倪季良
（國家電力公司西北電力設計院，陜西 西安 710032）

　　摘要：冷卻塔的噪聲污染正成為當今亟待解決的問題。本文對新開發的冷卻塔落水消能降噪裝置在摸擬自然通風冷卻塔的條件下的降噪效果進行了研究，結果表明，采用該降噪裝置，在淋水密度為4～16t/(m²·h)的范圍內，冷卻塔的噪聲可降低15dB以上，降噪裝置主要是削減了聲源中的高頻成分。
　　關鍵詞：冷卻塔；噪聲；降噪裝置
　　中圖分類號：TU991.42
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009-2455(2002)05-0039-03

Test and Research on the Noise Suppressor for Cooling Tower
NI Ji-liang
（Northwest Electric Power Design Institute，State Power Corporation，Xi‘an 710032，China）

　　Abstract：The noise pollution of the cooling tower is becoming a serious problenl that needs solving urgently．A newly-developed cooling tower noise suppressor was studied under the condition of simulation of natural ventilation cooling tower．When water spray density were 4～16t/(m²·h)，the reduction of noise of cooling tower exceeded 15 dB．Noise suppressor mainly killed high frequency parts of the sound source．
　　Key words：cooling tower；noise；noise suppressor

　　近年來，隨著人民生活水平以及環保意識的提高，人們對生存環境的質量要求越來越高，冷卻塔噪聲對周圍環境的影響已越來越引起人們的重視，開始出現了整治冷卻塔噪聲污染的呼聲。妥善處理好冷卻塔噪聲對周圍環境的影響問題正逐步成為全社會的共識。由西北電力設計院與金壇市塑料廠共同研制開發出的冷卻塔落水降噪裝置，及時為治理冷卻塔的落水噪聲提供了針對塔內聲源的治理技術。

1 塔內聲源的降噪原理

　　本技術采用的是斜面消能減噪原理。在冷卻塔落水直接撞擊水面之前，使落水先在斜面上以無聲擦貼的接觸形式實現緩沖消能。它隔斷了冷卻塔落水對水面的直接沖擊，經無聲擦貼、粘滯減速、挑流分離、疏散灑落等消能形式的過渡，取得消減落水沖擊噪聲的治理效果，是針對塔內聲源的一項治理技術。

2 試驗裝置

　　試驗裝置的構成見圖1。其中主體結構為鋼架塔。塔底尺寸1.8m×1.8m；塔頂尺寸1.5m×1.5m；塔高11.0m；噴淋裝置的落差、流量可調，通過填料底部下落的噴淋落水，系自由跌落、均勻分布且面積恒定、不受落差、流量影響；落水池尺寸2.3m×2.3m×0.6m。試驗裝置位于廠內較為開闊且遠離車間的一塊空地上，測點不受反射聲于擾，符合噪聲測試工作的環境要求。循環水泵采用無聲（相對本底噪聲）的潛水泵，試驗系統無運行噪聲。
2.1 測試工況
　　試驗淋水面積1.0m²；池水深度0.5m；落差H=6m即噴淋箱底至水池水面的高度；淋水密度q為4，6，8，10，12，14，16t/(m²·h)；測點高1.2m，面對聲源（擦貼斜面），離聲源邊緣1.0m，固定布置在試驗裝置的西側并遠離反射物體。
2.2 測試條件
　　氣候條件：無風或軟風（0～1.5m/s）、無雨雪，確保噴淋落水形態穩定；測試選擇在背景噪聲低于降噪后的噪聲級10dB的時段，為此，某些降噪測試項目需在晚間進行。
2.3 測試儀表
　　①帶頻譜分析的江西ND2精密（一級）聲級計；
　　②LZB-100玻璃轉子流量計：5～25t/h，允許誤差為1.5％。
2.4 檢測項目
　　①A聲級Leq為主、C聲級為輔；
　　②倍頻程頻譜測量。
2.5 測試依據
　　①GB/T 14623-93《城市區域環境噪聲測量方法》；
　　②GB/T 12349-90《工業企業廠界噪聲測量方法》。

