Министерство образования и науки Российской Федерации

 Сибирский федеральный университет

Кафедра

«Тепловые электрические станции»

Реферат

на тему:

«Снижение шума от оборудования ТЭС»

Выполнил: студент группы

ЗФЭ-13-01Б                                         

Фёдоров А.В.

Проверил:

  Проф.  Дубровский В.А.  

 

 

Красноярск  2016

Содержание

 

Введение. 3

1.     Шум и его воздействие на человека. 4

2.     Источники шума на ТЭС.. 5

3.     Мероприятия по снижению шума от оборудования ТЭС.. 6

3.1.      Снижение шума с помощью экрана. 8

3.2.      Уменьшение шума с помощью звукоизоляции. 9

3.3.      Кожухи. 10

3.4.      Уменьшение шума звукопоглощением.. 12

3.5.      Глушители шума. 13

3.5.1.       Классификация и определения. 13

3.5.2.       Общие требования к глушителям.. 14

3.5.3.       Абсорбционные глушители. 16

3.5.4.       Реактивные глушители. 19

3.5.5.       Глушители активного типа. 20

Заключение. 22

Список использованных источников. 24

 

Введение

Тепловые электрические станции важная часть экономики городов, ведь именно это предприятие позволяет обеспечивать населенный пункт электрической и тепловой энергией, тем самым, давая возможность работать предприятиям и жить людям. Мощность самых крупных ТЭС 1 млн кВт. На ТЭС вырабатывается более 70% электрической энергии.

Но наряду с очевидной полезностью тепловые электрические станции, как и другие промышленные предприятия, оказывают негативное воздействие на природу.  На ТЭС образуется один из вредных факторов, влияющий на здоровье человека и окружающую среду - шум. Любой механизм, являющийся источником энергии, ее преобразователем или потребителем, представляет собой источник колебаний, в том числе звуковых. Чем больше мощность механизма на единицу объема или поверхности, тем больше вызываемый им шум. С ростом удельной габаритной мощности и быстроходности механизмов вопрос о снижении и мерах борьбы с шумом становится все более острым.

Решения экологических вопросов при эксплуатации энергетического оборудования являются приоритетными. Шум является одним из важных факторов, загрязняющих окружающую среду, снижение негативного воздействия которого на окружающую среду обязывают законы «Об охране атмосферного воздуха» и «Об охране окружающей природной среды», а санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 устанавливают допустимые уровни шума на рабочих местах и территории жилой застройки.

Работа энергетического оборудования в штатном режиме связана с шумоизлучением, которое превышает санитарные нормы не только на территории энергетических объектов, но и на территории окружающего района. Особенно это важно для энергетических объектов, находящихся в крупных городах рядом с жилыми районами. Использование парогазовых установок (ПГУ) и газотурбинных установок (ГТУ), а также оборудования более высоких технических параметров связано с увеличением уровней звукового давления в окружающем районе.

Некоторое энергетическое оборудование имеет тональные составляющие в своем спектре излучения. Круглосуточный цикл работы энергетического оборудования обуславливает особую опасность шумового воздействия для населения в ночное время.

В соответствии с санитарными нормами санитарно-защитные зоны (СЗЗ) ТЭС эквивалентной электрической мощностью 600 МВт и выше, использующие в качестве топлива уголь и мазут, должны иметь СЗЗ не менее 1000 м, работающие на газовом и газомазутном топливе — не менее 500 м. Для ТЭЦ и районных котельных тепловой мощностью 200 Гкал и выше, работающих на угольном и мазутном топливе СЗЗ составляет не менее 500 м, а для работающих на газовом и резервном мазутном топливе — не менее 300 м.

Санитарные нормы и правила устанавливают минимальные размеры санитарной зоны, а действительные размеры могут быть больше. Превышение допустимых норм от постоянно работающего оборудования тепловых электрических станций (ТЭС) может достигать для рабочих зон — 25-32 дБ; для территорий жилых зон — 20-25 дБ на расстоянии 500 м от мощной тепловой электрической станции (ТЭС) и 15-20 дБ на расстоянии 100 м от крупной районной тепловой станции (РТС) или квартальной тепловой станции (КТС). Поэтому проблема снижения шумового воздействия от энергетических объектов является актуальной, и в ближайшее время её значение будет возрастать.

1.    Шум и его воздействие на человека

В настоящее время наиболее часто под определением шум понимают любой нежелательный звук.

Данное определение в наиболее полной форме отражает субъективное отношение к этому фактору неблагоприятного воздействия, а также объясняет многие особенности в его определении.

Снижение шумового воздействия, в том числе в энергетике, следует рассматривать при решении комплекса проблем для предотвращения нарастающего экологического кризиса современной техногенной цивилизации. Причем основными путями совместного развития человечества, экономики и природы, при котором общество удовлетворяло свои потребности в настоящем без ущерба для последующих поколений, являются принципы самоограничения, обновляемости и замкнутости.

