Наразі брандмауери трансформаторів та реакторів у побутових підстанціях надвисокої напруги часто використовують монолітні бетонні конструкції або каркасні цегляно-порошкові конструкції, які мають певний ефект звукоізоляції. Однак через низьку частоту шуму трансформаторів та реакторів і довгу довжину хвилі звукових хвиль, їхня дифракційна та пропускальна здатність шуму дуже сильні, тому ефекти звукоізоляції та шумопоглинання часто низькі. Крім того, сучасні звукозахисні бар'єри та звукоізоляційні покриття підстанцій надвисокої напруги не спеціально розроблені для низькочастотних шумових характеристик підстанції, і ефект шумопоглинання не є ідеальним. Якщо врахувати характеристики підстанцій надвисокої напруги, в яких переважають середньо- та низькочастотні шуми, та застосувати композитну звукопоглинальну конструкцію, яка має як функції глушіння, так і звукопоглинання, можна сподіватися, що вона зможе ефективно зменшити середньо- та низькочастотний шум, а також мати вогнезахисні та ізоляційні властивості. Це має велике значення для покращення якості акустичного середовища підстанцій.
Виходячи з цього, у цій статті аналізуються характеристики інтенсивності джерела шуму основного обладнання підстанції надвисокої напруги (НВН). З огляду на вимоги до матеріалів станції, які повинні мати вогнестійкі, ізоляційні та інші властивості, ми вирішили провести окремі та комбіновані експерименти зі звукопоглинання на зразках меламінової піни , зразках мікроперфорованих пластин та зразках спіненого цементу, і запропонували композитну звукопоглинальну конструкцію, придатну для зниження шуму на підстанціях надвисокої напруги. Це має важливе практичне значення для практичних інженерних застосувань.
Ⅰ. Аналіз вимірювання шуму основного обладнання підстанції надвисокої напруги
Під час роботи підстанцій надвисокої напруги основними джерелами шуму є високовольтні трансформатори, шунтуючі реактори, конструкції підстанцій тощо. Шум трансформатора включає шум корпусу та шум охолоджувальних пристроїв, шум шунтуючого реактора – це електромагнітний шум, а шум конструкції підстанції – коронний шум. Коронний шум зазвичай має середню та високу частоту, швидко згасає під час поширення та має невеликий діапазон впливу. Низькочастотний шум, що генерується внутрішньою структурою трансформаторів та шунтуючих реакторів, повільно згасає та має широкий діапазон впливу. Тому контроль шуму трансформаторів та шунтуючих реакторів є основним завданням контролю шуму на підстанціях.
- Аналіз вимірювання шуму головного трансформатора
Рівень звукової потужності трансформатора вимірюється методом інтенсивності звуку. Взявши однофазний трансформатор як об'єкт вимірювання, відстань між заданою контурною лінією та опорною поверхнею випромінювання становить 2 м, і встановлюються дві задані контурні лінії, розташовані на горизонтальній площині на відстані 2 м та 4 м відповідно. Усі точки вимірювання розташовані на заданій контурній лінії, а горизонтальна відстань між сусідніми точками вимірювання становить 1 м. Для вимірювання по точках використовуються зонди інтенсивності звуку.
Коли потужність навантаження однієї групи трансформаторів становить 2000 МВт, результати вимірювання інтенсивності звуку фази C трансформатора групи I. Зважений за шкалою А рівень звукової потужності є найбільшим у смузі частот 1/3 октави з центральними частотами 100, 125, 160 та 200 Гц трансформатора надвисокої напруги. Відповідно до механізму генерації шуму трансформатора, шум у цій смузі частот переважно походить від електромагнітного шуму корпусу трансформатора. Тому, під час зменшення шуму трансформатора, пріоритет слід надавати зменшенню в смузі частот 100~200 Гц. Під час вимірювання потужність навантаження однієї групи трансформаторів була стабільною на рівні 2000 МВт, а відповідний загальний зважений за шкалою А рівень звукової потужності трансформаторів становив 102.7 дБ(А).
- Вимірювання та аналіз шуму високовольтного реактора
Метод вимірювання рівня звукової потужності реактора такий самий, як і для трансформатора. Взявши за об'єкт вимірювання фазу B паралельного реактора підстанції надвисокої напруги, відстань між заданою контурною лінією та опорною поверхнею випромінювання становить 1 м, і встановлюються дві задані контурні лінії висотою 1.5 м та 3 м відповідно. Горизонтальна відстань між сусідніми точками вимірювання становить 1 м.
Аналіз показує, що в усій смузі 1/3 октави низькочастотні компоненти становлять більшу частку, серед яких звукова потужність на частоті 100 Гц є найбільшою, досягаючи 96.4 дБ(А), що на 11.5 дБ(А) вище за рівень звукової потужності 200 Гц. Звукова потужність у смузі 1/3 октави, де розташована частота 100 Гц, становить 91.2% від високої потужності однофазного шумозаглушення. Таким чином, можна визначити, що явище інтерференції в розподілі звукового поля реактора спричинене звуковою хвилею частотою 100 Гц.