3 冷卻塔模擬落水聲源（降噪前）的聲級測試

3.1 測試內容
　　降噪前試驗測試了模擬聲源落水噪聲的頻譜見圖2，不同淋水密度模擬聲源落水噪聲的聲級見表1，模擬聲源的聲級-距離衰減測試結果見表2。

表1 不同淋水密度模擬聲源的聲級 淋水密度/(t·m^-2·h^-1) 4 6 8 10 12 14 16 聲級/dB(A) 80.3 82.1 83.1 83.8 84.3 84.7 85.2

表2 模擬聲源的聲級與距離的關系 測試項目 距離/m 1 5 10 20 40 聲級隨距離的衰減值/dB(A) 83.1 69.0 63.5 57.5 52.0 聲級隨距離的遞減值/dB(A) 14.1 5.5 6.0 5.5 聲級隨距離累計降幅/dB(A) 14.1 19.6 25.6 31.1

3.2 試驗結果及分析
　　①模擬聲源落水噪聲與儀征化纖廠3500m²工業塔落水噪聲的頻譜測試結果對比參見圖2。

　　由圖2知模擬聲源為峰值在4000Hz左右的中高頻聲源，其頻率分布與工業塔的實測頻譜比較接近。說明本試驗設定的標準試驗工況是比較符合實際情況的。
　　聲學理論指出，點聲源在半自由聲場中當距離成倍增加時，聲級按6dB等差依次衰減，這就是距離衰減。公式為L₂=L₁-20lg(r₂/r₁)。其中L為某測點聲級、r為某測點到聲源的距離。表2中5～40m之間6dB左右的衰減級差十分清楚地反映了這一規律。噪聲在5m測點處的衰減值，用上式算得為69.1dB，與本表結果4非常吻合。這也說明模擬聲源屬于點聲源。
　　但模擬點聲源的衰減特性不能代表工業塔（弧形）面聲源的衰減特性，工業塔由面聲源向線聲源直至點聲源的過渡距離，需根據實測數據分析確定。

4 降噪性能測試結果

4.1 淋水密度與降噪效果的關系
　　在落差H=6m條件下，不同淋水密度的降噪效果參見表3。

表3 不同淋水密度的降噪結果 測試項目 不同淋水密度/(t·m^-2·h^-1) 4 6 8 10 12 14 16 落水噪聲聲級/dB(A) 80.3 82.1 83.1 83.8 84.3 84.7 85.2 降噪器聲級/dB(A) 64.6 65.4 67.6 67.8 67.7 69.0 69.6 降噪前后聲級差/dB(A) 15.7 16.7 15.5 16.0 16.6 15.7 15.6

　　由表3知，隨著淋水密度的增加落水噪聲及降噪后的聲級都略有提高，呈基本同步的變化趨勢，因而各個淋水密度下的降噪效果（降噪前后聲級差）基本不變，平均為16dB(A)。
　　標準試驗工況下（落差H=6m、淋水密度q=8t/(m²·h))降噪效果為15.5dB(A)。
4.2 標準試驗工況下的頻譜
　　在標準試驗工況下，降噪器與冷卻塔模擬落水聲源的頻譜對比參見圖3。

