汽轮机组噪声特性分析与治理

刘睿迪　王健　刘欢　刘旭旭　朱斌

摘 要： 文章对某公司的汽轮机组噪声进行分析，根据所测噪声信号，对其频谱加以分析，判断产生噪声的主要频率。同时对现场的噪声声源和传播路径进行检测分析，并从吸声和隔声两个方面阐述阻断声音传播的噪声治理方案，使降噪达到理想效果。结果证明，此方案是一套有效的控制措施，降噪效果显著，完全满足国家技术标准的要求，为其他汽轮机组的噪声处理提供参考。

关键词： 汽轮机 噪声特性 降低噪声

1.现状分析

某厂为了处理污水启动此项工程，但是在运行中发现随着锅炉流量、压力、温度等参数的提高，排汽噪声也大大增加，汽轮机的噪声远远超过《工业企业噪声控制设计规范》规定的生产车间及作业场所低于90dB的指标，成为厂内最大的噪声源。

对汽轮机的运行状态监测，能够对潜在故障进行早期检测和预报。在对汽轮机运行状态进行实时监测时，一般是通过振动信号检测汽轮机的早期故障。由于各种复杂因素的影响，振动信号中一般都含有大量噪声，因此在进行故障分析之前必须进行信号消噪处理。

汽轮机组在结构上具有层次性。可根据机组的层次结构对机组实施状态综合评价。在建立起机组状态评价的层次结构模型后，机组的状态评价过程由部件级到子子系统级再到子系统级，然后是机组级。整个机组的状态评价过程是从“部件级”开始的，完成“部件级”评价后，进入“子子系统级”评价；完成所有的“子子系统级”评价后，进入“子系统级”评价；完成全部的“子系统级”评价后，进入“机组级”状态评价。利用机组的层次结构模型可实现对机组状态的准确评价。在对任何一个级别进行状态评价时，都要借助适当的评价数学模型，下面对典型的评价模型进行论述。

2.噪声测量和分析

两汽轮机组在机房内轮换工作，对工作状态下的汽轮机组进行测量，用噪声测试仪测量距离机器测点为1米的多次平均声压值。操作室和工人休息室距离汽轮机组约6米，室内设有电话，经过测量室内噪声声压级为81dB。《工业企业厂区各类地点噪声标准》规定，生产车间及作业场所噪声限制值为90dB，高噪声车间设置的值班室、观察室、休息室有电话通讯要求时噪声限制值为70dB。车间内噪声声压级平均值达到109dB，最大值达到116dB，已经远远超出标准要求。

对采集的噪声信号进行频谱分析，汽轮机组的噪声频带很宽，包括低、中、高频，各频率的声压级都很高，中低频部分，声压级上下变化不大，大体保持在85至90dB之间，高频部分变化较大，声压级最大值已经接近120dB。选用A计权声压级对汽轮机组的噪声进行评价。A计权声压级是噪声控制工程中常用的评价方法，能够比较确切地反映人耳声音强度和频率的听力感受，用于不随时间而起伏变化的连续稳态噪声。通过修正A计权系数，低频部分平均声压级接近85dB，中频部分平均声压级接近90dB，高频部分平均声压级接近120dB，从而得出噪声的主要成分是中高频部分。

3.吸声隔声结构选定及隔声量计算

消噪的方法主要有硬件滤波和软件滤波两种方法。硬件滤波主要是设计一些滤波器电路，以滤除信号中的噪声频率成分，软件滤波是在程序中设计一些数字滤波器，通常都是基于Fourier变换原理的一些方法，如FFT分析，倒谱分析，短时Fourier分析，Wigner分布，等等。在汽轮机振动的各种早期故障表现在振动信号中，很大一部分是非稳态的或突的弱信号，无论是采用硬件滤波还是采用基于Fourier变换的软件滤波方法，其结果必然是在降低噪声的同时展宽波形，平滑甚至可能抹去信号中包含故障特征的弱突变信息。

软件消噪的另一种方法是利用信号的小波分解或小波包分解的非线性降噪。小波分解消噪法是通过浮动阈值将大部分噪声及接近噪声强度的小波系数均视为零而舍去，其效果类似于将信号原有的能量压缩或集中到少数几个大振幅的小波系数上。小波包分解消噪法则是对小波分解中所得到的高频部分再继续细分为一些子频带，并且每个子频带提取各自的阈值，因此具有更精细的消噪能力。在用一维小波进行信号的消噪处理中，最重要的就是阈值选取的原则和阈值量化的标准。对于消噪阈值的选取，笔者提出一种以小波包能量为基础，以原始信号与降噪后信号之间的均方误差（MSE）极小化为目标的基于小波包的降噪算法，并与传统的Donoho的硬阈值降噪算法加以比较。

罩板和阻尼层通常存在隔声罩的外部，为了达到理想的降噪效果，我们没有使用普通的罩板加阻尼层的结构，而是把这—层换成专利技术，阻尼隔声板，其优点是在达到同等隔声量的情况下，阻尼隔声板比普通的结构，如钢板加阻尼漆的重量要轻，价格也便宜。

4.治理后效果

在噪声治理过后，降噪效果非常明显，经过在厂内实地测量，汽轮机房内平均声压级降到79.9dB，符合工业噪声标准。隔声罩内噪声得到有效控制，平均声压级100dB。控制室噪声平均声压级下降到69dB，均达到《工业企业噪声控制设计规范》的要求。

参考文献：

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[2]符俊杰，韩宝坤，鲍怀谦，丁晓.选煤厂溜槽的减振降噪方法研究[J].矿山机械，2010，8（4）：31-34.