения при 100 Гц составляет около 0.7, а максимальное значение коэффициента звукопоглощения появляется при 500 Гц - 600 Гц в обоих наборах экспериментов. В полосе частот выше 600 Гц коэффициент звукопоглощения постепенно уменьшается.
- Комбинация вспененного цемента и микроперфорированной плиты
Сначала использовалась звукопоглощающая конструкция, сочетающая вспененный цемент и однослойную микроперфорированную пластину. Было проведено два эксперимента с различными параметрами, сочетая вспененный цемент и однослойную микроперфорированную пластину. В обоих экспериментах вспененный цемент располагался перед микроперфорированной пластиной.
Между данными Эксперимента 3 и Эксперимента 4 практически нет больших различий. Звукопоглощающие характеристики комбинированной конструкции в основном не меняются при небольших изменениях толщины вспененного цемента и расстояния между вспененным цементом и микроперфорированной пластиной. При 100 Гц коэффициент звукопоглощения составляет около 0.4, при 250 Гц коэффициент звукопоглощения достигает своего максимума, а при 900 Гц он снова достигает максимального значения коэффициента звукопоглощения.
- Меламиновая пена и комбинация микроперфорированной панели
Было проведено два набора экспериментов по комбинации меламиновой пены и однослойных микроперфорированных пластин. В обоих наборах экспериментов меламиновая пена была помещена перед микроперфорированными пластинами. Коэффициенты звукопоглощения при 100 Гц в обеих группах экспериментов составляют около 0.7, а между 100 Гц и 500 Гц коэффициенты звукопоглощения превышают 0.7. Около 500 Гц коэффициент звукопоглощения уменьшается, но с увеличением частоты коэффициент звукопоглощения постепенно увеличивается. Эта комбинация имеет относительно идеальный эффект звукопоглощения как в низкочастотном, так и в высокочастотном диапазоне.
Ⅲ. Анализ результатов эксперимента
В соответствии с характеристиками источника шума основного оборудования подстанции сверхвысокого напряжения, который выделяется в диапазоне низких частот, были проведены эксперименты с выбором композитной структуры из микроперфорированных пластин, композитной структуры из вспененного цемента и микроперфорированных пластин и композитной структуры из меламиновой пены и микроперфорированных пластин. Результаты испытаний показывают, что все три схемы сочетания могут достичь определенного эффекта поглощения звука в диапазоне низких частот, но то, как применить его в реальном проектировании, требует определенных мер по снижению шума.
- Комбинированная структура микроперфорированных пластин
Двухслойные микроперфорированные плиты могут расширить полосу частот звукопоглощения однослойных микроперфорированных плит. Принцип комбинированного дизайна, основанный на принципе согласования импеданса, заключается в том, что скорость перфорации переднего слоя микроперфорированных плит больше, чем скорость перфорации заднего слоя плит. Комбинированная конструкция микроперфорированных панелей может достичь коэффициента звукопоглощения более 0.7 в диапазоне частот 150-800 Гц при толщине всей комбинированной конструкции 20 см. При толщине всей комбинированной конструкции 30 см можно достичь коэффициента звукопоглощения более 0.7 в диапазоне частот 100-800 Гц.
- Композитная структура из вспененного цемента и микроперфорированных пластин
Добавление вспененного цемента перед микроперфорированной плитой может расширить полосу звукопоглощения микроперфорированной плиты, а также вспененный цемент может играть огнезащитную роль.
Вспененный цемент плюс однослойная микроперфорированная плита могут достичь коэффициента звукопоглощения более 0.7 в диапазоне частот 150-1000 Гц при толщине всей комбинированной конструкции 20 см. Вспененный цемент плюс двухслойные микроперфорированные панели могут достичь коэффициента звукопоглощения более 0.7 в диапазоне частот 150-1400 Гц при толщине всей комбинированной конструкции 20 см. Когда толщина всей комбинированной конструкции составляет 30 см, она может достичь коэффициента звукопоглощения более 0.7 в диапазоне частот 100-1400 Гц. В то же время, чем меньше насыпная плотность вспененного цемента, тем больше пористость и тем лучше эффект низкочастотного звукопоглощения.
- Для комбинированной структуры звукопоглощающий материал и микроперфорированной пластиной, звукопоглощающий материал может расширить полосу звукопоглощающих частот микроперфорированной пластины и увеличить расстояние между звукопоглощающей и микроперфорированной пластиной. Коэффициент звукопоглощения средних и высоких частот увеличивается, а пик звукопоглощения смещается в сторону низких частот. При увеличении толщины звукопоглощающего материала коэффициент низкочастотного звукопоглощения немного уменьшается, а коэффициент средне- и высокочастотного звукопоглощения увеличивается. Увеличение толщины слоя полости за микроперфорированной пластиной может увеличить низкочастотное звукопоглощение. Звукопоглощающие материалы плюс двухслойные микроперфорированные панели имеют лучшее звукопоглощение и более широкие полосы звукопоглощающих частот, чем звукопоглощающие материалы плюс однослойные микроперфорированные панели.
Из анализа экспериментальных данных видно, что меламиновая пена плюс однослойная микроперфорированная пластина могут достичь коэффициента звукопоглощения более 0.6 в диапазоне частот 200-1600 Гц при толщине всей комбинированной конструкции 20 см. При толщине всей комбинированной конструкции 30 см коэффициент звукопоглощения более 0.6 может быть достигнут в диапазоне частот 100-1600 Гц. Меламиновая пена плюс двухслойные микроперфорированные панели могут достичь коэффициента звукопоглощения более 0.7 в диапазоне частот 200-1600 Гц при толщине всей комбинированной конструкции 20 см. При толщине всей комбинированной конструкции 30 см коэффициент звукопоглощения более 0.7 может быть достигнут в диапазоне частот 100-1600 Гц.
На основе анализа частотных характеристик шума главного трансформатора сверхвысокого напряжения и высоковольтного шунтирующего реактора энергия шума главного трансформатора сверхвысокого напряжения в основном сосредоточена на частоте 100-200 Гц, а энергия шума высоковольтного реактора в основном сосредоточена на частоте 100 Гц. Для выбора шумоподавляющего материала необходимо объединить частоты двух основных источников шума. В то же время методы снижения шума также необходимо объединить с планировкой подстанции на месте для контроля шума с помощью оптимального сочетания материалов и методов.
Для получения дополнительной информации о меламиновой пене SINOYQX, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте [email protected] или по телефону: +86-28-8411-1861.
Некоторые изображения и тексты воспроизводятся из Интернета, и авторские права принадлежат оригинальному автору. Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления.