核電站主控室降噪分析與控制應用

劉學良

（中國核工業二四建設有限公司 漳州核電項目部，福建 漳州 363000）

0 引言

近年來，隨著我國核電事業的發展，核電站主控室噪聲污染問題越來越受到人們的重視，噪聲過大會對操縱員的工作效率產生影響甚至引起安全事故，也會影響工作人員的健康及生活。核電站主控區聲環境有其特殊性，主控室內設備多、噪聲復雜，噪聲控制除滿足操縱人員正常工作的要求外，還應滿足應急信號傳播、全廠廣播類的功能需求。

核電站主控區位于LX廠房+22.50 m層，廠房結構主體為鋼筋混凝土框架抗震墻結構，主控室區域各房間內部隔墻主要為混凝土隔墻。福建漳州核電廠1、2號機組主控室（L810）的噪聲目標值要求在核電站滿功率正常運行下，環境噪聲級不高于50 dB（A）［1］。影響主控制室內操縱員聽力的理想聲環境數據如下。頻率范圍：200～5 000 Hz； 最佳頻率范圍：500～3 000 Hz； 最大環境噪聲：50 dB（A）；室內混響時間 T60 為 0.4～0.75 s［2］。

主控室降噪后應保證主控室音頻及強度在合適的范圍內，同時不能影響如應急信號、全場廣播這類所需的音響在主控制室的正常傳播。降噪施工時需重點考慮主控室內盤臺（儀控設備）、墻體、門窗、吊頂和暖通空調系統及主控室周圍其他功能房間噪聲對主控室的影響等。

1 主控室噪聲源分析

1.1 主控室區域的圍護結構現狀分析

主控室區域與外部區域間分隔的四周墻體、地板、樓頂板均為鋼筋混凝土結構，其中墻體厚800～1 500 mm，上下層之間樓板厚500～1 500 mm，主控室分別通過1個拉絲不銹鋼框玻璃門和3個拉絲不銹鋼門，分別與外部走廊、通道和計算機房連接，主控室北面靠近走廊一側還設有不銹鋼框玻璃隔聲窗，門窗是主控室圍護結構中隔聲比較薄弱的部位。

主控室區域內部其他各房間隔墻為厚200 mm、300 mm不等的鋼筋混凝土墻，200 mm厚的鋼筋混凝土墻體的隔聲量Rw約57 dB（A），由于中低頻噪聲的頻譜修正量為-5 dB（A），因此200 mm的鋼筋混凝土墻體的計權隔聲量為52 dB（A），并且主控室區域內部其他各房間的降噪目標值比較接近，為60～70 dB（A），相互之間通過墻體傳聲的影響較小（見表1）。

表1 主控室區域內部其他各房間降噪目標值

主控區域采用集中空調系統，空調機房分層設置，+22.50 m 主控室區域由 +17.50 m 層機房供風。主控室內盤臺及大屏幕柜體下的樓板開有多個不同形狀和尺寸的管線孔洞，孔洞部位易發生噪聲傳遞。

1.2 主控室噪聲源

主控室主要噪聲源包括以下幾個方面：①室內電儀設備噪聲，包括主控室盤臺區域、控制柜區域、NCS工作站、LSM工作站、工作交流臺等噪聲。②暖通空調系統噪聲，包括送/回風口空氣聲傳聲、管道支吊架、風機等動力設備的固體傳聲。③主控室相鄰房間空氣聲傳聲，主要考慮門、窗及穿墻、樓板的孔洞傳聲。④主控室內的多種噪聲交錯在一起在房內向四面八方傳遞，遇到墻壁、房頂、門窗時就發生多次反射，形成主控室內的混響噪聲。噪聲混響時間長短會影響室內語言清晰度。

表2 主控室噪聲源分析表［3］

2 主控室降噪控制

2.1 電儀設備降噪控制

根據主控室區域設備噪聲及布置圖，核電站主控室內有噪聲的設備噪聲源有39處，其噪聲最高值均為38 dB（A）。經過分析，主控室內已提供的設備噪聲源的疊加計算結果為54 dB（A），已超出了降噪目標值≤50 dB（A），所以必須對主控室內的設備進行降噪處理。主控室內電儀設備主要噪聲來自儀器內通風、散熱風扇引起的氣流噪聲［4］。同時考慮柜體的散熱，故采用吸隔聲降噪處理措施，主要降低室內設備中低頻直達聲。電儀設備噪聲控制部位主要在設備柜體通風板上進行。

