冷卻塔噪聲的控制技術

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1 冷卻塔的噪聲源

冷卻塔的噪聲源來自多個方面，主要包括機械通風的風機噪聲、循環水產生的落水噪聲、共振引起的塔體噪聲等，采用普通的減振降噪措施往往難以取得較為理想的效果[1]。

1.1 冷卻塔風機噪聲

冷卻塔風機產生的5 Hz的低頻振動和固體傳聲較難消除，對一些有較高聲環境要求的房間，其產生的低頻固體傳聲反而有放大的情況發生，嚴重影響房間實際的使用；塔頂安裝的排風機的風筒往往也是敞開式的，隔聲降噪措施相對其他部位薄弱許多，其本身與風機極易產生共振，因此除對建筑相鄰室內環境造成一定聲污染外，對周邊住宅區也會產生一定影響[2]。

1.2 冷卻塔落水噪聲

冷卻塔的循環水自上而下，滲過填料層后到落水槽途中產生的噪聲，其強度與水流速度的平方成正比，與撞擊水面時間的四次方成反比。因此，治理此類噪聲的途徑主要是降低冷卻塔內循環水的下落高度和延長循環水撞擊水面的持續時間，目前比較主流的降噪措施是通過加裝透水消聲墊[3]。

1.3 冷卻塔塔體噪聲

此類噪聲主要是由于風機設備不平穩、塔體與風機支架之間未采取相應減振措施導致冷卻塔內部結構產生共振，從而激發了風機與冷卻塔之間的剛性振動傳遞，導致塔體表面的振動輻射噪聲[4]。

2 冷卻塔噪聲源治理措施

2.1 冷卻塔風機噪聲治理

針對此類低頻干擾，冷卻塔基礎隔振的隔振器使用固有頻率應在1.6 Hz左右，且單個載荷為1 000～35 000 N（阻尼比≥0.04）的機械型彈簧減振器。該類產品有易安裝、適用性強、被隔振設備運行時穩定等優良特點[5]。當減振器安裝時，應提醒施工人員控制其限位裝置，避免當冷卻塔負載較小時，隔振器由于質量減輕而往上頂升造成管道及連接件的損壞；通過在冷卻塔周圍加裝額外的隔聲屏來治理塔頂的排風機噪聲屬于較為經濟的方法，隔聲屏的主要材質為Fc板，內側涂有防振阻尼并挑選符合要求的防水吸聲層，并通過以下公式進行復核計算：

式中：R——隔聲量，dB；

m——隔聲壁面密度，kg/m2；

f——噪聲入射頻率，Hz。

隔聲屏形狀應該盡量貼合塔頂風機風筒形狀，并根據現場實際空間，設計成既能最大限度降低噪聲，又能減輕噪聲向周邊輻射的結構。

2.2 冷卻塔落水噪聲治理

為避免循環水局部形成水柱而增加噪聲強度，首先通過檢查冷卻塔內噴淋頭及涂料層中是否存在損壞、變形的部分，如有發現應及時更換和調整，其次在冷卻塔循環水至落水槽途中，應使其得到一個充分的消能過程（如水流經斜面擦貼、灑落等），從而對整個落水過程進行降噪。此外，在滿足實際運行及安全要求的同時，酌情減少冷卻塔外循環水泵啟動數也可起到降低噪聲強度的作用[6]。

2.3 冷卻塔塔體噪聲

1）通過對齒輪變速箱、風機外殼等是否松動進行排查，摸清發聲物體表面媒質，更換質量不佳或不符要求的設備及部件，盡可能避免共振及降低塔內一些敏感部件對外在因素的響應，平時加強機械設施維護，如增加潤滑等，降低設備內部阻力以達到冷卻塔減振降噪的目的。

2）冷卻塔進出口管道可根據管道通徑、工作壓力選用橡膠撓性接管或不銹鋼金屬軟管，對管道進行隔振降噪和位移補償。管道上設置管道彈性托架及管夾隔振器，可有效避免通過管道、支撐、穿墻等形式的振動傳遞。

3）根據現場實際情況制作隔聲屏，在控制冷卻塔噪聲對周邊環境污染的同時，避免了設備在室外受到陽光直射，其頂部的遮擋板也能起到了遮擋雨水的作用，制作精美的隔聲屏更能起到裝飾作用。

3 工程實例分析

上海海光大廈16樓頂安裝了2臺冷卻塔，樓下是辦公及會議中心，冷卻塔振動噪聲對樓下室內有所影響，為此進行了隔振降噪改造，安裝了撓度為100 mm、固有頻率為1.6 Hz的彈簧減振器，并對改造前后的噪聲值進行了測試、對比。每臺冷卻塔運行質量12 000 kg，冷卻塔下部設有20個支撐點，可安裝20個減振器，單個減振器承載W=600 kg。選用DT3-600型彈簧隔振器（圖1），額定工作載荷600 kg（極限載荷900 kg），剛度k=6 kg/mm，隔振器高度331 mm。

圖1 DT3-600型彈簧隔振器

減振器的隔振效率計算如下：

冷卻塔干擾頻率f=5 Hz，隔振器壓縮變形量δ=W/k=600/6=100 mm，則隔振器固有頻率f0=1.58 Hz，頻率比λ=f/f0=3.17，阻尼比D=0.04，則傳遞率η=0.114；

故隔振效率T=（1-η）×100%=88.6%，隔聲系數（衰減量）N=20 lg（1/η）=18.9 dB。

設備系統振動速度按下式計算：

式中：V——設備振動速度，mm/s；

R0——擾力，R0=1.1×10-5×m×r0×n2=1.2 kN；

m——旋轉部件質量，kg；

r0——當量偏心距，mm；

n——轉速，r/min；

Σk——隔振器總剛度，Σk=1 176 N/mm。

根據計算，改造后冷卻塔的理論隔振效率達到88.6%，設備系統振動速度為3.65 mm/s。根據相關標準，普通設備減振后機械的允許振動應小于10 mm/s，故改造后的設備符合標準要求（圖2）。

圖2 治理前后對比曲線示意

4 結語

隨著經濟發展和建筑物的不斷涌現，冷卻塔的功率早已今非昔比，其噪聲對周圍環境的干擾也日趨嚴重[7,8]。本文主要列舉了冷卻塔風機噪聲、循環水噪聲、塔體共振噪聲的一些經濟減噪措施，通過這些措施，不僅減輕了冷卻塔周圍環境的污染，更降低了冷卻塔內部機械磨損，使其運行更加平穩，間接提升了冷卻塔的使用壽命。

通過分析海光大廈治理冷卻塔噪聲的案例，并根據整改前后的測試數據對比，證明了選擇正確合適減振器的重要性。在冷卻塔整治后，16樓客房內噪聲值達到了國家最新頒布的有關標準要求（GB 22337—2008），并經現場感受，證實已消除了原有的低頻固體傳聲，為業主創造了一個寧靜的環境。