Действие шума на организм человека связано главным образом с применением высокопроизводительного оборудования, с механизацией и автоматизацией трудовых  процессов.

Негативное воздействие от шума, в том числе энергетических объектов, имеет следующие аспекты:

·                   медицинский,

·                   социальный ,

·                    экономический,

которые следует рассматривать во взаимосвязи друг с другом.

Медицинский аспект связан с тем, что повышенный шум оборудования влияет на нервную и сердечно-сосудистую системы, репродуктивную функцию человека, вызывает раздражение, нарушение сна, утомление, агрессивность, способствует психическим заболеваниям. Профессиональные заболевания связанные с шумовым воздействием занимают первое место среди других заболеваний работников ТЭС. Шумовая болезнь характеризуется комплексом симптомов: снижение слуховой чувствительности, изменением функции пищеварения, сердечно-сосудистой недостаточностью, нейроэндокринным расстройством.

Длительное воздействие интенсивного шума (выше 80 дБА) приводит к частичной или полной потере слуха человека. С увеличением времени воздействия и ростом уровня шума повышается временный сдвиг порога и удлиняется период восстановления. При большой длительности или интенсивности шума происходят необратимые потери слуха (тугоухость), характеризуемые постоянным изменением порога слышимости.

Социальный аспект связан с тем, что под шумовым воздействием, в том числе объектов энергетики, находятся очень большие группы населения, особенно в крупных городах. По некоторым данным свыше 60% населения крупных городов проживает в условиях чрезмерного шума. Шум от объектов энергетики может являться источником превышения санитарным норм в радиусе нескольких километров. Обследования показали, что приблизительно у 70% населения повышается кровяное давление и частота пульса при воздействии шума более чем на 10%, что за счет повышенного шума заболеваемость в городах увеличивается на 30%, уменьшается продолжительность жизни на 8-10 лет.

Экономический аспект обусловлен тем, что шум влияет на производительность труда, а ликвидация последствий болезней от шума – значительных социальных выплат. Увеличение уровня шума на 1-2 дБА приводит к снижению производительности труда на 1% (при уровнях звука больше 80 дБА). Доказано, что шум уменьшает зрительную реакцию, что вместе с утомляемостью резко увеличивает вероятность ошибок при работе операторов. Это особенно не допустимо, например, для энергетического производства, где важную роль играет надежность.

2.    Источники шума на ТЭС

На ТЭС размещается большое количество оборудования, эксплуатация которого связана со значительным шумоизлучением. Эти источники имеют различные спектры излучения шума; они размещаются как внутри, так и вне помещения ТЭС.  В здании ТЭС находятся следующие источники шума: паровые турбины, генераторы, котлы, углеразмольно и тягодутьевые машины, компрессоры, насосы, паропроводы и др.

В топливно-транспортном цехе в зоне ленточных транспортеров  уровень шума составляет 68-76 дБА, в зоне приводных машин  85-97 дБА, в зоне  дробилок угля 94-95 дБА. В котельном цехе шум средне- и низкочастотный по уровням звука на 5-16 дБА превышает предельно допустимые  уровни (ПДУ).  По высоте котла уровень звука после горелок уменьшается на 5-8 дБА. В угольном хозяйстве ТЭС значительными источниками шума являются шаровые и молотковые мельницы, а также дробилки угля и конвейер сырого угля. Около конвейера сырого угля на среднегеометрической частоте 63 Гц она равна 103 дБ.

Основными источниками шума в котельном и турбинном цехах являются  электродвигатели конденсатных (95-98 дБА), питательных насосов (85-90 дБА),подогреватели низкого (94-103 дБА) и высокого (52-103 дБА) давления, коллектора дренажей (100-103 дБА), генераторы турбины (79-117 дБА), редукционно-охлаждающие установки (92-108 дБА), парогазопроводы (87-98 дБА). В котельном цехе источниками шума являются мельницы помола угля шаровые (101-107 дБА), тангенциальные (84-90 дБА), молотковые (84-90 дБА), дымососы (86-92 дБА), дутьевые  вентиляторы (86-91 дБА).

 В котельном и турбинном цехах постоянный шум генерируемый разнообразным оборудованием, характеризуется широким спектром с  наибольшим превышением УЗД на средних и высоких частотах. Наибольшей интенсивности шум достигает на рабочих  местах у мельниц, дробилок и у турбин.

Измерения показывают, что при расстоянии между турбинами больше 50м уровни звука в помещении не зависят от количества одновременно работающих турбин. При уменьшении расстояния между турбинами до 30 м происходит увеличение уровней звука по всей площади турбинного цеха на 4-5 дБА.

При увеличении единичной мощности турбогенератора (следовательно, и габаритных размеров) увеличивается уровень излучаемой звуковой энергии.

Учитывая превышение санитарных норм, необходимо осуществление мер по снижению шума от оборудования. Различают три способа уменьшения шума на окружающую среду:

*        снижение шума в самом источнике,

*        снижение шума на путях его распространения,

*        индивидуальные средства защиты.

