南京同韵声学科技有限公司是一家致力于将声学理论和技术工程化、应用化的科技型企业。目前主要开展的业务包括系统的噪声与振动控制、建筑声学设计、噪声测试分析以及咨询和培训等业务。
各种气体放空,通常是直接泄放在大气中,放空排气装置的尾端一般为管段或孔,其截面多为圆形,所以,这类放空基本上属自由圆射流。气体流出前的压力一般都很高,一旦从喷口喷出,压力锐减为环境压力,而体积相应扩大,表现为以很高速度流出喷口,气体以很高的速度流出管或孔口,冲击、卷吸静环境气体,形成剧烈扰动,从而出强烈的噪声,这种噪声称为喷流噪声。同时喷注结构一般为亚声速,即出流速度小于当地声速,它大体分为混合区、过渡区和充分发展区三个部分。混合区的长度约为喷口直径D的5倍,混合区内有一个锥形喷注**,**气流等于喷气口的流速。在**周围,喷注与周围卷吸来的气体剧烈混合,它是喷注噪声产生的主要区域,该部分噪声主要为高频噪声。过渡区是离喷口5D~15D区域,该区域气流为湍流运动,是产生噪声的次要区域,喷注噪声频率较低。充分发展区位于15D以外,它产生的喷注噪声一般可忽略。
喷注噪声是宽频带噪声,它的强度及频率可由实际测量得到。如果由理论计算,它的峰值频率可由下式估算:
fm=0.2V/D
式中:fm为喷注噪声的峰值频率(Hz);V为排气速度(m/s);D为喷口直径(m)
喷注噪声的总声功率W可由下式近似计算:
式中:R为常数,实验值为0.3×10-4~1.8-4;ρ为排放气体密度(kg/m3);ρ0为环境大气密度(kg/m3);c0为大气中声速(m/s)
若用声压级表示喷注噪声强度,在离喷口lm远处的声压级Lp可由下列经验公式计算:
式中:g=Ps/P0;Ps为喷口内气流驻点压强,P0为环境压强。
针对排气噪声控制,一般采用排气,主要包括小孔喷注、节流降压和多孔扩散。
机械噪声及其产生机理
机械噪声是由与冲击、摩擦、交变应力或磁性应力等作用下,引起的机械设备结构部件碰撞、摩擦、振动产生的。在风电机组中,主要的机械噪声来源有齿轮箱、发电机、偏航设备、冷却风扇(实际上,这一部分应归到气动噪声中)和其他设备等。
对于齿轮箱,偏航设备这类旋转零件较多的部件,其噪声多是由于转动零部件的不平衡引起的,对于转子的形状不对称、材质不均匀,毛坯缺陷,热处理变形,加工和装配误差以及与转速有关的变形等原因,是质量分布不均,造成转子偏心,当转子运转时就产生了不平衡的离心惯性力,从而是机械产生振动和噪声。
发电机的噪声问题比较复杂,其噪声源主要有电磁噪声、流体产生的空气动力噪声及转子和轴承的机械噪声。电磁噪声是因为交变磁场引起定子铁心和电驱绕组振动时产生的噪声,该噪声为固体传播声,传向定子机座,成为噪声源。空气动力噪声则是由于安装在转子轴端的风扇和转子自身的的旋转而使发动机内各部分的冷却空气流动,继而产生的噪声。此外转子自身旋转也会产生空气动力声。转子和轴承的机械噪声则是由振动产生的。
冷却风扇的噪声机制基本相近,在此以轴流风扇为例进行说明。轴流风扇的噪声包括旋转噪声和涡流噪声,当风机出口直接排入大气时还有排气噪声。
电磁噪声及其产生机理
1.该部分噪声主要来自风电机组的变电站:变电站运行期间的噪声主要是主变压器、电抗器和室外配电装置等电器设备所产生的电磁噪声,主要以中低频为主。这类噪声是由电磁场交替变化而引起某些机械部件或空间容积振动而产生的噪声。常见的电磁噪声产生原因有线圈和铁心空隙大、线圈松动、载波频率设置不当、线圈磁饱和等等。
2. 风电系统的噪声控制方法