Ⅱ. Експерименти з пористими матеріалами та мікроперфорованими пластинами
У проектуванні шумопоглинальних систем часто важко досягти очікуваного ефекту зниження шуму, використовуючи один матеріал для звукопоглинання та ізоляції. Тому для зниження шуму часто використовуються комбіновані звукопоглинальні конструкції. Особливо в закритих приміщеннях з великими об'ємами та довшим часом реверберації таке застосування є досить поширеним. Щоб дослідити звукопоглинальну конструкцію, придатну для шумопоглинання на підстанціях надвисокої напруги, необхідно, по-перше, врахувати ізоляційні та вогнестійкі властивості матеріалу, а по-друге, необхідно поєднати конкретні заходи для визначення звукопоглинальної конструкції.
Наразі в звукоізоляційних корпусах підстанцій надвисокої напруги використовуються перфоровані пластини та звукопоглинальні матеріали для зниження шуму, але ефект у низькочастотному діапазоні не є хорошим. Це вимагає поєднання характеристик джерела звуку основного обладнання підстанції надвисокої напруги. Після визначення конкретних заходів щодо зниження шуму, ключем до контролю шуму на підстанції стає вибір пористих звукопоглинальних матеріалів та визначення звукопоглинальної структури. Далі обрано три зразки мікроперфорованої пластини, меламінової піни та спіненого цементу для поєднання один з одним для проведення експериментів.
- Двошарова комбінація мікроперфорованих пластин
Експериментальні зразки мікроперфорованих пластин, у яких коефіцієнт перфорації зразка мікроперфорованих пластин 1 становить 1.5%, товщина пластини 1 мм, а діаметр пор 0.7 мм; коефіцієнт перфорації зразка мікроперфорованих пластин 2 становить 1.1%, товщина пластини 1 мм, а діаметр пор 0.7 мм, зразок мікроперфорованих пластин 3, коефіцієнт перфорації становить 0.7%, товщина пластини 1 мм, а діаметр отвору 0.7 мм.
Було проведено два набори експериментів з комбінацією двошарових мікроперфорованих пластин. Експеримент 1 був комбінацією зразка мікроперфорованої пластини 2 та зразка мікроперфорованої пластини 1, а експеримент 2 був комбінацією зразка мікроперфорованої пластини 1 та зразка мікроперфорованої пластини 3. Два набори експериментів з двошаровою комбінованою структурою мікроперфорованих пластин показують, що коефіцієнт звукопоглинання при частоті 100 Гц становить близько 0.7, а максимальне значення коефіцієнта звукопоглинання спостерігається в діапазоні від 500 Гц до 600 Гц в обох наборах експериментів. У смузі частот вище 600 Гц коефіцієнт звукопоглинання поступово зменшується.
- Поєднання спіненого цементу та мікроперфорованої плити
Спочатку було використано звукопоглинальну конструкцію, що поєднує спінений цемент та одношарову мікроперфоровану пластину. Було проведено два експерименти з різними параметрами, поєднуючи спінений цемент та одношарову мікроперфоровану пластину. В обох експериментах спінений цемент розміщували перед мікроперфорованою пластиною.
Між даними Експерименту 3 та Експерименту 4 майже немає значних відмінностей. Характеристики звукопоглинання комбінованої конструкції практично не змінюються при незначних змінах товщини спіненого цементу та відстані між спіненим цементом та мікроперфорованою пластиною. При 100 Гц коефіцієнт звукопоглинання становить близько 0.4, при 250 Гц коефіцієнт звукопоглинання досягає свого максимуму, а при 900 Гц знову досягає максимального значення коефіцієнта звукопоглинання.
- Меламінова піна та комбінація мікроперфорованих панелей
Було проведено два набори експериментів з комбінацією меламінової піни та одношарових мікроперфорованих пластин. В обох наборах експериментів меламінову піну розміщували перед мікроперфорованими пластинами. Коефіцієнти звукопоглинання на частоті 100 Гц в обох групах експериментів становлять близько 0.7, а між 100 Гц та 500 Гц коефіцієнти звукопоглинання перевищують 0.7. Близько 500 Гц коефіцієнт звукопоглинання зменшується, але зі збільшенням частоти коефіцієнт звукопоглинання поступово зростає. Ця комбінація має відносно ідеальний ефект звукопоглинання як у низькочастотному, так і у високочастотному діапазонах.