Для реальных объектов проводится комплекс мероприятий по уменьшению шума по всем трем направлениям. Выбор мероприятий осуществляется на основе технико-экономического расчета.

3.    Мероприятия по снижению шума от оборудования ТЭС

Разработка мер по снижения шума энергетического оборудования идет во всем мире. За рубежом используются разработки по шумоглушению энергетического оборудования таких компаний как Industrial acoustic company (IAC), BBМ-Acustic, и других, а в нашей стране – разработки ЮжВТИ, НПО ЦКТИ, ОРГРЭС, ВЗПИ (Открытый Университет), НИИСФ, Балтийский университет (Военмех), ВНИАМ др. 

В таблице 1 приведены наиболее оптимальные на сегодняшний день способы снижения шума от различных источников на тепловых электрических станциях.

Таблица 1

 Некоторые из них ниже рассмотрим подробнее.

3.1.                   Снижение шума с помощью экрана.

Акустические экраны являются в соответствии с классификацией ГОСТ 12.1.029-80 одним из средств звукоизоляции.

Различаются естественные и искусственные экраны. Искусственные  ¾ это специально сделанные экраны для уменьшения в основном локальных источников шума, широко используемая при снижении шума трансформаторов, передвижных компрессорных, градирен и т. д. Известно использование экрана для уменьшения целиком шума ТЭС. Для этого на ТЭС Редондо Бич (США) была построена стена длиной 153 м и высотой 18 м. Естественные экраны — складки рельефа местности, насыпи, здания предприятий — позволяют существенно снизить уровень шума от источника на пути его распространения (рис. 5.1). Соответствующее размещение шумного оборудования за естественными экранами от жилого района позволяет в некоторых случаях решить проблему снижения шума от них. Максимальная эффективность экранов на открытом воздухе может достигать 25-30 дБА.

Свойство экранов снижать шум основано на отражении и рассеивании падающих на них звуковых волн. За экраном образуется «звуковая тень», если его размеры больше длины звуковой волны. Наибольшей эффективности экраны достигают в области высоких частот, наименьшей – в области низких частот. 

Киевским ОКП Украинского отделения института "Энергосетьпроект" разработаны технические предложения по снижению шума трансформаторов экранами. В качестве экрана используются типовые железобетонные панели. Для мощных трансформаторов предусмотрена кирпичная звукопоглощающая кладка с резонансными полостями со стороны трансформатора.

В некоторых случаях экраны устанавливаются и внутри помещений. При установке экрана в помещении энергетического объекта его эффективность снижается из-за появления поля отраженного от ограждающих поверхностей звука.

Снижение уровня шума от использование экрана в турбинном и котельном цехах, которые являются акустически необработанными помещениями, невелико и составляет обычно не более 2-3 дБ. Эффективность экрана повышается в относительно небольших, с облицованным звукопоглощающим материалом потолком помещениях. Здесь максимальное снижение уровня шума может достигать 16 дБ.

3.2.                   Уменьшение шума с помощью звукоизоляции

Звукоизоляция применяется для уменьшения шума, проникающего из шумных помещении, а также от корпусов энергетического оборудования, от паропроводов и газовоздухопроводов, находящихся на открытом воздухе.

Звукоизоляция относится к строительно-акустическим методам борьбы с шумом и состоит в том, что звуковая волна, падающая на ограждение, приводит его в колебательное движение с частотой, равной частоте колебаний частиц воздуха. В результате ограждающая конструкция сама становится источником звука, но излучаемая звуковым ограждением мощность в сотни и более раз меньше звуковой мощности, падающей на ограждение со стороны источника шума. Если энергетическое оборудование или помещение, в котором оно находится, могут быть выделены ограждающими конструкциями, то правильный выбор звукоизолирующих конструкций позволяет обеспечить необходимое снижение.

Шум от изолируемого источника или помещения может проникать не только через ограждение, но и косвенными путями, например через ворота, двери помещений, а также боковые конструкции, ограждающие изолируемое помещение. Звукоизоляция ограждением при наличии косвенной передачи шума называется фактической звукоизоляцией ограждением или просто звукоизоляцией ограждением.

Звукоизоляция энергетического оборудования достигается применением ограждающих конструкций, нанесением дополнительных покрытий на стенки агрегата или канала, утолщением стенок канала и кожухов.

Во многих случаях проникающий шум из помещений определяется звукоизоляцией наиболее уязвимых мест  ¾ окон и дверей. Наличие щелей, незакрытых проемов резко уменьшает звукоизоляцию стен. Например, наличие в перегородке круглого отверстия диаметром 2 см ухудшает ее звукоизоляцию в области высоких частот на 10 дБ.

