Котельные издают много шума. В них имеется множество элементов, которые издают звуки: это насосы, вентиляторы, помпы и другие механизмы. В принципе, работа в промышленности, с промышленным оборудованием, так или иначе вынуждает специалиста сталкиваться с шумом, и возможности сделать агрегаты полностью беззвучными пока нет. Но можно сделать их в значительной степени менее громкими.

Как снизить шумность котельной при проектировании

К уровню шума объектов электро- и теплоэнергетики предъявляют очень строгие требования, особенно если обозначенные объекты находятся в пределах города. Котельная - это как раз объект теплоэнергетики, и даже будучи компактным, он может причинять окружающим значительный дискомфорт.

Вас также может заинтересовать

Отопление - одно из важнейших удобств в жизни современного человека, настолько привычное нам, что мы перестаем обращать на него внимание. Особенно если живем в мегаполисе, где все нужное - отопление, горячее водоснабжение, водопровод, канализация и электричество - подключены уже давно.

В.Б. Тупов
Московский энергетический институт (технический университет)

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены оригинальные разработки МЭИ по снижению шума от энергетического оборудования ТЭС и котельных. Приводятся примеры снижения шума от наиболее интенсивных источников шума, а именно от паровых выбросов, парогазовых установок, тягодутьевых машин, водогрейных котлов, трансформаторов и градирен с учетом требований и специфики их эксплуатации на объектах энергетики. Даны результаты испытаний глушителей. Приведенные данные позволяют рекомендовать глушители МЭИ для широкого использования на объектах энергетики страны.

1. ВВЕДЕНИЕ

Решения экологических вопросов при эксплуатации энергетического оборудования являются приоритетными. Шум является одним из важных факторов, загрязняющих окружающую среду, снижение негативного воздействия которого на окружающую среду обязывают законы «Об охране атмосферного воздуха» и «Об охране окружающей природной среды», а санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 устанавливают допустимые уровни шума на рабочих местах и территории жилой застройки.

Работа энергетического оборудования в штатном режиме связана с шумоизлучением, которое превышает санитарные нормы не только на территории энергетических объектов, но и на территории окружающего района. Особенно это важно для энергетических объектов, находящихся в крупных городах рядом с жилыми районами. Использование парогазовых установок (ПГУ) и газотурбинных установок (ГТУ), а также оборудования более высоких технических параметров связано с увеличением уровней звукового давления в окружающем районе.

Некоторое энергетическое оборудование имеет тональные составляющие в своем спектре излучения. Круглосуточный цикл работы энергетического оборудования обуславливает особую опасность шумового воздействия для населения в ночное время.

В соответствии с санитарными нормами санитарно-защитные зоны (СЗЗ) ТЭС эквивалентной электрической мощностью 600 МВт и выше, использующие в качестве топлива уголь и мазут, должны иметь СЗЗ не менее 1000 м, работающие на газовом и газомазутном топливе - не менее 500 м. Для ТЭЦ и районных котельных тепловой мощностью 200 Гкал и выше, работающих на угольном и мазутном топливе СЗЗ составляет не менее 500 м, а для работающих на газовом и резервном мазутном топливе - не менее 300 м.

Санитарные нормы и правила устанавливают минимальные размеры санитарной зоны, а действительные размеры могут быть больше. Превышение допустимых норм от постоянно работающего оборудования тепловых электрических станций (ТЭС) может достигать для рабочих зон - 25-32 дБ; для территорий жилых зон - 20-25 дБ на расстоянии 500 м от мощной тепловой электрической станции (ТЭС) и 15-20 дБ на расстоянии 100 м от крупной районной тепловой станции (РТС) или квартальной тепловой станции (КТС). Поэтому проблема снижения шумового воздействия от энергетических объектов является актуальной, и в ближайшее время её значение будет возрастать.

2. ОПЫТ СНИЖЕНИЯ ШУМА ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. Основные направления работы

Превышение санитарных норм в окружающем районе формируется, как правило, группой источников, разработкой мер по снижению шума, которым уделяется большое внимание как за рубежом, так и в нашей стране. За рубежом известны работы по шумоглушению энергетического оборудования таких компаний, как Industrial acoustic company (IAC), BB-Acustic, Gerb и других, а в нашей стране- разработки ЮжВТИ, НПО ЦКТИ, ОРГРЭС, ВЗПИ (Открытый университет), НИИСФ, ВНИАМ др. .

Московский энергетический институт (технический университет) с 1982 г. также проводит комплекс работ для решения этой проблемы . Здесь за последние годы разработаны и внедрены на объектах большой и малой энергетики новые эффективные глушители для наиболее интенсивных источников шума от:

паровых выбросов;

парогазовых установок;

тягодутьевых машин (дымососов и дутьевых вентиляторов);

водогрейных котлов;

трансформаторов;

градирен и других источников.

Ниже рассмотрены примеры снижения шума от энергетического оборудования разработками МЭИ. Работа по их внедрению имеет высокую социальную значимость, которая заключается в уменьшении шумового воздействия до санитарных норм для большого числа населения и персонала энергетических объектов.

2.2. Примеры снижения шума от энергетического оборудования

Сбросы пара энергетических котлов в атмосферу является наиболее интенсивным, хотя и кратковременным, источником шума как для территории предприятия, так и для окружающего района.

Акустические измерения показывают, что на расстоянии 1 - 15 м от парового выброса энергетического котла уровни звука превышают не только допустимый, но и максимально допустимый уровень звука (110 дБА) на 6 - 28 дБА.

Поэтому разработка новых эффективных паровых глушителей является актуальной задачей. Был разработан глушитель шума выброса пара (глушитель МЭИ) .

Паровой глушитель имеет различные модификации в зависимости от требуемого снижения уровня шума выброса и характеристик пара.