考量风力发电机组的整体性能中,很重要的一个就是高的风电转换效率,而在进程噪声控制实施过程中,先要保证噪声处理方案不会对其能量转换效率造成影响。其次,需要确保在噪声控制措施实施后,不会影响其后续的操作、维修等工作。另外,风力发电机组塔筒内部需要很好的散热,在进行降噪处理时一定不能影响塔筒内整个空间的散热效率,保证机组各部件的安全运行。同时还需要考虑风场的气候条件,确保安装的外部隔声装置能够耐湿,耐寒,经久耐用。
在气动噪声上,实际降噪措施有降低翼尖速度比,减少叶尖速度,减小叶片的迎角,将涡轮机设计为逆风型(即将转子移动到上风口位置,因为叶片顺风的时候会产生间歇性的重击声),设定合适的变速控制策略,改变叶片尾缘,增加转子的力矩,增加涡轮机的重量和成本,叶片间距的调节,改进叶片的形状设计,使之有较好的流线型和合适的弯曲角度,此外需要及时的清洁表面,修补漏洞。在设计阶段,则需要对叶片的噪声情况建模以优化结构,设计生产。一般的来说,选用逆风型的、低转速、合理的叶片间距控制,这样的风电机组产生的气动噪声较小。
有研究表明,风扇的叶片材料,对其噪声也有一定程度的影响。总体说来,材料的损耗系数越大,其噪声越小。增加风扇的叶片数,在转速不变的条件下,可以增加风扇的风量。或者在获得同等风量的前提下,可以降低风扇的转速,从而降低风扇噪声。但叶片数在6以上时,增加叶片数,风量增加有限,且在降噪特性上往往有的作用。低速宽叶风扇与高速窄叶风扇在相同的风量情况下,前者比后者产生的噪声声压级低4dB(A),并且功率消耗要减少27%。缩小风扇与护风圈的间隙,防止气流紊乱,可以降低风扇噪声。
对于机械噪声,我们可以通过采用精加工的齿轮,将组件安装于机舱内而不是直接接触地面,在机舱中增加挡板和隔声件,在主要组件上采用隔振器和柔性支撑安装,在相应的主要发声设备周围进行吸声隔声处理,对有振动的地方安装阻尼缓冲件,优化设计涡轮机结构避免将噪声传递到整个结构上。
对于电磁噪声,采用磁致伸缩小的高导磁材料,降低铁心磁密,改良和缩小铁心接缝,采用多级接缝,以及进行隔声隔振处理等。此外,有研究对发电机进行主动降噪,将转子材料改变,从而实现低额定转速,从而在声源上控制了发电机的噪声。
海洋船舶噪声概况
船舶噪声属于较为严重的噪声污染问题,船上噪声不仅会影响船员的工作和生活,同时长期处在噪声环境下,也会严重影响船员的身体健康。另一方面,过大的噪声还会导致船用设备声疲劳损坏从而缩短船舶使用寿命。随着船舶大型化的发展,动力设备导致的噪声问题日益严重,再加上人们对船舶舒适性要求的不断提高,实现船舶低噪声指标逐渐成为船舶高质量高性能的标志。
为此,**海事组织(IMO)与设备会(DE)对船舶噪声提出了新的要求。经过国内外学者的不断努力和研究,《船上噪声等级规则》终于在2012年5月份被**海上安全会*90次会议批准。该规则是一个**性的通用规则,规定了具体的船型、船上不同部位的限噪声值,船体主要部位的隔声指标,以及的船上噪声测量方法。**海事组织随后批准了该准则,对新建船舶应当符合该规则的要求,减少船上噪声对船上人员的影响。
《船上噪声等级规则》规定了可接受的噪声声压级,并详细规定了船舶噪声测量的方法、测量人员的。总体来说相比以前的噪声标准要求要严格很多。新的船舶噪声等级规则,对万吨以上的船要求相对较高,在船上的居住、餐饮、部位的噪声限制值要比原标准下降5dB(A)。除此之外还增加了舱门走道处的隔声要求,对舱室和舱室之间的隔声要求提高计权指数5dB(A)。目前,CCS已于2013年4月26日发表关于实施船上噪声等级规则的通知,并于同年9月发布《船舶噪声检测指南》。新的噪声等级规则和噪声检测指南对噪声提出高标准严要求。表1.1给出了IMO、国外几个主要船级社以及CCS对船舶各个区域噪声限值的要求。
船舶声学设计
