冷却塔的噪声特性与控制*

刘欢　王健　李金凤　童炳善　侯勇　段家鑫　周勃

(1.沈阳化工大学　沈阳 110142；　2.沈阳工业大学　沈阳 110870)



冷却塔的噪声特性与控制*

刘欢1王健1李金凤1童炳善1侯勇1段家鑫1周勃2

(1.沈阳化工大学沈阳 110142；2.沈阳工业大学沈阳 110870)

摘要以某小区冷却塔的噪声治理为例，通过对其噪声数据的测量，详细分析了冷却塔噪声的主要来源和特性，并从消声、吸声、隔声等方面阐述了一种实用的控制措施。结果表明，此方案不仅降噪效果明显，而且能够完全满足设备所需通风量和温度的要求，在工程实际过程中取得了良好的降噪效果。

关键词冷却塔噪声控制消声器

0引言

某工程位于沈阳市某小区，现有16栋高层住宅、近2 000 m2的高品位社区商业中心以及绿地景观等相应配套设施。该园区内部有两座冷却塔，冷却塔在正常运行过程中，产生较高的噪声，影响附近居民正常休息。该冷却塔为逆流式，逆流式冷却塔具有结构简单、价格低廉、制冷效果好等优点，而冷却塔设备运行时产生的风机噪声、落水噪声和结构性噪声对周围环境造成较大影响。

本文通过对冷却塔周围测点的噪声进行实测，然后分析冷却塔周围测点噪声频率特性，通过分析的结果，找出主要的噪声源，采用有效控制措施，提出了消声、吸声和隔声三种方法相结合的噪声控制方案，降噪效果显著[1]。

1噪声源特性分析

大楼前的空地上有两台逆流式冷却塔，风量为5 000 m3/min，扬程7 m，电机的功率24 kW[2]。

为了达到噪声最优控制的效果，测量装置包括分辨率达到0.1 dB的台湾生产的高精度TES-1350A声级计，还有宽频线性频率可以达到4.2～22.4 kHz的丹麦生产的B&K 2250高精度噪声频谱分析仪

对冷却塔风机的导流口，及周围的噪声进行实测。

两台冷却塔分别用字母A和字母B表示，园区内离冷却塔最近的一号楼，在两台冷却塔的东侧，正对面。冷却塔周围各个测点离地面的垂直高度1.5 m，离冷却塔水平距离为1 m。冷却塔噪声测点布置如图1所示。经过课题组人员对冷却塔周围1到11测点进行实测，噪声声压数据见表1，其中图2为测点9的频谱图。从现场测试的数据中可以看出，在冷却塔附近测点1到冷却塔附近测点10(测点11为环境噪声)的平均噪声达到72.7 dB，同时，随着距离的增加，噪声的能量在衰减[3]。

图1　冷却塔噪声测点布置图

图2　测点9的噪声频谱图

2技术方案和降噪措施

通过以上噪声源的分析，并结合工程现场状况，本项目的治理目标是控制冷却塔风机的低频噪声和落水噪声[4]。图3为冷却塔降噪效果图。首先，在冷却塔风机出风口位置安装阻性消声器，这样可以大大降低噪声在空气中的传播。同时要保证该设备良好的散热性，不能对该设备全封闭隔声处理，因此，采用组合式声屏障方式来缓解通风散热的问题，把声屏障安装在冷却塔的外围，采取半封闭隔声处理，施工完毕后，经过实测各测点噪声值都在正常范围内[5]。

2.1大型防水消声器设计

对测点的噪声频谱图进行分析，冷却塔的风机所产生的噪声值较高，但是噪声频率值较低，属于主要噪声源，由于冷却塔风机噪声频率主要是低频成分。因此，通过在冷却塔风机出口处安装消声器已达到降低低频噪声的目的。