В настоящее время паровые глушители МЭИ внедрены на ряде энергетических объектов: Саранской теплоэлектроцентрали №2 (ТЭЦ-2) ОАО «Территориальная генерирующая компания-6», котле ОКГ-180 ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ТЭЦ-9, ТЭЦ-11 ОАО «Мосэнерго». Расходы пара через глушители составляли от 154 т/ч на Саранской ТЭЦ-2 до 16 т/ч на ТЭЦ-7 ОАО «Мосэнерго».

Глушители МЭИ были установлены на выхлопных трубопроводах после ГПК котлов ст. №1, 2 ТЭЦ-7 филиала ТЭЦ-12 ОАО «Мосэнерго». Эффективность этого глушителя шума, полученная по результатам измерений, составила 1,3 - 32,8 дБ во всём спектре нормируемых октавных полос со среднегеометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц.

На котлах ст. № 4, 5 ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго» было внедрено несколько глушителей МЭИ на сбросе пара после главных предохранительных клапанов (ГПК). Проведенные здесь испытания показали, что акустическая эффективность составила 16,6 - 40,6 дБ во всём спектре нормируемых октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5 - 8000 Гц, а по уровню звука - 38,3 дБА.

Глушители МЭИ по сравнению с зарубежными и другими отечественными аналогами имеют высокие удельные характеристики, позволяющие достигать максимального акустического эффекта при минимальном весе глушителе и максимальном расходе пара через глушитель .

Паровые глушители МЭИ могут быть использованы для снижения шума сбросов в атмосферу перегретого и влажного пара, природного газа и др. Конструкция глушителя может эксплуатироваться в широком диапазоне параметров сбрасываемого пара и применяться как на блоках с докритическими параметрами, так и на блоках со сверхкритическими параметрами. Опыт применения паровых глушителей МЭИ показал необходимую акустическую эффективность и надёжность работы глушителей на различных объектах.

При разработке мер по шумоглушению ГТУ основное внимание было уделено разработке глушителей для газовых трактов .

По рекомендациям МЭИ выполнены конструкции глушителей шума газовых трактов котлов-утилизаторов следующих марок: КУВ-69,8-150 производства ОАО «Дорогобужкотломаш» для ГТЭС «Поселок Северный», П-132 производства АО «Подольский машиностроительный завод» (АО «ПМЗ») для Киришской ГРЭС, П-111 производства АО «ПМЗ» для ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго», котла-утилизатора по лицензии компании «Nooter/Eriksen» для энергоблока ПГУ-220 Уфимской ТЭЦ-5, КГТ-45/4,0-430-13/0,53-240 для Новоуренгойского газохимического комплекса (ГХК).

Для ГТУ-ТЭЦ «Посёлок Северный» проведен комплекс работ по снижению шума газовых трактов.

ГТУ-ТЭЦ «Посёлок Северный» содержит двухкорпусной КУ конструкции ОАО «Дорогобужкотломаш», который устанавливается после двух газовых турбин FT-8.3 компании «Pratt & Whitney Power Systems». Эвакуация дымовых газов от КУ осуществляется через одну дымовую трубу.

Проведенные акустические расчёты показали, что для выполнения санитарных норм в жилом районе на расстоянии 300 м от среза устья дымовой трубы необходимо снизить шум в пределах от 7,8 дБ до 27,3 дБ на среднегеометрических частотах 63-8000 Гц.

Разработанный МЭИ диссипативный пластинчатый глушитель шума для снижения шума выхлопа ГТУ с КУ располагается в двух в металлических коробах шумоглушения КУ с размерами 6000x6054x5638 мм над конвективными пакетами перед конфузорами.

На Киришской ГРЭС в настоящее время внедряется парогазовый блок ПГУ-800 с КУ П-132 горизонтальной компоновки и ГТУ SGT5-400F (Siemens).

Проведенные расчёты показали, что требуемое снижение уровня шума от выхлопного тракта ГТУ составляет 12,6 дБА для обеспечения уровня звука 95 дБА в 1 м от устья дымовой трубы.

Для снижения шума в газовых трактах КУ П-132 Киришской ГРЭС разработан цилиндрический глушитель, который размещается в дымовой трубе внутренним диаметром 8000 мм.

Глушитель шума состоит из четырёх цилиндрических элементов, размещенных равномерно в дымовой трубе, при этом относительное проходное сечение глушителя составляет 60 %.

Расчётная эффективность глушителя составляет 4,0-25,5 дБ в диапазоне октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5 - 4000 Гц, что соответствует акустической эффективности по уровню звука 20 дБА.

Использование глушителей для снижения шума от дымососов на примере ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго» на горизонтальных участках дано в .

В 2009 г. для снижения шума газового тракта за центробежными дымососами Д-21,5x2 котла ТГМ-84 ст. № 4 ТЭЦ-9 был установлен пластинчатый глушитель шума на прямом вертикальном участке газохода котла за дымососами перед входом в дымовую трубу на отметке 23,63 м.

Пластинчатый глушитель шума для газохода котла ТГМ ТЭЦ-9 представляет собой двухступенчатую конструкцию.

Каждая ступень глушителя состоит из пяти пластин толщиной 200 мм и длиной 2500 мм, размещенных равномерно в газоходе размерами 3750x2150 мм. Расстояние между пластинами составляет 550 мм, расстояние между крайними пластинами и стенкой газохода - 275 мм. При таком размещении пластин относительное проходное сечение составляет 73,3 %. Длина одной ступени глушителя без обтекателей составляет 2500 мм, расстояние между ступенями глушителя составляет 2000 мм, внутри пластин находится негорючий, негигроскопичный звукопоглощающий материал, который защищается от выдувания стеклотканью и перфорированным металлическим листом. Глушитель имеет аэродинамическое сопротивление около 130 Па. Вес конструкции глушителя составляет около 2,7 т. Акустическая эффективность глушителя по результатам испытаний составляет 22-24 дБ на среднегеометрических частотах 1000-8000 Гц.

