燃氣放散消聲裝置的設計及應用

1 概述

由于城市建設的快速發展，天然氣管道經常需要根據當地區域的規劃進行新建、改建和擴建，2020年全國城市天然氣管道長度達850 552 km。在施工過程中，燃氣管道置換和剩余燃氣放散等操作必不可少。通過管道上的放散閥進行燃氣放散時，高壓氣流會產生噪聲，嚴重影響周邊居民的正常生活，因此需要采取相應的措施進行消聲降噪。

目前常用的措施是加裝消聲器，但市場上的消聲器多用于汽車、鍋爐、風機等，并且大多采用焊接或法蘭連接形式，這對于施工地點不固定的燃氣放散工作十分不方便。需要消聲的位置、消聲區域的數量、消聲器的連接口徑、消聲器的運輸等需根據現場情況確定，大大限制了燃氣管道放散時加裝消聲器降噪的應用

。本文設計了一套基于小孔消聲機理的消聲裝置，設備靈活輕便，易于組裝，當放散的燃氣氣流經過小孔時，噪聲頻譜會移向高頻或超高頻，使頻譜中的可聽聲成分明顯降低，并通過后續的消聲，達到降噪的目的，從而減少對周邊居民正常生活的干擾。

2 燃氣放散消聲裝置設計

2.1 燃氣放散噪聲產生原因

燃氣通過管道放散產生的噪聲是由于氣流通過管道高速噴注時摩擦、碰撞和擾動產生，屬于氣流噪聲

。打開放散閥后，出口端氣體壓力急劇下降，氣體體積迅速膨脹，致使氣體微型氣團相互擠壓、碰撞、摩擦，并形成局部強烈的湍流和渦旋，甚至對有形物體形成沖蝕，同時加上氣體自身高速流動的激烈振蕩，從而形成噪聲。

2.2 消聲設備類型及材質選擇

消聲設備的種類有很多，按消聲原理可分為阻性、抗性、阻抗復合式、微穿孔板、小孔、有源6類。根據燃氣放散噪聲的特性，可有機結合抗性、阻性、小孔等消聲原理設計一套復合型消聲裝置。

首先利用抗性原理選取合適的管道和腔室組合成突變界面(即從原先直徑小的放散管道連接擴展到直徑大的消聲器腔體)，形成聲學濾波器，可以濾掉某些頻率的噪聲。再使用小孔原理用很多小孔來保持甚至擴大氣流噴出的總面積，當氣流經過小孔時，噪聲的頻譜就會移向高頻或超高頻，使頻譜中的可聽聲成分明顯降低，從而減少對人的干擾和傷害。最后結合阻性原理，將多孔吸聲材料固定或按照一定方式排列在氣流通道的內壁上，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦轉化成熱能耗散掉，聲波減弱。由于燃氣放散初始時為高壓氣體并夾帶雜質，因此要求消聲設備及連接裝置的材質必須耐壓、耐沖蝕。

2.3 燃氣放散消聲裝置設計原理

② 加裝消聲裝置后

圖6為CODCr的分析結果，由圖6可以看出降雨開始時CODCr為25mg/L，基本為Ⅳ類水體。隨著降雨徑流對地表的沖刷作用，3小時后初期雨水污染匯集至水源地，CODCr濃度開始逐漸升高；降雨開始5小時后污染物濃度達到峰值170mg/L，為劣Ⅴ類水體，水質明顯惡化。降雨開始9小時后，隨著徑流量的增加產生的稀釋作用，污染濃度開始降低，水質逐漸改善；14小時后基本恢復為Ⅳ類水體。隨著降雨第二次峰值的出現，CODCr仍然存在前期的沖刷效應和后期的稀釋作用。24小時后降雨結束水質恢復原來的水平。由此可見，一天內超過劣Ⅴ類時間約為15個小時，降雨徑流對CODCr的影響比較顯著。

重慶燃氣集團輸配分公司在日常燃氣管道放散時已普及使用該消聲裝置。本文選取該公司的某燃氣管道放散作業進行試驗。燃氣管道外直徑為219 mm，壓力為0.24 MPa，放散閥的公稱直徑為50 mm，測試加裝消聲裝置后的降噪效果。