图3　冷却塔降噪效果图

折板式消声器结构较为复杂，由三部分组成，从左到右的顺序，依次是隔音材料，吸音材料和消音材料。如图4所示消声片的结构示意图。

图4　消声片结构示意图

由一维理论公式推导，可得到片式消声器的消声量公式：

其中，gs，F，S三个参数假设与X坐标无关，同时由于h>>a，所以推导出消声量公式：

其中，ΔL为消声器的消声量，l为消声器长度，a为通道宽度，A(α)消声系数。

α为壁面垂直入射时的吸声系数。

因此这个折板式消声器消声性能优异，在冷却塔风机出口的位置安装折板式消声器[6]。

2.2组合式声屏障设计

首先，保证该园区内所有噪声敏感点都处于声屏障的声影区范围内，从而获得最优的治理效果；其次，该声屏障结构复杂，包含了宽频复合式阻尼的吸声结构，隔声量大，隔声效果良好，已申请专利，已经在多个降噪工程中应用，声屏障示意图如图5所示，该声屏障的吸声特性曲线如图6所示；最后，计算插入量的损失[7]。依据冷却塔噪声频谱特性和噪声治理的要求，计算出隔声屏的频带隔声量如表2。

图5　声屏障示意图

图6　声屏障吸声屏吸声特性曲线

频率/Hz隔声量/dB平均值R12513.522.525011.350018.9100028.0200035.6315040.3

3结语

采用上述措施治理后，噪声降低效果非常明显，通过省级环评专家的现场监测，在距该园区一号楼一楼窗外1 m处，实测白天和夜晚的噪声值分别降至46.5 dB(A)和43.6 dB(A)，达到了城市居民环境噪声的噪声标准，得到了园区物业公司和全体业主的充分认可。实践结果表明，该噪声控制方案有效，适用范围非常广，包括其它一些大型机械设备的降噪都适用，可以作为降噪项目的参考。

参考文献

[1]牛群峰，钱林方，黄均人. 螺杆压缩机噪声分析与控制[J].噪声与振动控制，2007，6(4)：11-14.

[2]冯晓宇,湛美,高峰,等.冷却塔落水噪声的特性分析和治理研究：中国环境科学学会学术年会优秀论文集[C].北京：中国环境科学出版社,2008.

[3]李泽峰. 冷却塔的噪声控制及对其性能影响的研究[D]. 沈阳：沈阳工业大学，2007.

[4]周勃，陈长征，王长龙，等. 冷却塔的噪声控制研究[J].暖通空调，2007，37(3)：31-34.

[5]狄巍,陈长征. 水源热泵机组减振降噪技术研究[J].噪声与振动控制，2008，11(4)：51-54.

[6]沈保罗.片式消声器的设计及其在环境噪声控制中的应用[J].应用声学,1996，11(4)：21-24.

[7]胡峥.燃机进气系统气动—性能的研究与复杂声场的辨析[D].上海：上海交通大学，2009.

Noise Characteristic and Control of Cooling Tower

LIU Huan1WANG Jian1LI Jinfeng1TONG Bingshan1HOU Yong1DUAN Jiaxin1ZHOU Bo2

(1.ShenyangUniversityofChemicalTechnologyShenyang110142)

AbstractIn this paper, the noise control of a cooling tower for a residence area is taken as an example to analyze the main source and the characteristics of cooling tower noise based on data measuring and also a set of practical controlling measures are elaborated in aspects of sound elimination, sound absorption and sound insulation. The result shows that not only the effect of noise reduction in this scheme is evident, but also it can meet the requirements of the wind volume and temperature for the equipment. Perfect effects of noise reduction can be obtained in practical project.

Key Wordscooling towernoise controlmuffler

(收稿日期：2014-11-03)

作者简介刘欢，男，1980年生，博士，讲师，主要从事机械振动噪声控制方向的教学和科研工作。

*基金项目：国家自然科学基金 (51005159)，辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2014166)，2015年沈阳化工大学“大学生创新创业训练计划项目”。