Примером комплексной проработки мер по шумоглушению является разработка МЭИ для снижения шума от дымососов на ГЭС-1 ОАО «Мосэнерго». Здесь предъявлялись высокие требования к аэродинамическому сопротивлению глушителей, которые было необходимо разместить в существующие газоходы станции.

Для снижения шума газовых трактов котлов ст. № 6, 7 ГЭС-1 филиала ОАО «Мосэнерго» МЭИ разработал целую систему шумоглушения. Система шумоглушения состоит из следующих элементов: пластинчатого глушителя, облицованных звукопоглощающим материалом поворотов газовых трактов, разделительной звукопоглощающей перегородки и пандуса. Наличие разделительной звукопоглощающей перегородки, пандуса и звукопоглощающей облицовки поворотов газоходов котлов, помимо снижения уровней шума, способствует снижению аэродинамического сопротивления газовых трактов энергетических котлов ст. № 6, 7 в результате исключения сталкивания потоков дымовых газов в месте их соединения, организации более плавных поворотов дымовых газов в газовых трактах. Аэродинамические измерения показали, что суммарное аэродинамическое сопротивление газовых трактов котлов за дымососами за счет установки системы шумоглушения практически не увеличилось. Общий вес системы шумоглушения составил около 2,23 т.

Опыт снижения уровня шума от воздухозаборов дутьевых вентиляторов котлов дан в . В статье рассмотрены примеры снижения шума воздухозаборов котлов глушителями конструкции МЭИ. Здесь приведены глушители для воздухозабора дутьевого вентилятора ВДН-25х2К котла БКЗ-420-140 НГМ ст. № 10 ТЭЦ-12 ОАО «Мосэнерго» и водогрейных котлов через подземные шахты (на примере котлов

ПТВМ-120 РТС «Южное Бутово») и через каналы, расположенные в стене здания котельной (на примере котлов ПТВМ-30 РТС «Солнцево»). Первые два случая компоновки воздуховодов являются довольно типичными для энергетических и водогрейных котлов, а особенностью третьего случая является отсутствие участков, на которых может быть установлен глушитель и высокие скорости потока воздуха в каналах.

Разработаны и внедрены в 2009 г. меры по снижению шума с помощью звукопоглощающих экранов от четырех трасформаторов связи марки ТЦ ТН-63000/110 ТЭЦ-16 ОАО «Мосэнерго». Звукопоглощающие экраны устанавливаются на расстоянии 3 м от трансформаторов. Высота каждого звукопоглощающего экрана - 4,5 м, а длина изменяется от 8 до 11 м. Звукопоглощающий экран состоит из отдельных панелей, установленных в специальные стойки. В качестве панелей экранов применяются стальные панели со звукопоглощающей облицовкой. Панель с лицевой стороны закрывается гофрированным металлическим листом, а со стороны трансформаторов - перфорированным металлическим листом с коэффициентом перфорации 25 %. Внутри панелей экранов находится негорючий, негигроскопичный звукопоглощающий материал.

Результаты испытаний показали, что уровни звукового давления после установки экрана снизились в контрольных точках до 10-12 дБ.

В настоящее время разработаны проекты по снижению шума от градирен и трансформаторов ТЭЦ-23 и от градирен ТЭЦ-16 ОАО «Мосэнерго» с помощью экранов.

Продолжалось активное внедрение глушителей шума МЭИ для водогрейных котлов . Только за последние три года установлены глушители на котлах ПТВМ-50, ПТВМ-60, ПТВМ-100 и ПТВМ-120 на РТС «Рублёво», «Строгино», «Кожухово», «Волхонка-ЗИЛ», «Бирюлёво», «Химки-Ховрино», «Красный Строитель», «Чертаново», «Тушино-1», «Тушино-2», «Тушино-5», «Новомосковская», «Бабушкинская-1», «Бабушкинская-2», «Красная Пресня», КТС-11, КТС-18, КТС-24 г. Москвы и др.

Испытания всех установленных глушителей показали высокую акустическую эффективность и надёжность, что подтверждается актами о внедрении. В настоящее время эксплуатируются более 200 глушителей.

Внедрение глушителей МЭИ продолжается.

В 2009 г. заключено соглашение в области поставки комплексных решений для снижения шумового воздействия от энергетического оборудования между МЭИ и Центральным ремонтным заводом (ЦРМЗ г. Москва). Это позволит более широко внедрять разработки МЭИ на объектах энергетики страны. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный комплекс глушителей МЭИ для снижения шума от различного энергетического оборудования показал необходимую акустическую эффективность и учитывает специфику работы на объектах энергетики. Глушители прошли длительное эксплуатационное апробирование.

Рассмотренный опыт их применения позволяет рекомендовать глушители МЭИ для широкого использования на объектах энергетики страны.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-01. М.: Минздрав России, 2001.

2. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980. - 120 с.

3. Борьба с шумом на производстве / под ред. Е.Я. Юдина. М.: Машиностроение. 1985. - 400 с.

4. Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования. М.: Издательство МЭИ. 2005. - 232 с.

5. Тупов В.Б. Шумовое воздействие энергетических объектов на окружающую среду и методы его снижения. В справочнике: «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника» / под общ.ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина, Издательство МЭИ, 2004. Т. 4. С. 594-598.

6. Тупов В.Б. Шум от энергетического оборудования и способы его снижения. В учебном пособии: «Экология энергетики». М.: Издательство МЭИ, 2003. С. 365-369.