 Правильный выбор конструкции окон, а также площади остекления позволяют обеспечить необходимый уровень шума на расстоянии от таких объектов, как котельный цех ТЭС. В некоторых случаях для уменьшения проникающего шума из шумных помещений через окна или вентиляционные проемы используют специальные устройства. На рис.1 показано устройство, которое позволило снизить проникающий шум из котлотурбинного цеха (Дюссельдорф, Германия) до необходимого значения.

 

Рис.1. Устройство для уменьшения проникающего шума из котлотурбинного цеха: 1 ¾ жалюзи; 2 ¾ панель со звукопоглощающим материалом

В нашей стране широко используется нанесение на корпуса шумных агрегатов и каналов теплоизолирующих покрытий, которые обладают и звукоизолирующей способностью. Основные материалы, используемые одновременно для тепло- и акустической изоляции, ¾ это базальтовое волокно, асбест, асбоперлит.

Тепло акустическая изоляция на котле К-800-240 Сургутской ГРЭС позволила снизить шум на 15 дБ в низкочастотной области спектра и уровень звука на 12—13дБА.

Для уменьшения шума корпусов осевых дымососов, например ДОД-31,5Ф, рекомендуется покрытие из супертонкого базальтового волокна толщиной 200 мм и плотностью 20 кг/м3 и асбоцемент толщиной 30 мм и плотностью 1700 кг/м3.

  

3.3.                   Кожухи

Эффективным способом снижения шума от корпусов энергетического оборудования является размещение их в специальном кожухе. Преимуществом размещения агрегата в кожухе по сравнению с нанесением звукопоглощающих облицовок является возможность осмотра корпуса агрегата, недостатком — более высокая стоимость.

Кожухи выполняются стационарными или съемными.

На рис.2 показана схема стационрного кожуха  для паровой турбины. Кожух имеет двери для осмотра агрегата обслуживающим персоналом, вентиляционные проемы, систему внутреннего освещения.

Обычно кожухи выполняют из листовой стали толщиной от 1 до 4 мм и дюралюминия толщиной от 2 до 6 мм. Звукоизоляция агрегата определяется не только звукоизоляцией стенок кожуха, но и степенью поглощения в них звука. При отсутствии звукопоглощающей облицовки плотность звуковой энергии под кожухом резко увеличивается и эффект от его установки будет минимальным. Рекомендуется облицовывать внутренние поверхности кожуха звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50 мм. Для защиты от механических повреждений звукопоглощающий материал закрывают стеклотканью, а также перфорированным листом. Кожух не должен иметь жесткой связи с изолируемым оборудованием или фундаментом, для чего используют упругие прокладки. Отверстия для прохода коммуникаций уплотняют сальниками, изготовленными из резины, вентиляционные проемы оборудуют глушителями.

 

Рис.2.  Кожух паровой турбины

Использование кожухов для паровых и газовых турбин является сложной технической задачей из-за больших габаритных размеров и повышенной температуры стенок агрегата. Так, стоимость кожуха, выполненного английской компанией для паровой турбины мощностью приблизительно 700 МВт, составила 40 тыс. фунт. ст.. Для мощных агрегатов кожух выполняется, как правило, стационарным.

Эффективность декоративных кожухов турбин из стального листа толщиной 3 мм с вибродемпфирующим покрытием толщиной 5 мм составляет 5,5 ¾ 10,5 дБ.

Для небольших турбин кожух выполняется из разборных конструкций. Например, для турбин ГТК-10 он изготовлен из четырех разъемных секций . На внутренних стенках кожуха размещается звукопоглощающий материал из ультратонкого стекловолокна толщиной 20 мм. Каркас собран из швеллера с полкой 100 мм и уголков 30х30 мм. Эффективность кожуха составляет от 4 дБ на частотах 125, 250, 500 Гц до 11 ¾18 дБ в высокочастотной области спектра.

Эффективным является внутренняя облицовка кожуха в виде композиции из однородных слоев материалов разных толщин, имеющих различные волновые сопротивления. Эффективность кожухов достигает 30 ¾ 45 дБА.

3.4.                   Уменьшение шума звукопоглощением

Для снижения шума в цехах и других помещениях используют различные методы звукопоглощения. Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую.

Эффективность снижения шума звукопоглощением зависит в основном от акустических характеристик самого помещения и частотных характеристик материалов, применяемых для акустической обработки, которая включает облицовку части внутренних поверхностей помещения звукопоглощающим материалом или специальной звукопоглощающей конструкцией, а также размещение в помещении объемных элементов различных форм.

Критерием выбора звукопоглощающего материала является соответствие максимума в частотной эффективности материала максимуму в спектре снижаемого шума в помещении.

Обработка звукопоглощающим материалом потолков и стен в помещениях котельных на электростанциях Сен-Дени и Шеневье (Франция) позволила получить снижение шума на 5—7 дБА, а облицовка 7,2 тыс. м2 внутренних поверхностей помещения ТЭС Калло (Бельгия) и 11,1 тыс. м внутренних поверхностей котлотурбинного помещения блока № 3 ТЭС Кембел (США) ¾ на 5 дБА.