3 消聲裝置的工程應用

復合型消聲器由小孔消聲體、插片式消聲體以及內壁有吸聲棉的筒體等組成，通過擴容降速能有效改變通過的高壓燃氣的流速、壓力、音頻，并吸收轉化部分噪聲能量，其中小孔直徑3 mm，均勻分布在小孔消聲體上。為保證有效通氣流量，所有小孔的總面積為閥門快速連接裝置b端進氣口截面積的25倍以上，進氣口直徑為50 mm。移動支撐架由可以推動和固定的車體及可用螺栓固定復合型消聲器的支撐面構成。不銹鋼軟管由工程類可承壓的不銹鋼管子和焊接的快速接頭組成。閥門快速連接裝置由與燃氣管道放散閥尺寸一致的管子、球閥、快速接頭等組成，其中管子下端焊接連接放散閥的螺紋套筒，上端焊接法蘭，管子上還可焊接針形閥。該消聲裝置安裝后總體高度超過2 m，符合CJJ 51—2016《城鎮燃氣設施運行、維護和搶修安全技術規程》對放空管高度的要求。綜合消聲級別5級，適用溫度為-160～450 ℃，可應用于1.6 MPa以下的燃氣放散。

綜上，本文選取R＆D內部支出和R＆D人員全時當量作為創新投入指標，選取新產品銷售收入和有效發明專利數作為創新產出指標。具體指標如表1所示。

將閥門快速連接裝置與放散閥連接好，然后以閥門快速連接裝置的出口為噪聲源，記為點

。因一般選取的放散點距離周邊居民小區都在30 m以上，因此在半徑為30 m、以點

為圓心的圓上取4個點作為周邊環境的噪聲測量點，即點

、

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，見圖2。

① 加裝消聲裝置前

創新，自古以來就是中華民族一直秉承的發展信念，是推動中華民族不斷進步的內在動能。湯之《盤銘》曰： “茍日新，日日新，又日新”，只有不斷的創新、不懈的圖強，才能 “澡雪而精神”，保持發展的活力，葆有寬廣的胸襟以容納萬有。

在點

連接好消聲裝置，再次打開放散閥，用噪聲計分貝儀測量點

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、

、

、

的等效聲級，各測量3次，結果見表2。同時測量未放散時車輛從旁邊經過時點

的等效聲級，為77.3 dB。

燃氣放散消聲裝置由1復合型消聲器、2移動支撐架、3帶快速接頭的不銹鋼軟管和4閥門快速連接裝置組成，見圖1。閥門快速連接裝置的b端與放散閥螺紋連接，a端與不銹鋼軟管的a端用快速接頭連接，即完成組裝，非常方便。

放散前，測量點

原始等效聲級為60.2 dB。打開放散閥，用量程30～130 dB的希瑪AR854噪聲計分貝儀(見圖3)測量點

、

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、

、

的等效聲級各3次，數據見表1。

對比表1、2發現，放散情況下，加裝消聲裝置后，噪聲源點

的平均等效聲級比加裝前降低了44.9 dB，周邊環境的點

、

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也分別降低了27.9、29.6、28.6、30.1 dB，降噪效果良好。

總之，互聯網環境下，圖書從傳統的長形式變遷為長形式與網形式結合的形態，是對當前超文本閱讀環境的一種積極適應，也是對長形式圖書生命力的極大延伸。讀者在原界面與跨界面的不斷切換中，實現從閱讀到躍讀的循環，如此，長形式圖書的商業價值與閱讀價值同時得以提升，或許這就是圖書出版業未來發展的主流趨勢。

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放散時消聲后噪聲源點

的平均等效聲級比未放散時提高了23.3 dB，比未放散時放散點附近道路上有車輛的等效聲級僅提高了6.2 dB。筆者現場感受到，放散時消聲后點

的噪聲對人體聽覺基本無影響。

4 結語

通過測試得知，本文設計的燃氣放散消聲裝置降噪效果良好。加裝該消聲裝置后，燃氣放散時，噪聲源處噪聲等效聲級降低44.9 dB，離噪聲源30 m外的周邊環境可以降低27.9～30.1 dB。

[1] 周新祥. 噪聲控制應用實例[M]. 北京：海洋出版社，2010：108-109.

[2] 李樹新，吳永強，魏濤. 建筑給排水管道噪聲的分析與控制[J]. 給水排水，2007(5)：186-188.