7. Тупов В.Б. Снижение уровня шума от энергетического оборудования. Современные природоохранные технологии в электроэнергетике: Информационный сборник / под общ ред. В.Я. Путилова. М.: Издательский дом МЭИ, 2007, С.251-265.

8. Марченко М.Е., Пермяков А.Б. Современные системы шумоглушения при сбросах больших потоков пара в атмосферу // Теплоэнергетика. 2007. №6. С. 34-37.

9. Лукащук В.Н. Шум при продувках пароперегревателей и разработка мероприятий по снижению его влияния на окружающую среду: дисс... канд. тех. наук: 05.14.14. М., 1988. 145 с.

10. Яблоник Л.Р. Шумозащитные конструкции турбинного и котельного оборудования: теория и расчет: дисс. ... док. тех. наук. СПб., 2004. 398 с.

11. Глушитель шума выброса пара (варианты): Патент

на полезную модель 51673 РФ. Заявка №2005132019. Заявл. 18.10.2005 / В.Б. Тупов, Д.В. Чугунков. - 4 с: ил.

12. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Глушитель шума выброса пара // Электрические станции. 2006. №8. С. 41-45.

13. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Использование глушителей шума при сбросах пара в атмосферу/УЛовое в российской электроэнергетике. 2007. №12. С.41-49

14. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Глушители шума на сбросах пара энергетических котлов// Теплоэнергетика. 2009. №8. С.34-37.

15. Тупов В.Б., Чугунков Д.В., Семин С.А. Снижение шума от выхлопных трактов газотурбинных установок с котлами-утилизаторами // Теплоэнергетика. 2009. № 1. С. 24-27.

16. Тупов В.Б., Краснов В.И. Опыт снижение уровня шума от воздухозаборов дутьевых вентиляторов котлов// Теплоэнергетика. 2005. №5. С. 24-27

17. Tupov V.B. Noise problem from power stations in Moscow// 9th International Congress on Sound and Vibration Orlando, Florida, USA, 8-11, July 2002.P. 488-496.

18. Tupov V.B. Noise reduction from blow fans of hot-water boilers//ll th International Congress on Sound and Vibration, St.Petersburg, 5-8 July 2004. P. 2405-2410.

19. Тупов В.Б. Способы снижения шума от водогрейных котлов РТС// Теплоэнергетика. № 1. 1993. С. 45-48.

20. Tupov V.B. Noise problem from power stations in Moscow// 9th International Congress on Sound and Vibration, Orlando, Florida, USA, 8-11, July 2002. P. 488^96.

21. Ломакин Б.В., Тупов В.Б. Опыт снижения шума на прилегающей к ТЭЦ-26 территории // Электрические станции. 2004. №3. С. 30-32.

22. Тупов В.Б., Краснов В.И. Проблемы снижения шума от энергетических объектов при расширении и модернизации// I специализированная тематическая выставка «Экология в энергетике-2004»: Сб. докл. Москва, ВВЦ, 26-29 октября 2004 г. М., 2004. С. 152-154.

23. Тупов В.Б. Опыт снижения шума энергетических установок/Я1 Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия», 17-19 марта 2009 г. Санкт-Петербург., С. 190-199.

14. Защита от вибраций

Допустимый уровень звука А (шум) от оборудования, установленного в теплопунктах или насосных

Согласно PN-87/8-02151/02 п. 3, уровень звука А (шум) от насосов или запорной арматуры, измеренный на расстоянии 1 м от оборудования, не должен превышать 65 дБ.

В книге “Технические условия строительства и приемки газовой или жидкотопливной котельной”, выпущенной Польской корпорацией санитарной, отопительной, газовой техники и кондиционирования (издание ІІ), приводятся допустимые значения уровней звука:

для котлов мощностью 30-120 кВт с атмосферными горелками – ниже 65 дБ (А);

для котлов мощностью 30-120 кВт с вентиляторными горелками – ниже 85 дБ (А);

для котлов мощностью более 120 кВт – не выше 85 дБ (А).

При установке котла мощностью менее 30 кВт в помещении отдельной кухни, уровень звука не должен превышать 51 дБ (А), а в кухне, совмещенной с другим помещением – 45 дБ (А). Источники, на основании которых приводятся указанные величины, авторам не известны. Предположительно их цитируют из инструкций, изданных

в западных странах.

В связи с тем, что польские нормы не содержат указаний относительно значений уровня звука, источником которого является котельная, запаздывая с изменениями на теплотехническом рынке, авторы ссылаются на немецкие указания VDI 2715 относительно понижения шума отопительного оборудования. Эти указания комплексно охватывают проблемы шума, создаваемого котельной.

Несмотря на очень строгие ограничения (даже ниже 25 дБ (А)) к шуму, производимому котельной (как к уровню звука, излучаемого в окружающую среду, так и к уровню звука, проникающего в прилегающие помещения), допустимый уровень звука в самом помещении котельной зависит от номинальной мощности котла и установленной горелки. Для котлов с вентиляторными горелками его значение можно определить по формуле:

Минимальные значения индекса изоляции воздушного шума перекрытием между котельной

и жилыми помещениями

Значение индекса изоляции воздушного шума перекрытием (с учетом всех путей косвенной звукопередачи) между помещением котельной и помещениями квартиры, в соответствии с нормами PN-B-02151-3 от 1999 г., не может быть меньше R’A1 = 55 дБ. Значение индекса приведенного уровня ударного шума, проникающего от пола котельной в квартиры, не должно превышать L’n.w = 58 дБ.

