變壓器進(jìn)出線限制條件下的隔聲裝置研究

樊超，王廣克，杜鵬宇，侯東，田一，孫曉光，韓鈺，肖偉民

（1.全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司，北京 102211；2.國網(wǎng)石家莊供電公司，石家莊 050000；3.北京市勞動保護(hù)科學(xué)研究所，北京 100054）

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，很多變電站周邊都建起了新樓盤，這種“先有站、后有樓”的模式，造成了很多變電站的噪聲投訴，特別是戶外變電站，變壓器露天布置，距離廠界較近，幾乎無任何遮蔽，變壓器產(chǎn)生的噪聲直達(dá)廠界周邊的敏感建筑物，影響居民的正常生活[1、2]。

目前，針對戶外變電站，主要采用聲屏障和隔聲罩等降噪措施[3、4]。對于隔聲罩降噪措施來說，隔聲罩的隔聲量除受材料本身隔聲性能影響外，還取決于隔聲罩的密封程度。這是由于隔聲罩內(nèi)聲能密度很大，隔聲罩上很小的開孔或縫隙都能傳出很大的噪聲。但在戶外變壓器隔聲罩的設(shè)計(jì)中，隔聲罩的頂面往往會對進(jìn)出線等高點(diǎn)位置產(chǎn)生干涉，由于升高座部位不涉及較強(qiáng)的絕緣需求，目前的做法是依據(jù)升高座的形狀在隔聲罩上開具孔洞，并在隔聲罩與升高座之間預(yù)留出一定間隙，方便隔聲罩頂板的安裝，見圖1。

圖1 隔聲罩與進(jìn)出線干涉位置圖

有關(guān)研究表明，只要在隔聲罩總面積上開具1%面積的孔洞，其隔聲量就會降低20～25dB[5]。為此，開發(fā)一種變壓器進(jìn)出線限制條件下的隔聲裝置，對于提升隔聲罩的降噪效果，減少對周邊敏感建筑物的噪聲影響，具有重要的意義。

2 隔聲裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于升高座部位不涉及較強(qiáng)的絕緣需求，在對隔聲罩與升高座干涉位置進(jìn)行降噪處理時(shí)，可以采用隔聲效果較好的材料進(jìn)行隔聲密封處理，在保證進(jìn)出線套管能夠從隔聲罩頂板進(jìn)出的同時(shí)，最大限度地減少噪聲向隔聲罩頂部的傳播。在隔聲罩與升高座之間的干涉處理上，采用了三層密封設(shè)計(jì)[6]。

2.1 軟連接設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)位于升高座外側(cè)與升高座連接區(qū)域，由于該設(shè)計(jì)要有效密封隔聲罩與升高座連接的縫隙，隔絕升高座與隔聲罩之間的振動傳遞。因此，應(yīng)采用橡膠材料或其他高絕緣性材料，硅橡膠材料柔軟、彈性好、能有效隔離振動、密封通孔，并具有耐臭氧性、耐紫外光性、耐高低溫性等優(yōu)點(diǎn)，可作為軟連接設(shè)計(jì)的優(yōu)選材料。

2.2 高效隔聲設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)位于硅橡膠材料的外側(cè)，是隔聲裝置的核心部分。高效隔聲設(shè)計(jì)應(yīng)采用“約束阻尼隔聲板+絕緣吸聲材料+穿孔面板”組成的夾心復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)[7～12]，其中，約束阻尼隔聲板選用1mm鍍鋅鋼板+3mm彈性體橡膠+1mm鍍鋅鋼板的復(fù)合結(jié)構(gòu)，絕緣吸聲材料選用容重96kg/m3的硅酸鋁纖維棉，穿孔面板選用鍍鋅鋼板，以有效提升隔聲裝置的降噪效果。

2.3 框架支撐設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)位于夾心復(fù)合隔聲結(jié)構(gòu)的外側(cè)，是隔聲裝置的框架支撐部分。框架支撐設(shè)計(jì)應(yīng)采用方管或槽鋼結(jié)構(gòu)，方便與隔聲罩邊緣實(shí)現(xiàn)有效對接。

通過三層密封設(shè)計(jì)，保證了升高座與隔聲罩間的隔聲密封功能，為隔聲罩進(jìn)出線聲學(xué)密封設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持，隔聲裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 隔聲裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3 隔聲裝置聲學(xué)測試

依據(jù)上述設(shè)計(jì)，按照《聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量第3部分：建筑構(gòu)件空氣聲隔聲的實(shí)驗(yàn)室測量》（GB/T 19889.3—2005）的試驗(yàn)方法要求，加工出隔聲裝置見圖3，并對其進(jìn)行隔聲性能測試見圖4。隔聲裝置隔聲性能測試結(jié)果見表1，隔聲性能曲線見圖5。

圖3 隔聲裝置實(shí)物圖

圖4 隔聲裝置測試圖

表1 隔聲裝置隔聲性能測試數(shù)據(jù)

圖5 隔聲裝置隔聲性能曲線

從表1和圖5中可看出，隔聲裝置各頻段的隔聲量均在20dB以上，并在500Hz以上的頻段維持在30dB左右。經(jīng)計(jì)算，該裝置的計(jì)權(quán)隔聲量為30dB，與隔聲罩的隔聲性能相當(dāng)。

4 隔聲裝置聲學(xué)仿真分析

在隔聲裝置研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步檢驗(yàn)隔聲裝置的降噪效果，利用SoundPLAN軟件對未采用隔聲裝置和采用隔聲裝置隔聲罩的實(shí)際降噪效果進(jìn)行了仿真分析，變壓器選用體聲源，聲壓級設(shè)定為75dB（A），變壓器見圖6。

圖6 隔聲裝置降噪效果仿真圖

從圖6可看出，升高座位置采用隔聲裝置后，變壓器噪聲被有效阻隔在隔聲罩內(nèi)無法向外傳播，從而保證了隔聲罩的整體降噪效果。隔聲罩外升高座附近噪聲水平見表2。

表2 隔聲罩外升高座附近噪聲水平仿真結(jié)果

從表2中可看出，采用隔聲裝置后，升高座上方2m區(qū)域的噪聲值下降了14.7dB（A），說明該隔聲裝置有效解決了隔聲罩與變壓器進(jìn)出線位置的漏聲問題，有效提升了隔聲罩的降噪效果。

5 結(jié)論

針對戶外變壓器隔聲罩，在變壓器升高座處，采用三層密封設(shè)計(jì)的隔聲裝置，可有效密封隔聲罩與升高座之間的縫隙，解決隔聲罩與變壓器進(jìn)出線位置的漏聲問題，有效提升隔聲罩的降噪效果。經(jīng)檢測，該隔聲裝置計(jì)權(quán)隔聲量達(dá)30dB；經(jīng)仿真，采用隔聲裝置后，升高座上方2m區(qū)域的噪聲值下降14.7dB（A）。