Следует отметить, что предельное значение снижения уровня звука применением звукопоглощающих облицовок, например, в соразмерных помещениях по законам архитектурной акустики ограничено 5- 8 дБА, а в зоне отраженного звука ¾ 10 -15 дБА.

3.5.                   Глушители шума.

3.5.1.                       Классификация и определения.

В соответствии с ГОСТ 12.1.029-80 различают реактивные, абсорбционные и комбинированные глушители. В последнее время в научной литературе широко используется термин «активный» шумоглушитель.

Среди реактивных глушителей наибольшее распространение получили глушители одной четвертой волны.В электроакустике активные глушители рассматривают как системы с распределенными параметрами, а реактивные ¾ как системы с сосредоточенными параметрами. Характерной особенностью глушителей абсорбционного типа является плавный вид частотной кривой заглушения; у реактивных глушителей эта кривая имеет ряд острых пиков и провалов. В реальных конструкциях глушителей затухание звука происходит как за счет диссипации, так и за счет реактивных процессов, но преобладающим является обычно какой-либо один вид потерь.

В технической литературе часто используется термин «активный глушитель». Следует иметь в виду, что под словом «активный глушитель» в литературе разные авторы подразумевают совершенно разные глушители. В нашей стране под словом «активный глушитель» подразумевают диссипативные глушители. За рубежом под словом «активный глушитель» подразумевают глушители, основанные на использовании сигнала, созданного специальным устройством, и находящегося в противофазе с основным. При наложении волн уровень шума в канале снижается.

Глушители, которые не используют постороннего источника энергии для шумоглушения, в литературе называют пассивными глушителями.

Оценка снижения шума при установке глушителя проводится по:

·эффективности глушителя;

·затуханию в глушителе;

·эффекту установки глушителя;

·внесенным потерям.

Затуханием в глушителе называется уменьшение звуковой мощности в децибелах между двумя точками по длине канала. При условии распространения плоской бегущей волны, эта величинаможет определяться как разность уровней звукового давления в рассматриваемых точках. Величина затухания является наиболее полезным понятием при рассмотрении характеристик абсорбционных глушителей. Пример измерения затухания в пластинчатом глушителе показан на рис.3. Здесь проводятся измерения уровней звукового давления до, между и после ступеней глушителя.

Рис.3. Схема измерения затухания в пластинчатом глушителе: 1 ¾ ступени глушителя; 2 ¾ образцовый источник шума; 3 ¾ точки измерения; 4 ¾стенки газовоздухопровода

Эффектом установки глушителя называется разность между уровнями звуковой мощности, излучаемой в окружающее пространство до и после установки глушителя. Эта величина не эквивалентна эффективности глушителя, так как зависит еще и от акустической характеристики канала связи между источником шума и окружающим пространством, которая существовала до установки глушителя.

Внесенными потерями называется разность уровней звукового давления в определенной точке пространства до и после установки глушителя. При неизменной характеристике направленности излучения звука в пространство до и после установки глушителя величина внесенных потерь равна величине эффекта установки глушителя.

Разработка глушителей в нашей стране связана, прежде всего, с именами проф. Е.Я.Юдина и проф. Р.Н.Старобинского, а также Лескова Э.А., Терехина А.С., и др., а за рубежом ¾ проф. Мехеля и проф. Муньяла и др..

3.5.2.                        Общие требования к глушителям

Одним из возможных способов уменьшения шума от энергетического оборудования является установка там глушителей.

Глушители устанавливаются на паровых выбросах и воздушных трактах ГТУ. Такая ситуация также вероятна для: выхлопных трактов ГТУ, водогрейных котлов, тягодутьевых машин, особенно осевых, воздушных трактов дутьевых вентиляторов, вентиляторов местного проветривания,  компрессоров и др. оборудования.

Величина требуемого снижения от каждого источника шума определяется расчетным путем или по результатам натурных измерений. Наибольшее снижение уровня шума требуется при паровых выбросах. Здесь превышение санитарных норм имеет место в радиусе 5 ¾ 6 км. Уровень шума, излучаемый от дымовой трубы ГТУ, меньше, чем от системы воздухозабора компрессора ГТУ, но превышает допустимые нормы на 15 ¾ 23 дБА на расстоянии 300 ¾ 400 м от станции.

Необходимое снижение шума тягодутьевых машин зависит от многих факторов  и составляет для мощной ТЭС приблизительно 10 ¾ 25 дБА и 5 ¾ 15 для крупной РТС (с котлами, например, КВГМ) .

Акустические измерения около крупных РТС, где установлены котлы типа ПТВМ, показали, что источником превышения санитарных норм часто являются именно шум от их газовые тракты, а величины превышения могут составлять 10 ¾ 20 дБ на расстоянии 100 м от них.

Глушители должны учитывать снижение шума по спектру частот. В зависимости от источника шума он может существенно отличаться, например, для паровых выбросов и воздушного тракта ГТУ ¾ высокочастотный спектр, а для водогрейных котлов- низко и среднечастотный.