14.4. Шум, создаваемый группой “котел – горелка”

14.4.1. Влияние мощности котла на уровень излучаемого шума

На рис. 14.4 показаны корректированные уровни звука в дБ (А) для котлов различной мощности с вентиляторными горелками. На графике показаны кривые изменения уровня звука по октавным полосам в зависимости от мощности котла. Представленные характеристики получены опытным путем, в результате многочисленных экспериментов с котельными установками. Конечно, могут случаться отклонения, и их нужно учитывать при проектировании защиты от шума. Приведены данные фирмы RAICHLE.

14. Защита от вибраций

	давлениязвуковогоУровень	Мощность
			звукового
			давления, дБ (A)

Рис. 14.4. Распределение уровня звукового давления по октавным полосам для группы “котел – вентиляторная горелка”

различной мощности

14.4.2. Уровень звука котлов различного типа

В настоящее время все чаще применяются котлы с вентиляторными горелками. В пользу такого решения говорит много факторов, но, как правило, решающим оказывается более высокий КПД. Кроме ряда преимуществ, группа “котел – вентиляторная горелка” имеет и недостаток – повышенный уровень шума. Основным источником шума вентиляторной горелки являются завихрения, возникающие в перекачиваемом газе. Интенсивность этого звука прямо пропорциональна средней скорости лопастей в степени, величина которой находится в пределах <5, 6>. Интенсивность звука примерно одинаковая как на всасывании, так и на нагнетании вентилятора.

Согласно , уровень звуковой мощности для вентиляторов, определенный в полупространстве, можно ориентировочно рассчитать по формуле:

14. Защита от вибраций

При известной мощности W двигателя вентилятора (кВт), можно использовать следующие формулы:

L N = 85 + 10logW + 10log∆p
L N = 125 + 20logW – 10log

Для определения точных значений уровня звуковой мощности в зависимости от типа вентилятора и условий его работы можно использовать указания VDI 2081.

Уровни звуковой мощности, производимой вентилятором в зависимости от расходаи разности давлений

∆p , рассчитанные по формуле , представлены на рис. 14.5.

Рис. 14.5. Зависимость звуковой мощностиL N вентилятора от объемного расходаи разности давлений∆p

Как видно из графика, звуковая мощность L N прямо пропорциональна объемному расходупри определенной разности давлений∆p . Для сравнения на рис. 14.6 показан уровень звука А только для вентиляторных горелок различной мощности. Максимальные значения уровня звука для данной мощности котла колебаются в диапазоне частот от 500 до 2000 Гц. Сравнение графиков на рис. 14.4 и 14.6 позволяет сделать вывод о том, что уровень звука группы “котел – горелка” ненамного выше уровня звука одной вентиляторной горелки. Максимальные значения уровня звука группы “котел – горелка” отмечаются в диапазоне более низких частот 63-500 Гц. В этом случае имеем дело с низкочастотным шумом.

Упрощенно можно утверждать, что котел влияет на структуру и уровень звука, производимого вентиляторной горелкой, только качественно, но не количественно.

14. Защита от вибраций

Проведенные авторами исследования показали, что значения звука для котлов малой мощности, как с вентиляторными, так и с атмосферными горелками, практически одинаковые. Разница в излучении шума отмечалась для котлов мощностью выше 100 кВт. Повышение уровня звукового давления связано с ростом производительности вентилятора.

На рис. 14.6 показан уровень звуковой мощности А для вентиляторных горелок в зависимости от мощности котла.

Рис. 14.6. Уровень звуковой мощности А для вентиляторных горелок в зависимости от мощности котла

14.5. Акустическая модель отопительной установки

Изучение путей распространения упругих волн необходимо начать с анализа главного акустического механизма, связанного с отдельными элементами отопительной установки. Сначала нужно локализовать источники, которые генерируют колебания и шум. В отопительных установках – это группа “котел – горелка”, насосы и запорная арматура. Первоначально нужно оценить уровень генерируемого шума. Несмотря на то, что каждое из этих устройств может соответствовать требованиям действующих в этой области норм, суммарное воздействие шума от всего оборудования часто превышает допустимые значения для смежных помещений или окружающей среды.

Следующий этап – определение путей передачи звука. В отопительных установках существует несколько основных путей распространения звука. К ним относятся трубопроводы вместе с теплоносителем (преимущественно водой), дымоходы, вентиляционные каналы и отдельные устройства, которые через точки соприкосновения или крепления участвуют в распространении шума.

Последним этапом является локализация зон, излучающих звук. В результате такого анализа разработана причинно-следственная цепь генерации и распространения шума, представленная на рис. 14.7.

14. Защита от вибраций

Рис. 14. 7. Причинно-следственная цепь генерации и распространения шума

Шум, который возникает в одном из источников, распространяется дальше в виде колебаний частиц среды, с которой данный источник контактирует. В отопительной установке источники, генерирующие упругие волны, контактируют, в большинстве случаев, с веществом во всех физических состояниях – воздухом, жидкостью и твердым телом. Поэтому распространение возникающих колебаний необходимо рассматривать для всех этих трех категорий.

Общая модель отопительной установки представлена на рис. 14.8. Она разделена на динамические факторы, которые активно участвуют в процессе генерации упругих колебаний, и статические факторы, которые распространяют вибрацию и шумы. Динамические факторы – это главные источники шума, перечисленные выше: группа “котел – горелка”, насосы и запорная арматура.

К статическим факторам относятся трубопроводы систем отопления, вентиляционные каналы, дымоходы, корпуса и кожухи оборудования, перегородки и, конечно, конструкция дома в целом.

В зависимости от того, в какой среде происходит генерация или распространение шума, он и носит соответствующее название: воздушные шумы, шумы, распространяющиеся в воде, ударные шумы. Как показано на рис.14.8, не все источники создают упругие волны во всех трех категориях, как и не каждая среда играет ключевую роль в распространении шума от данного источника. Целью выделения факторов шума является идентификация доминирующих источников, путей передачи и излучающих поверхностей.