Ⅲ. Аналіз експериментальних результатів
Відповідно до характеристик джерела шуму основного обладнання підстанції надвисокої напруги, яке переважає в смузі низьких частот, експерименти були проведені з вибором композитної структури з мікроперфорованих пластин, композитної структури зі спіненого цементу та мікроперфорованих пластин, а також композитної структури з меламінової піни та мікроперфорованих пластин. Результати випробувань показують, що всі три комбіновані схеми можуть досягти певного ефекту звукопоглинання в смузі низьких частот, але застосування цього в реальній інженерії вимагає спеціальних заходів щодо зниження шуму.
- Комбінована структура з мікроперфорованих пластин
Двошарові мікроперфоровані панелі можуть розширити діапазон частот звукопоглинання одношарових мікроперфорованих панелей. Принцип комбінованого проектування, заснований на принципі узгодження імпедансу, полягає в тому, що коефіцієнт перфорації переднього шару мікроперфорованих панелей перевищує коефіцієнт перфорації заднього шару панелей. Комбінована конструкція мікроперфорованих панелей може досягти коефіцієнта звукопоглинання понад 0.7 у діапазоні частот 150-800 Гц при товщині всієї комбінованої конструкції 20 см. При товщині всієї комбінованої конструкції 30 см коефіцієнт звукопоглинання може досягти понад 0.7 у діапазоні частот 100-800 Гц.
- Спінений цемент плюс мікроперфорована пластинчаста композитна структура
Додавання піноцементу перед мікроперфорованою плитою може розширити смугу частот звукопоглинання мікроперфорованої плити, а піноцемент також може відігравати вогнезахисну роль.
Піноцемент плюс одношарова мікроперфорована плита можуть досягти коефіцієнта звукопоглинання понад 0.7 у діапазоні частот 150-1000 Гц при товщині всієї комбінованої конструкції 20 см. Піноцемент плюс двошарові мікроперфоровані панелі можуть досягти коефіцієнта звукопоглинання понад 0.7 у діапазоні частот 150-1400 Гц при товщині всієї комбінованої конструкції 20 см. При товщині всієї комбінованої конструкції 30 см, коефіцієнт звукопоглинання може досягти понад 0.7 у діапазоні частот 100-1400 Гц. Водночас, чим менша об'ємна щільність піноцементу, тим більша пористість і тим кращий ефект низькочастотного звукопоглинання.
- Для комбінованої структури звукопоглинальний матеріал і мікроперфорованої пластини, звукопоглинальний матеріал може розширити смугу звукопоглинальних частот мікроперфорованої пластини та збільшити відстань між звукопоглинальним матеріалом та мікроперфорованою пластиною. Коефіцієнт звукопоглинання середніх та високих частот збільшується, а пік звукопоглинання зміщується до низьких частот. Збільшуючи товщину звукопоглинального матеріалу, коефіцієнт звукопоглинання низьких частот дещо зменшується, а коефіцієнт звукопоглинання середніх та високих частот збільшується. Збільшення товщини порожнини за мікроперфорованою пластиною може збільшити поглинання низьких частот. Звукопоглинальні матеріали плюс двошарові мікроперфоровані панелі мають краще звукопоглинання та ширші смуги звукопоглинальних частот, ніж звукопоглинальні матеріали плюс одношарові мікроперфоровані панелі.
З аналізу експериментальних даних видно, що меламінова піна плюс одношарова мікроперфорована плита можуть досягти коефіцієнта звукопоглинання понад 0.6 у діапазоні частот 200-1600 Гц при товщині всієї комбінованої конструкції 20 см. При товщині всієї комбінованої конструкції 30 см, коефіцієнт звукопоглинання може бути досягнутий понад 0.6 у діапазоні частот 100-1600 Гц. Меламінова піна плюс двошарові мікроперфоровані панелі можуть досягти коефіцієнта звукопоглинання понад 0.7 у діапазоні частот 200-1600 Гц при товщині всієї комбінованої конструкції 20 см. При товщині всієї комбінованої конструкції 30 см, коефіцієнт звукопоглинання може бути досягнутий понад 0.7 у діапазоні частот 100-1600 Гц.
На основі аналізу частотних характеристик шуму головного трансформатора надвисокої напруги та високовольтного шунтуючого реактора, шумова енергія головного трансформатора надвисокої напруги зосереджена переважно на частоті 100-200 Гц, а шумова енергія високовольтного реактора зосереджена переважно на частоті 100 Гц. Для вибору шумопоглинаючого матеріалу необхідно поєднати частоти двох основних джерел шуму. Водночас, методи шумопоглинання також необхідно поєднувати з локальним розташуванням підстанції для контролю шуму за допомогою оптимального поєднання матеріалів та методів.
Щоб отримати додаткову інформацію про меламінову піну SINOYQX, зв’яжіться з нами за адресою [email protected] або зателефонуйте нам за номером +86-28-8411-1861.
Деякі зображення та тексти відтворено з Інтернету, і авторські права належать оригінальному автору. Якщо є порушення, зв’яжіться з нами, щоб видалити.