由于電儀設備受設備柜體的安裝空間、通風要求、防火要求、抗震限制及柜體安裝方式的限制等，因此對電儀設備采取如下措施。①電儀設備柜體原通風板為穿孔板，在通風板內置消聲百葉起到消聲降噪作用。消聲百葉凈通風面積和原柜體相同，根據柜體通風板尺寸進行定制（或現場裁制），降低降噪裝置對系統散熱的影響。②為滿足核電系統設備抗震要求［5］，降噪裝置盡量選擇輕型降噪裝置。消聲裝置構造：消聲百葉主要由框架和消聲片組成，其材質選用低密度三聚氰胺吸聲棉（密度選擇在10 kg/m3左右）。消聲百葉葉片和外框厚度分別為30 mm，消聲片間距為20 mm，消聲片與柜體通風板夾角為60°。③消聲框架通過防火膠黏劑與柜體通風板連接；消聲百葉只與框架黏結，不能直接粘貼在柜體通風板上，百葉與柜體通風板間留20 mm的空間，減小對柜體散熱的影響（可根據不同柜體結構及內部空間參數，盡量增加百葉的高度，百葉高度的增加有利于增強材料的吸聲性能）。④因電儀設備殼體比較薄，為提高其隔聲量，在殼體內側（非開孔處）粘貼3 mm厚的防火阻尼隔聲氈，然后再安裝消聲百葉。⑤電儀設備降噪效果［6］。阻尼層加通風板內置消聲百葉吸隔聲降噪量理論值大約5 dB（A），則經過降噪處理后主控室內儀控設備噪聲分別降低為33 dB（A）。主控室內已提供的儀控設備經降噪處理后，其噪聲源的疊加計算結果為48.9 dB（A），即采取上述降噪措施后，儀控設備噪聲對主控室區域聲壓級貢獻值為48.9 dB（A），滿足主控室降噪目標值≤50 dB（A）的要求。

2.2 暖通空調系統降噪控制

2.2.1 消聲設計原理

主控制室內兩側墻體頂部布置多個進、回風口，風口及風管輻射噪聲是主控室內噪聲主要來源之一。參照暖通系統布置圖，根據機組風口噪聲聲功率級從空調機組出風口始端至敏感點最近出風口進行噪聲衰減與氣流噪聲疊加，對照噪聲標準，分析超標量（所需降噪量），再根據降噪量及管路系統空氣動力性能要求設計匹配專用消聲設備，使風口空氣聲噪聲達標。

2.2.2 通風設備及管道固體傳聲降噪措施

（1）通風設備與基礎間隔振，考慮到通風機組復雜、管路很多，安裝隔聲罩等常規降噪措施難以實施，故通風機組基礎隔振是整體供貨，可以防止撞擊聲傳聲。考慮到機組的抗震要求，除采用橡膠彈性隔振墊外，還可采用鋼彈簧隔振系統，通過適度的剛度設計來降低機組振動通過基礎傳遞到主控室區域的低頻固體聲，同時要確保機組的抗震能力和防振要求。

（2）通風機組系統進出口管道隔振是整體供貨，可以防止撞擊聲傳聲。進出口管道必須設計成柔性連接，用于降低或阻斷機組振動通過管道傳遞。

（3）主控室區域空調系統管道穿洞部位的隔振，是為了減少風管等經由墻體、地面、頂棚等傳出的固體聲傳遞，管道穿洞部位須采用柔性防火材料進行封堵。

2.2.3 主控室通風系統降噪措施

（1）消聲設備選用的是片式微穿孔板消聲器和消聲靜壓箱，均為整體式結構。其中，消聲器布置在主控室送風口和回風口通風管道附近；靜壓箱布置在風管末端，可降低出風口處的噪聲。

（2）風機本身噪聲值約為75 dB（A），因此送風管道消聲器總消聲量應大于40 dB（A），回風管道消聲器總消聲量應大于35 dB（A）［7］。①微穿孔板消聲器。微穿孔板消聲器外板、與氣流直接接觸的穿孔板采用316 L不銹鋼制作，消聲器阻力系數≤1.0，孔板與骨架間采用不銹鋼拉鉚釘進行連接。微穿孔板消聲器不需用吸聲材料，摩擦阻力損失小，具有防潮、耐高溫和潔凈等優點。②風口末端靜壓箱。風口末端靜壓箱外板、與氣流直接接觸的穿孔板采用316 L 不銹鋼制作。孔板與骨架間采用不銹鋼拉鉚釘進行連接，吸聲材料采用優質玻璃絲棉（滿足A級防火要求）。