为对某海洋船舶,其1楼为甲板层,1~4楼为各类舱室,船舶主机置于负二楼,我们对其各个舱室进行了噪声测试。测试所用传声器为GRAS 1/2 英寸标准传声器,采集系统为LMS 12+ 通道振动噪声分析系统;测量方法和船舶行驶工况按照IMO的要求进行。
船舶声学设计
从实际测试结果来看,该船舶一楼噪声,特别是医务室噪声**标比较严重。这主要是由于一楼紧邻下面的船舶主机;而医务室由于进出位置需要方便,它与主机之间的距离反而近所致。该船舶舱室中,比较好满足IMO要求的是三楼和四楼的船长和大副等少数舱室。整体而言,噪声**标舱室是比较多的。
因此一旦IMO要求严格执行,就会对我国船舶企业造成重大影响。船企要想满足新标准或船东以及船舶出口的要求,就必须在船舶设计的早期阶段就考虑到声学要求,并将噪声控制理念贯穿于整个船舶的设计、建造和管理工作中,变被动降噪为主动控噪,这样不仅节省了开支,也可以获得较大降低噪声的效果。研究表明在船舶设计的早阶段就要考虑声学方面的要求,相关工作的费用仅占制船建造总费用的2.5%;而在已建造的这种级别的船上,要将空气噪声级降至规范标准以下所需的费用约为该船建造总费用的9%。
车间厂房中设置的机器较多,常见的压缩机、风机、空压机以及各类加工设备等,不同机器产生噪音的原因不相同。因此在进行车间厂房噪音治理的过程中,重要的就是找到影响敏感点噪声源的主要贡献,再结合这些噪声源的特性开展综合噪声治理。具体而言,首先是根据各个敏感点所要求的噪声限值要求(即噪声控制的目标)和该点的实际噪声值和倍频程噪声特性;计算出如各个倍频程所需的降噪量。
对于车间厂房内噪声控制的主要方法有:
1、机械设备安装做好减振处理
车间厂房在安装机械设备时就应重视减振处理,具体的做法就是在机械设备的底部采取相应的减振、隔震措施。
2、吸音降噪
一般厂房内的墙面和**均为混凝土,其吸声较小,因此厂房内混响时间较长,同时设备运行时的噪声衰减也较为缓慢,因此需要开展吸声降噪处理。
3、隔声降噪
隔声降噪主要是降低设备运行时到达降噪点直达声的贡献。
4、阻尼减振
当厂房内设备某些薄板结构存在较为明显的振动时,需要开展阻尼减振降噪处理。
5、消声降噪
对于厂房内的各种风机等设备,需要开展消声处理。
公司已建成LMS 12+ 振动噪声分析系统;B&K PULSE 振动噪声分析系统、B&K 声强探头、B&K 传声器校准系统以及Matlab计算分析软件。具备各类家用电器、机电设备、风电设备、航空航天、工程机械以及商业建筑等多个领域的系统噪声控制能力和经验。公司获得2013年度南京型科技创业计划,于2015年通过届江苏省社会信用管理贯标验收。
南京同韵声学科技有限公司成立于2013年,主要是为各类工业设备和家用电器的噪声问题开展系统和完整的噪声控务,即针对各类产品的噪声,开展噪声测试分析,降噪方案设计,声学材料设计以及降噪方案实施和评价,系统完整的解决该产品的噪声问题。 公司目前已成立了一支由声学博士为**的技术研发队伍,已发表多篇学术论文和**申报。公司于2013年度获得南京*型科技创业计划,于2015年通过首届江苏省社会信用管理贯标验收。公司现与同济大学和*科技大学等相关院系建立了良好的合作关系。公司技术特点在于: 1)具备深厚的振动噪声理论和测试经验,可开展系统的噪声与振动控制理论和测试技术等培训。 2)具备大量的工业设备和家用电器等项目噪声控制经验。 3)具备吸声材料、隔声材料和阻尼材料的设计能力以及丰富的声学材料数据库。 4)已建成LMS 12+ 振动噪声掌上采集和分析系统、B&K PULSE 振动噪声采集和输出系统、B&K 声强探头、B&K 传声器校准系统和B&K PULSE振动噪声分析软件。