Конечным эффектом вибрации оборудования являются звуки (шумы), которые распространяются в воздушном пространстве и могут также побуждать вибрацию (колебания) перегородок и других строительных конструкций, находящиеся в окружающей среде.

14. Защита от вибраций

	Вентиляци-
			оборудования
			Конструкции
	Дымоходы
			Трубопроводы
	Перегородки		отопления
		Запорная
		арматура
	Статические	Динамические	Статические
	факторы шума	факторы шума	факторы шума

звук, распространяющийся в воздухе

звук, распространяющийся в жидкостизвук ударный

Рис. 14.8. Акустическая модель котельной и системы отопления

Источники шума

Шум при перемещении газов (продуктов сгорания, воздуха) возникает вследствие турбулентных явлений, ударов или пульсаций. Турбулентность является механизмом генерации шума, который может принимать различные формы. Например, может состоять из простых фоновых составляющих, связанных в основном с истечением газов из отверстий, или иметь широкополосный спектр при протекании их по каналам с острыми кромками, с запорными элементами или другими местными сопротивлениями.

Поток с большой скоростью, например на концах лопастей вентилятора или сопла, создает завихрения, способствующие возникновению шума в широком звуковом диапазоне. Его уровень и спектр зависят от скорости потока, вязкости среды и геометрии сопла.

Жидкость, как и воздух, генерирует шум вследствие турбулентности, пульсаций и ударов. Перечисленные выше принципы относятся и к жидкости. Кроме того, в ней может возникать явление кавитации, когда статическое давление опускается ниже давления насыщения пара. Возникновение кавитации – явление, характерное для запорной арматуры и насосов. В зоне падения давления ниже давления насыщения пара появляются кавитационные пузырьки пара. Во время повторного сжатия пузырьки лопаются, создавая зоны значительного повышения давления. В связи с тем, что повторное сжатие (компрессия) часто происходит в пристенном слое потока, кавитация является причиной эрозии. Кавитация генерирует шум обширного диапазона.

Удар является причиной структурного (ударного) шума в трубопроводах системы отопления. Наиболее важными параметрами, влияющими на возникновение ударного шума, являются масса и скорость частиц, которые сталкиваются, и продолжительность удара. Частотный анализ удара показывает, что высокие частоты преобладают над широкополосным шумом в связи с короткой продолжительностью самого удара.

14. Защита от вибраций
Каждый источник звука имеет определенную характеристику, специфический путь распространения и опреде-
ленное возбуждение излучающей поверхности. В современных котельных основным источником шума является
группа “котел – горелка” (особенно вентиляторная горелка). На рис. 14.9 показана котельная, в которой главным
источником шума является группа “котел – горелка”, пути распространения и методы снижения шума.
			звук, распространяющийся
			в воздухе
Шумоглушитель на			звук, распространяющийся
вытяжной вентрешетке			в жидкости
			звук ударный
крепление	Группа "котел – горелка"
	как источник
	колебаний и шума
			Шумоглушитель
			на приточной
Шумоглушитель			вентрешетке
на дымоходе
	компенсатор	Виброоснование
Рис. 14.9. Пути распространения и методы снижения шума от группы “котел-горелка”

Группа “котел – горелка” генерирует звук всех ранее перечисленных категорий. Пути распространения звука тоже разные: движущаяся жидкость, точки крепления, дымоходы, облицовка и кожухи оборудования. Общая звуковая мощность, излучаемая группой “котел – горелка”, – это сумма всех вышеперечисленных составляющих.

14.6. Снижение уровня шума в воздушном пространстве

В воздушное пространство шум проникает через приточные и вытяжные отверстия. По своей природе шум имеет направление, а наибольшая его интенсивность наблюдается вдоль оси канала. Отсюда следует вывод, что

в отверстии направление шума следует изменить, например с помощью экрана, или в отверстии или канале установить шумоглушитель.

Излучение шума с поверхностей оборудования зависит от размера, формы, упругости, массы и звукопоглощающих свойств поверхности. Поэтому желательно, чтобы оборудование имело компактную конструкцию, так как незначительные размеры, большая жесткость и масса уменьшают излучение шума.

14. Защита от вибраций

Шум, распространяющийся в воздушном пространстве, можно ограничить с помощью:

звукоизолирующих кожухов;

акустических экранов;

шумоглушителей;

звукопоглощающих покрытий.

Звукоизолирующий кожух

Под понятием кожух подразумевается оболочка, внутри которой находится источник шума (рис.14.10). Звукоизолирующий кожух представляет собой пассивное средство, ограничивающее распространение шума. Часто это единственная возможность снижения уровня шума от активных акустических источников – движущихся механизмов или их частей. Особенность кожуха состоит в том, что уровень шума снижается уже в непосредственной близости от источника. Это позволяет защитить также рабочие места, расположенные вблизи источника шума.

Кожух изготавливают преимущественно из тонколистовой стали. Для улучшения звукоизолирующих свойств его покрывают изнутри слоем пористого звукопоглощающего материала. Толщина слоя такого материала зависит от наиболее низкой частоты звука.

Уменьшение передачи ударного шума от источника к кожуху происходит за счет применения материалов, амортизирующих колебания в узлах крепления.

источник

Звукоизоляционный материал

Звукопоглощающий материал

Шумоглушитель на

вентиляционном отверстии

Виброоснование

Рис. 14.10. Разрез звукоизолирующего кожуха и пример звукоизолирующего кожуха горелки котла Vitoplex

Принципы проектирования оболочек вокруг источников звука:

плотная изоляция источника звука; даже небольшие щели или отверстия необходимо закрыть;

использование металла в качестве звукоизоляционного материала с внешней стороны кожуха;

применение звукопоглощающего материала внутри кожуха;

использование шумоглушителей в вентиляционных отверстиях, отверстиях для прохода кабелей, труб и т. п.;

отсутствие жестких соединений между оборудованием и кожухом, уменьшение количества точек крепления.

