劉睿迪　王健　劉歡　劉旭旭　朱斌

摘 要： 文章對(duì)某公司的汽輪機(jī)組噪聲進(jìn)行分析，根據(jù)所測(cè)噪聲信號(hào)，對(duì)其頻譜加以分析，判斷產(chǎn)生噪聲的主要頻率。同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲聲源和傳播路徑進(jìn)行檢測(cè)分析，并從吸聲和隔聲兩個(gè)方面闡述阻斷聲音傳播的噪聲治理方案，使降噪達(dá)到理想效果。結(jié)果證明，此方案是一套有效的控制措施，降噪效果顯著，完全滿足國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為其他汽輪機(jī)組的噪聲處理提供參考。

關(guān)鍵詞： 汽輪機(jī) 噪聲特性 降低噪聲

1.現(xiàn)狀分析

某廠為了處理污水啟動(dòng)此項(xiàng)工程，但是在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)隨著鍋爐流量、壓力、溫度等參數(shù)的提高，排汽噪聲也大大增加，汽輪機(jī)的噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的生產(chǎn)車(chē)間及作業(yè)場(chǎng)所低于90dB的指標(biāo)，成為廠內(nèi)最大的噪聲源。

對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，能夠?qū)撛诠收线M(jìn)行早期檢測(cè)和預(yù)報(bào)。在對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，一般是通過(guò)振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)汽輪機(jī)的早期故障。由于各種復(fù)雜因素的影響，振動(dòng)信號(hào)中一般都含有大量噪聲，因此在進(jìn)行故障分析之前必須進(jìn)行信號(hào)消噪處理。

汽輪機(jī)組在結(jié)構(gòu)上具有層次性。可根據(jù)機(jī)組的層次結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)組實(shí)施狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)。在建立起機(jī)組狀態(tài)評(píng)價(jià)的層次結(jié)構(gòu)模型后，機(jī)組的狀態(tài)評(píng)價(jià)過(guò)程由部件級(jí)到子子系統(tǒng)級(jí)再到子系統(tǒng)級(jí)，然后是機(jī)組級(jí)。整個(gè)機(jī)組的狀態(tài)評(píng)價(jià)過(guò)程是從“部件級(jí)”開(kāi)始的，完成“部件級(jí)”評(píng)價(jià)后，進(jìn)入“子子系統(tǒng)級(jí)”評(píng)價(jià)；完成所有的“子子系統(tǒng)級(jí)”評(píng)價(jià)后，進(jìn)入“子系統(tǒng)級(jí)”評(píng)價(jià)；完成全部的“子系統(tǒng)級(jí)”評(píng)價(jià)后，進(jìn)入“機(jī)組級(jí)”狀態(tài)評(píng)價(jià)。利用機(jī)組的層次結(jié)構(gòu)模型可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。在對(duì)任何一個(gè)級(jí)別進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)時(shí)，都要借助適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，下面對(duì)典型的評(píng)價(jià)模型進(jìn)行論述。

2.噪聲測(cè)量和分析

兩汽輪機(jī)組在機(jī)房?jī)?nèi)輪換工作，對(duì)工作狀態(tài)下的汽輪機(jī)組進(jìn)行測(cè)量，用噪聲測(cè)試儀測(cè)量距離機(jī)器測(cè)點(diǎn)為1米的多次平均聲壓值。操作室和工人休息室距離汽輪機(jī)組約6米，室內(nèi)設(shè)有電話，經(jīng)過(guò)測(cè)量室內(nèi)噪聲聲壓級(jí)為81dB?！豆I(yè)企業(yè)廠區(qū)各類(lèi)地點(diǎn)噪聲標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，生產(chǎn)車(chē)間及作業(yè)場(chǎng)所噪聲限制值為90dB，高噪聲車(chē)間設(shè)置的值班室、觀察室、休息室有電話通訊要求時(shí)噪聲限制值為70dB。車(chē)間內(nèi)噪聲聲壓級(jí)平均值達(dá)到109dB，最大值達(dá)到116dB，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