　　由廠模擬落水聲源的頻率分布以高頻為主，降噪器則有效削去了落水聲源中的高頻成分，實現了降噪目標。

5 降噪裝置的結構形式及其材質

5.1 結構形式
　　冷卻塔落水消能降噪裝置主要由“支承構架”及“落水消能降噪器”2大部分組成。支承構架又可分為漂浮式及固定式2種形式，“漂浮式支承構架”由浮體、支承框架和支承柵等3種組件通過萬向連接卡座組裝而成，支承框架和支承柵由浮體托起、漂浮在水面上方；“固定式支承構架”的布置層面稍高于設計正常水位高程，由以塔內立柱為支撐的主、次支承梁系、支承框架和支承柵等3種組件依次擱置而成，形成固定的支承層。“落水消能降噪器” 以六角蜂窩斜管為主體形式，層高18cm，由豎向導入段、無聲擦貼斜段、粘滯減速斜段、疏散灑落挑流段等4個功能段組成。由“漂浮式支承”支承的“落水消能降噪器”的底部懸空在水面上方約10cm左右；由“固定式支承”支承的“落水消能降噪器”的底部懸空在設計水位上方5～10cm。
5.2 材質
　　漂浮式落水消能降噪裝置主要由采用擠拉、注塑或熱壓工藝成型的塑料件構成。其材質特點是結構輕型、便于搬運、易于安裝、防腐耐用。其中的落水消能降噪器由熱壓成型的塑料加厚片粘結而成，其材質質量按塑料淋水填料考慮，即符合2001年7月1日頒布實施的電力行業標準：DL/T742-2001《冷卻塔塑料部件技術條件》。
　　固定式落水消能降噪裝置上部的支承框架及降噪器的材質選用與漂浮式相同，所不同的是其固定的主、次支承梁系是由型鋼或玻璃鋼構成的。兩種材質各有長處，型鋼（Q235）強度高、剛度好、造價低但易銹蝕。玻璃鋼（FRC）短時強度較高、防腐耐用、結構輕型、便于搬運、易于安裝，但剛度介于塑料與鋼材之間，很一般，故只適用于輕型構件的支承。本支承系統處于水中僅支承落水消能降噪器，長期荷載較小，揚長避短，剛好發揮了玻璃鋼的特長，但造價偏高。

6 冷卻塔落水噪聲的聲源治理要點

6.1 安裝設計
　　漂浮式落水消能降噪裝置的安裝工作就是將漂浮框架通過萬向連接卡座進行連續拼接直至鋪滿全塔水面，而塔內柱子在安裝過程中被依次繞過的同時，便發揮了鎖定大片漂浮框架的定位功能。鋪設在漂浮框架上的落水消能降噪器則與漂浮框架的拼接工序同步進行，直至將全塔水面覆蓋嚴密。此外，為確保柱子周邊及其它障礙物邊緣可能出現的暴露水面不受落水撞擊，應根據實際安裝情況，作好采用相應的消缺、覆蓋措施的準備。
　　固定式落水消能降噪裝置的安裝工作可分為固定式支承梁系的安裝以及其上的支承框架、降噪器的安裝鋪設二個部分。由型鋼或玻璃鋼構成的固定式支承梁系，利用原塔內的立柱作為主要支撐，輔以適當增補的小立柱。在全塔的設計正常水位附近構成完整的主、次支承梁系，支承框架及降噪器依次擱置于次梁上方。
6.2 支承形式的特點分析
　　漂浮式支承，施工安裝可直接在水面上進行，但維修不便，增加了水池清淤的工作量；投運后能適應池水水位的變化，隨水位的漲落而同步起伏、降噪效果不受水位變化的影響；造價較低。
　　固定式支承，施工安裝只能在無水空池中進行，便于維修，對水池清淤工作的影響較小；但投運后不能適應池水水位的變化，降噪效果將因水位變化而有所降低，故須增設自動控制裝置以控制好池水水位，以保持設計降噪效果；造價較高。
6.3 使用條件和運行要求
　　①冷卻塔填料底部在冬季可能出現的掛冰墜落現象是危害落水消能降噪裝置正常工作的主要因素，因此本消能降噪裝置比較適用于我國的中、南部地區。對于我國中部偏北的地區使用本降噪裝置應避免掛冰。
　　②對于固定式支承的消能降噪裝置應采用水位自動監控裝置，嚴格控制好池水水位。

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作者簡介：倪季良（1941～），男，上海崇明人，教授級高工，水力學專業，電話(029)2516947。