При разработке глушителя важно учитывать наличие тональных составляющих в источнике шума.

Для достижения максимального акустического эффекта глушители должны размещаться максимально близко к источнику шума.

Требования к аэродинамическому сопротивлению глушителей газового тракта более жесткие, чем к воздушному и заключаются в следующем: обеспечить требуемое снижение с минимально возможными аэродинамическими потерями. Особенно жесткие требования к аэродинамическому сопротивлению предъявляются для глушителей газовых трактов ГТУ, котлов типа ПТВМ, дымососов. Во-первых, это обусловлено тем, что даже небольшая его величина приводит к значительным потерям мощности ГТУ. Во-вторых, может существенно уменьшать рабочие характеристики оборудования. При аэродинамическом сопротивлении глушителей водогрейных котлов типа ПТВМ больше 60 Па могут быть ограничения по теплопроизводительности из-за уменьшения разряжения в верхней части топки. Для глушителей после дымососов аэродинамическое сопротивление не должно превышать 200 ¾ 300 Па.

Поэтому разработанный глушитель должен обладать не только высокой акустической эффективностью, но и минимальным аэродинамическим сопротивлением.

Материалы глушители должны обеспечивать надежную работу глушителя при их эксплуатации. Например, материалы глушителей, размещенных в газовых трактах, подвергаются низкотемпературной коррозии, а паровых глушителей ¾ значительному перепаду давлений и температуры.

Существующие конструкции на ТЭС имеют ограниченные габаритные размеры не позволяющие расширять газоходы (энергетические газоходы после дымососов) и даже просто разместить глушитель (водогрейные котлы типа ПТВМ). Поэтому важными требованиями являются минимальные габаритные размеры и вес у конструкций глушителей.

Общими требования к конструкциям шумоглушителей энергетических газовоздухопроводов являются:  необходимое снижение уровня шума во всем диапазоне, учитывающее специфику излучаемого шума от источника; минимальное гидравлическое сопротивление; надежная эксплуатация при относительно высоких температурах и в условиях возникновения низкотемпературной коррозии; минимальные вес и габаритные размеры, позволяющие разместить глушитель в существующих конструкциях; удобство монтажа и эксплуатационного осмотра; низкие капитальные затраты.

К числу основных требований предъявляемых к конструкциям шумоглушителей для энергетических котлов следует отнести также  обязательность  сохранения рабочих характеристик оборудования (например, теплопроизводительности котла).

Целесообразность применения того или иного вида глушителя определяется технико-экономическим расчетом. Технико-экономические вопросы, связанные с глушителями рассмотрены в девятой главе.

3.5.3.                       Абсорбционные глушители

Широкое распространение в мире получили глушители абсорбционного типа. На рис.4 показаны основные типы абсорбционных (диссипативных) глушителей: трубчатый, пластинчатый, сотовый, кулисный, цилиндрический. Абсорбционные глушители отличаются друг от друга расположением звукопоглощающего материала по сечению канала. От выдувания звукопоглощающий материал защищается перфорированным звукопроницаемым покрытием.

Наиболее простой является конструкция трубчатого глушителя (рис.4 б).

                   

Рис. 4. Основные типы абсорбционных (диссипативных) глушителей: а ¾  пластинчатый; б ¾ трубчатый; в ¾ сотовый;                                             г ¾ кулисный; д ¾ цилиндрический

Наиболее характерные области применения этих типов глушителей в энергетике приведена в табл.2.

Наиболее широко в энергетике используются пластинчатые глушители (рис.4 а).

Пластинчатый глушитель представляет собой ряд параллельных щитов со звукопоглощающим материалом разбивающим  канал на несколько параллельных каналов. Расстояние между крайними пластинами и корпусом глушителя равно половине расстояния между пластинами, которые находятся на одинаковом расстоянии друг от друга.

Толщина пластин выбирается исходя из максимума в спектре шума ¾ чем ниже частота заглушаемого звука, тем толще пластины глушителя. Если частотная характеристика заглушения не совпадает с частотной характеристикой глушителя, то следует использовать глушитель из двух трех ступеней, каждая из которых обеспечивает затухание в своем диапазоне.

 Таблица 2  Характерные области применения абсорбционных типов глушителей

Тип глушителя	Область применения в энергетике
Трубчатый, сотовый	Система местной вентиляции, каналы с геометрическими размерами до 1 м
Пластинчатый	Системы местной  вентиляции, воздухозаборы дутьевых вентиляторов и ГТУ, выхлопные тракты после дымососов
Цилиндрический, кулисный	Выхлопные тракты ГТУ

Длина глушителя должна быть достаточной для снижения шума для всех значений среднегеометрических частот.

Затухание в диссипативных глушителях не постоянно по длине. Наибольшее затухание для трубчатых и пластинчатых глушителей приходится на первые три калибра, а затем затухание уменьшается.