對(duì)采集的噪聲信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，汽輪機(jī)組的噪聲頻帶很寬，包括低、中、高頻，各頻率的聲壓級(jí)都很高，中低頻部分，聲壓級(jí)上下變化不大，大體保持在85至90dB之間，高頻部分變化較大，聲壓級(jí)最大值已經(jīng)接近120dB。選用A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)對(duì)汽輪機(jī)組的噪聲進(jìn)行評(píng)價(jià)。A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)是噪聲控制工程中常用的評(píng)價(jià)方法，能夠比較確切地反映人耳聲音強(qiáng)度和頻率的聽(tīng)力感受，用于不隨時(shí)間而起伏變化的連續(xù)穩(wěn)態(tài)噪聲。通過(guò)修正A計(jì)權(quán)系數(shù)，低頻部分平均聲壓級(jí)接近85dB，中頻部分平均聲壓級(jí)接近90dB，高頻部分平均聲壓級(jí)接近120dB，從而得出噪聲的主要成分是中高頻部分。

3.吸聲隔聲結(jié)構(gòu)選定及隔聲量計(jì)算

消噪的方法主要有硬件濾波和軟件濾波兩種方法。硬件濾波主要是設(shè)計(jì)一些濾波器電路，以濾除信號(hào)中的噪聲頻率成分，軟件濾波是在程序中設(shè)計(jì)一些數(shù)字濾波器，通常都是基于Fourier變換原理的一些方法，如FFT分析，倒譜分析，短時(shí)Fourier分析，Wigner分布，等等。在汽輪機(jī)振動(dòng)的各種早期故障表現(xiàn)在振動(dòng)信號(hào)中，很大一部分是非穩(wěn)態(tài)的或突的弱信號(hào)，無(wú)論是采用硬件濾波還是采用基于Fourier變換的軟件濾波方法，其結(jié)果必然是在降低噪聲的同時(shí)展寬波形，平滑甚至可能抹去信號(hào)中包含故障特征的弱突變信息。

軟件消噪的另一種方法是利用信號(hào)的小波分解或小波包分解的非線性降噪。小波分解消噪法是通過(guò)浮動(dòng)閾值將大部分噪聲及接近噪聲強(qiáng)度的小波系數(shù)均視為零而舍去，其效果類(lèi)似于將信號(hào)原有的能量壓縮或集中到少數(shù)幾個(gè)大振幅的小波系數(shù)上。小波包分解消噪法則是對(duì)小波分解中所得到的高頻部分再繼續(xù)細(xì)分為一些子頻帶，并且每個(gè)子頻帶提取各自的閾值，因此具有更精細(xì)的消噪能力。在用一維小波進(jìn)行信號(hào)的消噪處理中，最重要的就是閾值選取的原則和閾值量化的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于消噪閾值的選取，筆者提出一種以小波包能量為基礎(chǔ)，以原始信號(hào)與降噪后信號(hào)之間的均方誤差（MSE）極小化為目標(biāo)的基于小波包的降噪算法，并與傳統(tǒng)的Donoho的硬閾值降噪算法加以比較。

罩板和阻尼層通常存在隔聲罩的外部，為了達(dá)到理想的降噪效果，我們沒(méi)有使用普通的罩板加阻尼層的結(jié)構(gòu)，而是把這—層換成專(zhuān)利技術(shù)，阻尼隔聲板，其優(yōu)點(diǎn)是在達(dá)到同等隔聲量的情況下，阻尼隔聲板比普通的結(jié)構(gòu)，如鋼板加阻尼漆的重量要輕，價(jià)格也便宜。

4.治理后效果

在噪聲治理過(guò)后，降噪效果非常明顯，經(jīng)過(guò)在廠內(nèi)實(shí)地測(cè)量，汽輪機(jī)房?jī)?nèi)平均聲壓級(jí)降到79.9dB，符合工業(yè)噪聲標(biāo)準(zhǔn)。隔聲罩內(nèi)噪聲得到有效控制，平均聲壓級(jí)100dB?？刂剖以肼暺骄晧杭?jí)下降到69dB，均達(dá)到《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

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