14. Защита от вибраций

Мерой эффективности звукоизолирующего кожуха является величина звукоизолирующей способности кожуха D кож – разность между средним уровнем звукового давления во всех точках измерения при работающем механизме или оборудовании без кожухаL m1 (дБ) и средним значением уровня звукового давления в тех же точках при работающем механизме, но уже со звукоизолирующим кожухомL m2 (дБ) на среднегеометрических частотах октавных полос от 63 до 8000 Гц. Значение звукоизолирующей способности кожухаD кож в дБ определяется по формуле:

D кож= L m1– L m2[дБ]

Изучая акустическую эффективность кожуха, не нужно смешивать понятия звукоизолирующей способности кожуха и удельной звукоизолирующей способности перегородки R w , определяемой акустическими свойствами элементов, из которых она изготовлена.

Экраны можно устанавливать возле небольших елементов оборудования с высоким уровнем излучения шума. Эффективность их значительно ниже эффективности звукоизолирующих кожухов и зависит от направления и расстояния от источника шума. Вместе с тем экраны могут быть полезны для снижения шума в ограниченных зонах, например на рабочем месте оператора.

Эффективность экранов ограничена частотами, при которых высота и длина экрана такие же, как и длина звуковой волны, передаваемой в воздухе, или больше.

Принципы проектирования экранов:

экраны применяются для защиты от шума рабочих мест операторов;

для изготовления экранов используются плотные звукоизоляционные материалы;

экраны со стороны источника шума покрываются звукопоглощающим слоем.

Шумоглушители

Шумоглушители – это элементы, которые препятствуют прохождению звука, передаваемого воздуховодами. Абсорбционные шумоглушители выполняются в виде “пористого канала”. Они часто встроены в кожухи вентиляторов для обеспечения охлаждения двигателей без снижения эффективности звукоизолирующих свойств.

Принципы проектирования шумоглушителей:

использование абсорбционных шумоглушителей для снижения широкополосного шума;

недопущение скорости движущейся среды выше 12 м/сек в абсорбционных глушителях;

применение реактивных шумоглушителей, действующих по принципу отражения для снижения шума на низких частотах;

использование шумоглушителей-расширителей на выходе сжатого воздуха.

Сучасні тенденції розвитку систем охолодження модульного блоку електромеханічної трансмісії

Для охолодження електродвигунів та генераторів модульних блоків трансмісії використовуються рідинні системи охолодження.

Рис. 53. Система охолодження модульного блоку зміни величини та напряму передачі крутного моменту та перетворення енергії електромеханічної трансмісії

На ТЭС и котельных размещается большое количество оборудования, эксплуатация которого связана со значительным шумоизлучением.

К источникам сильного шума относятся:

1. Газотурбинные установки. ГТУ на ТЭС являются одним из самых мощных источников шума за счет шума, происходящего от компрессора, создающих интенсивный (аэродинамический) шум, который распространяется по системе всасывания через воздухозаборную камеру. Средний уровень звука на расстоянии 1м от поверхности газовых турбин составляет примерно 100 дБ, что превышает допустимые нормы для рабочих мест. Нормальная эксплуатация турбин возможна лишь при установке на газовые турбины кожухов.

2. Тяговые машины (вентиляторы и насосы). Аэродинамический шум ТЭМ образуется за счет турбулентных пульсаций при обтекании лопаток агрегата. Пути распространения шума от ТЭМ: от корпусов; от воздухозаборов вентилятора; от устья дымовой трубы, излучающего шум от дымососа. Уровень шума ТЭМ зависит от их типа (центробежный или осевой), от объемного расхода, и полного развиваемого давления. Уровень звуковой мощности осевых дымососов на 10-15 дБ больше, чем у центробежных. Суммарный уровень звуковой мощности составляет 120-123 дБ для центробежных и почти 140 дБ для осевых машин. Уровень шума на расстоянии 1м от корпуса тяговой тепломашины составляет 80-105 дБ.

3. Газораспределительные пункты. На крупных ТЭС располагаются в отдельных зданиях, по нормам проектирования на ТЭС мощностью до 900 мВт сооружаются 1 газораспределительный пункт. ГРП с помощью дроссельных клапанов происходит снижение давления газа в главной магистрали газопровода до необходимого (обусловленных характеристиками горелок). Уровень звука на расстоянии 5м от ГРП составляет 93-96 дБ. Высокие значения уровней шума обуславливают обязательные мероприятия по снижению шума ГРП и газопроводов после него.

4. Трансформаторы. Они являются источником основного шума на открытом распределительном устройстве ТЭС. В трансформаторе шум вызывается магнитострикционными колебаниями пластин к электротехнической стали сердечника. Вентиляторы, предназначенные для охлаждения трансформаторов так же вызывают шум.

5. Градирни. Шум в градирне вызывает свободное падение воды. Излучаемая звуковая мощность приближенно пропорциональна расходу воды и скорости капель воды в момент их падения. Уровень шума на расстоянии 1м составляет 85 дБ. В градирнях, в которых для охлаждения используется вентилятор, поэтому рекомендуется использовать для охлаждения малошумные тихоходные вентиляторы.

6. Сброс пара в атмосферу. При сбросе пара уровень шума вокруг ТЭС повышается на 30-40 дБ. Превышение ночных санитарных норм для жилой территории имеет место в радиусе 3-5 км от станции.

К числу проблем, связанных с воздействием объектов энергетики на окружающую среду и человека, относится шум, производимый энергетическим оборудованием.