 Для снижения аэродинамического сопротивления и вторичного шумообразования пластинчатые глушители имеют обтекатели.

 В табл. 3 приведены наиболее часто применяемые звукопоглощающие материалы, которые обладают хорошими звукопоглощающими свойствами, не горят и не гигроскопичны.

Таблица 3  Характеристика звукопоглощающих материалов

Материал	Средняя плотность, кг/м3	Температурный диапазон работы, 0С
Маты (холсты) из супертонкого стекловолокна	20	-60 ¸ +450
Холсты из супертонкого базальтового волокна	23	-60 ¸ +450

Достоинством пластинчатых глушителей являются относительная простота изготовления и отработанность технологии установки; снижение шума осуществляется в широком диапазоне частот и составляет до 25 дБ при умеренном аэродинамическом  сопротивлении. Предельной величиной снижения шума пластинчатым глушителем, установленного в металлическом коробе канала, составляет около 50 дБ, а в канале с кирпичными или бетонными стенками ¾ до 76 дБ. Применение пластинчатых глушителей позволяет уменьшить уровень шума до санитарных норм, например, от тягодутьевых машин, установленных в количестве, достаточном для эксплуатации самой крупной ТЭС. Недостатком работы таких глушителей является возможное забивание перфорированных листов, которые защищают звукопоглощающий материал от выдувания. Это может происходить при работе котла на угле или мазуте. Забивание перфорированных листов приводит к снижению и изменению акустической эффективности глушителя. Диссипативные глушители имеют ограниченные возможности снижения шума в низкочастотной области.

Часто глушители представляют и сочетание различных комбинаций перечисленных элементов.

Другим видом диссипативных глушителей являются экранные глушители, которые в виде щитов устанавливаются на некотором расстоянии от газовоздухопровода. Экранные глушители устанавливают для снижения шума воздухозабора дутьевого вентилятора.

3.5.4.                       Реактивные глушители

Среди реактивных глушителей различают камерные, резонансные и интерференционные глушители.

Неравномерность частотной характеристики и наличие полос пропускания являются типичными признаками реактивных глушителей.

Главными недостатками камерных глушителей являются высокие дополнительные аэродинамические сопротивления из-за внезапных расширений и сужений, а также необходимость расширения канала в месте установки. Это не позволяет использовать камерные глушители на больших энергетических газовоздухопроводах.

Наибольшего применения реактивные глушители камерного типа нашли для снижения шума паровых выбросов энергоустановок и поршневых компрессоров. Здесь допускаются значительные гидравлические потери, а выхлопные каналы имеют относительно небольшие диаметры.

Рис. 5. Схемы резонансных глушителей: а — резонатор Гельмгольца; б — однокамерный концентричный резонатор; в — система резонансных отростков

Другим типом реактивных глушителей являются резонансные. Частотная характеристика этих глушителей имеет ряд узких полос заглушения вблизи собственных частот резонатора. Одиночный резонатор Гельмгольца (рис.5 а) представляет собой полость, соединенную горлом (трубкой 1) с газовоздухопроводом. При возбуждении в резонаторе собственных колебаний звуковая энергия проходящей волны затрачивается на преодоление инерционности массы газа в горле и упругости газа в полости.

Одиночный резонатор Гельмгольца редко используется в технике борьбы с шумом. Более часто используют концентричные резонаторы, которые образованы при помощи камеры, концентрично расположенной по отношению к трубопроводу и равномерно распределенных отверстии (рис.5 б).

Для увеличения затухания иногда используют многокамерный концентричный резонатор, составленный из одинаковых не очень длинных камер.

Другую группу резонансных глушителей представляют акустические фильтры в виде присоединенных к газовоздухопроводу четвертьволновых резонансных отростков.

Частотная характеристика заглушения резонансного отростка имеет вид острых пиков на резонансных частотах. Теоретически затухание на резонансных частотах должно достигать бесконечности, однако экспериментальные значения не превышают 40 дБ. Кроме того, экспериментальные значения пиков поглощения соответствуют не четвертьволновой глубине отростков, а несколько меньше.

Резонансные глушители типа одной четвертой волны в настоящее время используются для снижения шума тягодутьевых машин в газовоздухопроводах.

Для заглушения неизменной во времени интенсивной низкочастотной составляющей можно использовать интерференционный глушитель в виде ответвления от основного газовоздухопровода. Длина ответвления должна быть больше соответствующего участка прямого канала на половину длины волны, заглушаемой тональной составляющей.

3.5.5.                       Глушители активного типа

В настоящее время идут работы по промышленному использованию глушителей активного типа для снижения шума энергетических газовоздухопроводов. Известны работы датских, английских и американских ученых по использованию системы «антизвук» в энергетике. Одного из лучших результатов в этом направлении добилась фирма Digisonix (США).

Принципиальная схема глушителя,  разработанного фирмой Digisonix, показана на рис.6.