為減小氣流激發風管輻射二次結構噪聲和減小固體聲的傳遞，風管四周還應安裝隔聲包扎層。隔聲包扎采用阻尼膠帶直接粘貼在風管外壁上（包扎一圈）。

2.3 土建墻體降噪控制

主控室內的噪聲偏向中低頻，頻率范圍在200～1 000 Hz。穿孔板吸聲體對低頻噪聲吸聲效果較好，而多孔吸聲材料對中高頻噪聲的吸聲效果較好。結合主控室內噪聲的頻率特性，選擇鋁合金穿孔板作為共振吸聲材料，并在板后填超細玻璃棉，墻面吸聲體與墻體間留40 mm的空氣間層以增強穿孔板的吸聲效果。主控室土建墻采用該墻體吸聲體滿鋪。

2.3.1 墻體吸聲板構造

鋁合金穿孔板：厚2.5 mm，板上孔徑為 2.5 mm，穿孔率為16%。超細玻璃棉：厚30 mm，纖維直徑≤5 μ m，容重 為48 kg/m3（防火等級為A級不燃），無堿憎水玻纖布外包。鋁合金穿孔背板：厚0.6 mm，孔徑為5 mm，穿孔率為19.6%。40 mm的空氣間層，即土建墻體吸聲體構造為40 mm的空氣間層，0.6 mm的鋁合金穿孔背板（孔徑為5 mm，穿孔率為 19.6%），30 mm 的超細玻璃棉（無堿憎水玻纖布外包），2.5 mm 的鋁合金穿孔板（孔徑為 2.5 mm，穿孔率為 16%）［8］。

2.3.2 主控室隔墻隔聲量分析

由于主控室內隔墻的隔聲量大小直接影響室內的噪聲水平，因此需對隔墻的隔聲量進行分析。主控室所有與外部區域連通的門窗均應為隔聲門窗，空氣聲計權隔聲量應≥30 dB（A）。考慮到東隔墻最薄（東隔墻為主控室與計算機房的分隔墻），同時計算機房的噪聲目標值也比主控室高，故對東隔墻的隔聲量進行分析。

北隔墻是主控室與走廊的隔墻，雖有800 mm厚，但其上設有隔聲比較薄弱的門和窗，人正常說話的聲音在50～60 dB（A），走廊可能存在的最大噪聲源是空調系統通風管道的噪聲。假定走廊的噪聲達到目標限值 60 dB（A），則需對北隔墻的隔聲量進行評價分析。

經過分析，主控室東隔墻的綜合隔聲量理論值為39.5 dB（A），計算機房噪聲限值為 70 dB（A），經隔墻后對室內噪聲的貢獻值為30.5 dB（A）。北隔墻的綜合隔聲量理論值為 35.3 dB（A），走廊側噪聲限值為 60 dB（A），經隔墻后對室內噪聲的貢獻值為 24.7 dB（A）。

2.4 主控室吊頂降噪控制

吊頂吸聲體是在吊頂整體設計的基礎上，增加部分吊頂的吸聲功能。飾面層選用2.5 mm厚的鋁合金穿孔板，板上孔徑為2.5 mm，穿孔率為16%；填充50 mm厚的超細玻璃棉（纖維直徑≤5 μm，容重為48 kg/m3，防火等級為A級不燃，無堿憎水玻纖布外包）。主控室吊頂降噪，只在+26.800 m標高吊頂板處設置穿孔板吸聲體，其余周邊吊頂位置仍為盲板。

吊頂吸聲體結構為50 mm的超細玻璃棉（無堿憎水玻纖布外包）+2.5 mm 厚的鋁合金穿孔板。

主控室吊頂及墻面經降噪處理后，主控室室內混響時間為 0.48～0.61 s。在 500 Hz處的混響時間為 0.48 s，室內降噪量理論值至少為10 dB（A）。

3 結論

通過對主控室的電儀設備、暖通空調系統、土建墻體、吊頂、門窗等一系列噪聲源采取降噪措施后，主控室的噪聲能夠控制在50 dB（A）以下，為核電站運行人員創造了一個安全、無噪聲污染的工作環境。