Проблема шума актуальна для объектов как большой, так и малой мощности. Требования и меры по ее решению различаются в зависимости от типа энергоустановок и состава оборудования, а также от их локализации.

Наиболее жесткие требования по уровню шума предъявляются к объектам тепло- и электроэнергетики, располагающимся в городской черте, в непосредственной близости от жилых зданий.

В последние годы во многих городах и регионах России происходят структурные изменения в секторе теплоснабжения, характеризующиеся повышением доли децентрализованных источников. В частности, распространение получают автономные мини-котельные, работающие на газовом топливе.

Особенностью автономных источников тепла является их территориальная «привязка» к конечному потребителю. Помимо связанных с этим преимуществ, расположение котельной в непосредственной близости от потребителя тепла (по способу размещения различают отдельно стоящие, пристроенные, встроенные и крышные мини-котельные) означает необходимость принятия специальных мер для контроля и ограничения вредных выбросов и шума.

Так, для крышных котельных (эта разновидность мини-котельных пользуется возрастающей популярностью в больших городах, как наиболее подходящий вариант для использования в условиях плотной городской застройки) допустимый уровень шума составляет 50 дБ.

Источники шума и средства шумоглушения

Различают следующие виды шумов, возникающих при работе котельного оборудования:

• корпусной шум, порождаемый механическими вибрациями теплогенерирующего оборудования;
• воздушный шум, непосредственно создаваемый процессом горения газа. Основными источниками воздушного шума, требующими в ряде случаев использования специального шумоглушительного оборудования, являются горелка котла (если используется вентиляторная горелка) и система отвода дымовых газов.

Конкретный набор необходимых мероприятий по шумоглушению определяется для каждой котельной индивидуально. В некоторых случаях оказывается достаточно правильного подбора и установки котлов, горелок и дымоходов. Если приемлемого уровня шума не удается добиться полностью за счет оптимального проектирования котельной и подбора оборудования, основной источник (источники) шума в котельной оборудуются специальными средствами глушения.

В газовых котельных используются следующие виды шумоглушительного оборудования:

• звукопоглощающие подставки для котлов;
• звукопоглощающие кожухи горелок;
• глушители шума дымовых газов.

Звукопоглощающая подставка препятствует распространению механического шума работающего котла. Конструктивное исполнение подставки для конкретной модели котла соответствует его размерам и массе. Фирмы-производители котлов поставляют их на рынок в качестве дополнительных комплектующих для своих моделей.
Так, например, на российском рынке представлены звукопоглощающие подставки для чугунных и стальных отопительных котлов немецкой фирмы Buderus, выполненные на основе продольных изолирующих скоб из пружинной стали с шумоизолирующим покрытием. Скобы монтируются на стальной раме, конфигурация которой соответствует форме котла.

Шумоизоляция горелок

Уровень шума, производимого газовой горелкой, в первую очередь определяется типом горелки. Различают атмосферные горелки, работающие за счет естественной тяги, и вентиляторные (наддувные) горелки, использующие систему искусственного нагнетания воздуха. Атмосферные горелки работают практически бесшумно; горелки наддувного типа обычно требуют использования звукопоглощающих кожухов. Следует заметить, что вентиляторные горелки преимущественно используются в российских условиях, поскольку они, в отличие от атмосферных, приспособлены к работе при пониженном и непостоянном давлении магистрального газа.

Применение звукопоглощающего кожуха позволяет снизить шум от горелки в среднем на 10–15 дБ. В качестве материала для изготовления кожухов используется пластмасса или сталь с внутренним звукоизолирующим покрытием.

Шумоглушители дымовых газов

Шум выхлопа котельной может создавать значительную акустическую нагрузку на окружающую среду. Если проблема не решается подбором параметров дымохода и котельного оборудования, используются специальные устройства - шумоглушители.

Наибольшим распространением пользуются глушители абсорбционного (диссипативного) типа, также называемые иногда пассивными глушителями. Принцип их действия основан на поглощении звука и превращении энергии звука в тепло. С этой целью в глушителях используются специальные материалы, обладающие высокими звукопоглощающими свойствами. Основной конструкционный материал таких глушителей - нержавеющая сталь, в качестве звукопоглощающего материала используется минеральное волокно. Оптимальной является установка шумоглушителя непосредственно за котлом.

Относительно недавно на рынке шумоглушительной техники появились т.н. глушители активного типа. Это системы, работающие по принципу отслеживания шумового сигнала источника и генерации противоположного по фазе «встречного» сигнала, «уничтожающего» исходный сигнал при наложении.

В состав активного шумоглушителя входят микрофоны, отслеживающие шум источника, микропроцессорное устройство, выполняющее спектральный анализ шума, и громкоговоритель.

Частотные характеристики активного и пассивного шумоглушителей различны. Активный шумоглушитель наиболее эффективен в области низких частот, пассивный - в области высоких частот. Поэтому оптимальные характеристики глушения обеспечивает комбинированное использование глушителей этих двух типов.

Малошумное оборудование

Все известные производители газового котельного оборудования уделяют серьезное внимание проблеме шума, обеспечивая свою продукцию теми или иными средствами его ограничения. Отдельную категорию составляет оборудование со значительно сниженными шумовыми характеристиками, достигаемыми благодаря использованию инновационных технологических разработок фирмы-производителя.

В качестве примера можно назвать котельное оборудование фирмы RENDAMAX. Котлы этой фирмы, работающие по конденсационной технологии, наряду с высоким КПД и повышенной эффективностью топливоиспользования, отличаются оптимальными массогабаритными и шумовыми характеристиками. Котлы RENDAMAX укомплектованы бесшумной горелкой предварительного смешения Premix.

Пониженные шумовые характеристики являются существенным рыночным преимуществом модели газового котла или газовой горелки.