С помощью громкоговорителя создаются волны в противофазе с шумом источника,  амплитуды которых при наложении становятся равными нулю. Это достигается с помощью процессора, который получает сигналы от микрофонов, которые находятся сразу после ТМ и громкоговорителя.

Рис.6. Схема активного шумоглушителя: 1 ¾ источник шума; 2 ¾ микрофон для анализа спектра шума; 3 ¾ прибор контроля сигналов; 4 ¾громкоговоритель; микрофон для корректировки сигнала 

Основное отличие глушителя активного типа от диссипативного показано на рис.7, из которого видно, что глушитель активного типа снижает шум в низкочастотной области, а диссипативный ¾ в высокочастотной.

Поэтому глушитель активного типа выгодно использовать в комбинации с диссипативным. Глушитель активного типа не создает дополнительного сопротивления и может снижать шум в запыленном и агрессивном потоке газов. Недостатком является высокая стоимость оборудования, необходимого для активного глушения. Технико-экономический анализ показывает, что комбинация активного глушителя с диссипативным более выгодна, чем применение только диссипативного глушителя.

Рис.7 Характерные области снижения глушителем: 1 ¾ активным;        2 ¾ диссипативным

 

Следует отметить, что в настоящее время в основном используются глушители пассивного типа, а активные глушители рассматриваются как их дополнение для снижения шума на низких частотах.

Заключение

Особенность снижения шума в энергетике состоит в том, что здесь необходимо принимать комплекс мер по уменьшению шума от разного типа оборудования. В реферате рассмотрены общие методы и конкретные способы уменьшения шума энергетического оборудования, оказывающего наибольшее влияние на окружающий район. Шумозащитные мероприятия от оборудования ТЭС требуют значительных затрат. Особенно это касается ТЭС со сверхкритическими блоками или с установками ГТУ. Поэтому важной задачей является доведение шума до санитарно-гигиенических норм на рабочих местах и на территории жилой застройки от разных источников с минимальными затратами.

Нормативы по шуму для производственных помещений и рабочих зон сильно отличаются от допустимых значений для территории жилого района. Например, уровень звука на территории ТЭЦ допускается в 80 дБА, а для территории жилой застройки ¾ не более 45 дБА. Энергетические  предприятия находятся  в непосредственной близости от жилой застройки, поэтому необходимо принятие мер по шумоглушению от энергетического оборудования, даже если санитарно-гигиенические нормы около этого оборудования выполняются.

Для достижения уровня звука 90 дБА около энергетического оборудования на ТЭС, по данным американских специалистов, удельные затраты составляют от 1,9 до 3,4 долл. на 1кВт установленной мощности. Снижение уровня звука около оборудования с 85 до 80 дБА требует увеличения удельных затрат в 2 раза. В некоторых случаях затраты могут быть в несколько раз больше. Например, для снижения шума от трех блоков по 150 МВт на расстоянии 150 м от станции до 52 дБА пришлось затратить сумму, равную 4,5% общей стоимости тепловой станции.

В абсолютных величинах затраты на шумоглушение энергетического оборудования крупных  предприятий,  например, тепловых станций, могут  составлять миллионы рублей. На шумоглушение отдельных электростанций США было потрачено (тыс.долл.): Northport ~ 27508; Parish ~5242; Redondo Beach ~ 4460.

Стоимость мероприятий по снижению и контролю шума составляет для новой электрической станции от 0,8 до 1,4% всей стоимости станции. Стоимость мероприятий по шумоглушению газотурбинных установок  составляет 1-2% общей стоимости станции или около 6% стоимости самой ГТУ.

Следует отметить, что расходы на мероприятия по борьбе с шумом в некоторых странах, как, например, Нидерланды, выплачиваются из суммы налогов, взимаемых в соответствии с "платой за загрязнение".

От величины требуемого снижения шума оборудования зависит выбор способа или устройства для его уменьшения шума. Поэтому разработка новых, желательно относительно недорогих, методов и материалов для снижения шума на предприятиях теплоэнергетики является особенно актуальной на сегодняшний день. 

 

 

Список использованных источников

1.     Дубровский В.А.Введение в специальность./В.А.Дубровский. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004, 196с.

2.     Дубровский В.А, Журавлев В.М, Природоохранные технологии на ТЭС / В.А. Дубровский, В.М.Журавлев //Красноярск: Сибирский федеральный ун., 2010: – 280с

3.     Тупов В.Б. Снижение шумового воздействия от оборудования в энергетике -М.:   2004 г.

4.     Нурулдаева Г.Ж., Жакипбекова К.Б. Расчет снижения шума путем применения звукопоглощающих облицовок в рабочих помещениях ТЭС.(Интернет)

5.     Тупов В.Б. Эффективные решения по снижению шума в энергетике // Ш Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия».(Интернет)

6.     Тупов В.Б. Разработка методов снижения шумового загрязнения окружающей среды газовоздушными трактами тягодутьевых машин ТЭС. 25.03.2015(Интернет)