摘 要:針對城市電廠變壓器的噪聲污染，以北京太陽宮燃氣熱電冷聯供工程中應用的變壓器噪聲控制為例，通過分析研究變壓器聲源不同的頻譜特性，并根據廠界噪聲控制目標計算聲源的超標貢獻量和設計降噪量，開發設計了變壓器降噪隔吸聲屏障，針對變壓器的低頻噪聲，設計特殊的隔吸聲結構，并成功應用于工程實踐，取得了理想效果。

關鍵詞:變壓器;環境噪聲污染;低頻噪聲;隔吸聲屏障

1 項目概況

變壓器作為發電廠的重要設備，在發電和輸變電過程中發揮著核心作用。但變壓器噪聲對周圍聲環境影響很大，由于眾多因素的制約，其噪聲控制也是該類企業環境達標的一個難點。

北京太陽宮燃氣熱電冷聯供工程地址位于東北三、四環之間的太陽宮鄉太陽宮北村附近。項目為2008年北京奧運項目的配套工程，為奧林匹克公園及周邊地區提供冬季采暖和夏季制冷負荷。工程建設一套700MW級“二拖一”燃氣蒸汽聯合循環機組，安裝2臺F級燃氣輪發電機和1臺蒸汽輪發電機。機組配置有2臺燃機主變壓器、1臺汽機主變壓器、2臺高壓廠變壓器和1臺備用變壓器，根據廠區的總平面布置設計，6臺變壓器布置在廠區的東北側。

根據太陽宮電廠廠區平面布置設計，6臺變壓器布置在廠區北側位置，為盡可能減少變壓器噪聲對廠界的影響，特將GIS樓和網絡繼電器樓布置在變壓器外側，廠界外為高壓線走廊。

該工程建設在城市中心區域，并要求達到一類環境噪聲的標準。作為太陽宮電廠降噪設計重要聲源之一的變壓器噪聲控制成功與否，直接關系到電廠的整體噪聲達標和工程驗收。設計要求為變壓器采取降噪措施并考慮廠內其它聲源的影響后，法定廠界達到《工業企業廠界噪聲標準》（GB12348-90）中的I類標準限值，即晝間低于55dB(A)、夜間低于45dB(A)。

2 噪聲源分析

根據噪聲產生的機理將變壓器聲源分成如下幾部分：

（1）變壓器機體的電磁噪聲

變壓器電磁噪聲產生的機理為：變壓器主要由鐵芯、繞組、油箱、高低壓套管、冷卻風機等組成。變壓器運行時，電機的定子與轉子在磁通的作用下產生的一個不平衡的電磁力，由基波磁通引起的定子鐵心的磁致伸縮而振動產生電磁噪聲，主要表現為運行中發出的“嗡嗡”聲。變壓器電磁噪聲的基頻為供電頻率的2倍（即100Hz），除基頻外，還有高次諧波的噪聲成分。變壓器電磁噪聲的大小與變壓器的功率有關，功率越大，電磁噪聲越高。

（2）冷卻風扇的風機噪聲

這部分噪聲主要由旋轉噪聲和渦流噪聲組成。旋轉的空氣動力機械在旋轉時與空氣相互作用而連續產生壓力脈動，從而輻射噪聲。氣流流經障礙物時，由于空氣粘滯摩擦力的影響，具有一定速度的氣流與障礙物后相對靜止的氣體相互作用，在障礙物下游區形成帶有渦流的氣流，當渦流氣流中壓強脈動含有可聽聲頻成分，則輻射出渦流噪聲。

上述噪聲成分中主要以變壓器機體產生的電磁噪聲為主，其次為冷卻風扇產生的空氣動力性噪聲。根據變壓器廠家提供的數據，變壓器機體外2米處噪聲值為75dB(A)。由于進行噪聲控制設計時，機組還沒有建設完成，只參考了變壓器制造廠家生產的同類型同機組功率的變壓器在秦皇島某已投運電廠的噪聲輻射情況。測得變壓器機體外3米處噪聲值為75.9dB(A)，冷卻風扇正對設備

旁7米處噪聲值為73.7dB(A)。

3 噪聲治理方案設計

為了確保項目一次達標驗收成功，首先考慮傳統、成熟可靠的并經過實踐證明成功的技術，并根據項目的特點有針對性地進行技術創新。

本方案設計采用的是傳統的隔聲、吸聲和消聲降噪技術，其中以隔聲為主。

根據變壓器制作廠家的進度要求，從變壓器本體采取降噪措施已不可能，只能在傳播途徑上采取措施，根據以往工程經驗結合變壓器的其他相關要求，可在變壓器周圍設置有效高度的隔吸聲屏障。

（1）聲屏障的布置設計

經過聲學計算，變壓器的聲屏障高度為11米。1#主變、高壓廠變和備用變設四周封閉的隔吸聲屏障；2#主變、高壓廠變設四周封閉的隔吸聲屏障；汽機主變設四周封閉的隔吸聲屏障。

（2）聲屏障的隔聲設計

變壓器最主要的聲源是變壓器機體的噪聲和冷卻風扇噪聲，這兩種聲源發出的噪聲都以中低頻為主，采用傳統的隔聲治理是最合理的降噪措施。

聲屏障的隔聲主體采用100mm的巖棉夾芯板，根據某制造單位提供的檢測結果。

（3）聲屏障的吸聲設計

穿孔板共振吸聲結構可以看作由質量和彈簧組成的一個共振系統。入射聲波的頻率和系統的共振頻率一致時，穿孔板頸的空氣產生激烈振動摩擦，加強吸收效應，如果在穿孔板后放置多孔材料增加聲阻，會使結構吸收頻帶加寬。屏障面向聲源的一側采用阻抗復合吸聲結構（該結構在四川某電廠變壓器聲屏障和國家電網公司某換流站平波電抗器的降噪中成功使用），聲屏障阻抗復合結構經過中科院聲學所檢測，在中低頻段有良好的吸聲系數。

（4）聲屏障的通風散熱設計

消聲器是既能使噪聲得到有效衰減又能保證氣流正常通過的一種設備。為了更好地滿足通風散熱要求，在屏障下部正對變壓器機體位置設置一定面積的進風口，在進風口設置消聲器，消聲器的消聲量和屏障的降噪量相匹配。

（5）日常維護、巡檢和大修

在每個隔聲圍擋的側面設置兩樘可供人員進出的隔聲門，在1#和2#主變隔聲屏障之間，2#和汽機主變隔聲屏障之間各設置一樘隔聲門，用于運行和巡檢人員的出入。

屏障局部設計為可拆式，在變壓器大修時可將聲屏障的某一側全部拆除，以滿足變壓器檢修時的吊裝運輸要求。

4 治理效果

項目完工后，對變壓器降噪裝置進行了噪聲實測，測試結果（見下表）表明，治理效果基本達到了設計目標。

北京太陽宮熱電冷聯供工程竣工后，北京市環境監測中心站對此工程進行了驗收測試，并通過了環保驗收。驗收結果表明，太陽宮電廠廠界噪聲值均滿足《工業企業廠界噪聲標準》（GB12348-90）中的I類標準，即晝間不高于55dB(A)、夜間不高于45dB(A)標準限值要求。這項開發技術對于城區內電廠變壓站噪聲的綜合治理，開辟了一條切實可行之路。

參考文獻：

[1] 馬大猷.噪聲與振動控制工程手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2] 呂玉恒,王庭佛.噪聲與振動控制設備及材料選用手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

[4] 劉霽帆，等.隔振設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1986.

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