噪音分析及改善

噪音分析及改善（精选6篇）

噪音分析及改善 篇1

变压器绕组通入50Hz交流电时, 表面上看是静止的设备, 但电磁场在铁芯中会产生50Hz的磁通。由于磁通量的变化, 铁心的硅钢片也相应地产生振动或谐振, 并发出50Hz的嗡嗡振动声。在正常运行的情况下, 噪声是连续而又均匀的。

1 噪声的产生

铁心、绕组和油箱 (包括磁屏蔽等) 统称为变压器的本体。变压器的噪声是由于变压器本体的振动及其冷却装置的振动而产生的一种连续性噪声。变压器噪声的大小与变压器的额定容量、硅钢片的材质及铁心中的磁通密度等诸因素有关。

国内外的研究结果表明, 变压器 (包括带有气隙的铁心电抗器) 本体振动的根源在于: (1) 硅钢片的磁致伸缩引起的铁心振动。所谓磁致伸缩, 是指铁心励磁时, 沿磁力线方向硅钢片的尺寸增加, 垂直于磁力线方向硅钢片的尺寸缩小, 而引起的这种尺寸的变化。磁致伸缩使铁心随着励磁频率的变化而周期性地振动。 (2) 硅钢片接缝处和叠片之间存在着因漏磁而产生的电磁吸引力, 从而引起铁心的振动。 (3) 当绕组中有负载电流通过时, 负载电流产生的漏磁引起绕组、油箱壁 (包括磁屏蔽等) 的振动。这种振动与硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动相比要小得多, 可以忽略。与硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动相比, 气隙处漏磁引起的铁心振动亦可忽略。这就是说, 变压器 (包括带有气隙的铁心电抗器) 的本体振动完全取决于铁心的振动, 而铁心的振动, 可以看作完全是由硅钢片的磁致伸缩造成的。值得提及的是, 当铁心的固有频率与磁致伸缩振动的频率相接近时, 或者当油箱及其附件的固有频率与来自铁心的振动频率相接近时, 铁心或油箱将会产生谐振, 使本体噪声骤增。[1]

2 谐波电流的产生及对变压器噪音的影响

在理想的情况下, 优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形, 即产生谐波。供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率 (在我国取工业用电频率50Hz为基波频率) 整数倍的正弦波分量, 又称为高次谐波。在供电系统中, 产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备 (又称为非线性负荷) 供电。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波, 导致供电系统的电压、电流波形畸变, 使电力质量变坏。因此, 谐波是电力质量的重要指标之一。

研究结果表明, 影响电力变压器铁心噪声的谐波频谱范围通常在100～500Hz 之间。进一步的研究还表明, 变压器的额定容量越大, 在铁心的噪声中基频分量所占的比例越大, 二次及以上的高频分量所占的比例越小;而变压器的额定容量越小, 在铁心的噪声中基频分量所占的比例越小, 二次及以上的高频分量所占的比例越大。这就是说, 对于不同容量的电力变压器, 其铁心噪声的频谱是不一样的。在后面的例子中驿南府变电站采用的两台容量为180MVA的变压器, 噪音的产生主要考虑100～200Hz之间的噪音就可以了。

现阶段220kV变压器大多采用YN、yn0、d11接线的三相心式变压器。由于为三相心式变压器, 它的各相磁路彼此相关, 高中压侧又采用YN、yn0接线, 当中性点不接地时, 同相位同大小的三次谐波电流不能流通, 于是电流就接近于正弦波。这时, 利用变压器铁心的磁化曲线作出的磁通为一平顶波, 平顶波中除基波磁通外, 还有部分三次谐波磁通, 如图1所示。三相的三次谐波磁通又彼此同相位同大小, 不能沿铁心闭合, 只能借油、油箱等形成闭路。由于这些磁路的磁阻很大, 故三次谐波磁通很小。因此主磁通仍接近于正常波, 相电动势波形也接近于正弦波。[1]

而当中性点接地时, 三次谐波电流可以流通, 电压不会发生畸变。此时中性线电流基本上都是谐波电流。由于三次谐波电流存在, 使得变压器的噪音增大。

谐波流过变压器时对变压器造成的危害大致有以下几个方面:

(1) 增加了其铜损耗和铁损耗。随着谐波频率的增高, 集肤效应会更加严重, 铁损耗也更大。

(2) 会引起变压器外壳外层硅钢片和某些紧固件发热, 并有可能引起变压器局部严重过热。

(3) 还会引起变压器的噪声过大。

3 流经中性点的直流分量对变压器噪音的影响

3.1 直流电流的产生

在线运行的变压器绕组内产生较大的直流分量, 可以由以下原因引起:

(1) 直流输电线路与交流输电线路的并行运行。由于很多直流系统是单极运行的, 运行极会通过大地形成回路。当变压器采用中性点接地的运行方式时, 地表电流通过接地中性点在交流变压器的励磁电流中产生直流分量, 会对变压器产生影响。

(2) 交流网络中存在电压电流关系曲线不对称的负载。电压电流关系曲线不对称的负载, 如相控交流负载、相控整流器、线路换向逆变器都能产生直流分量。

(3) 轨道交通、电力机车、地铁线路的大量存在。2003年纽约一座变电站的变压器出现噪音增大的现象, 后查找到原因是由于地铁公司在其附近新增加了一个大功率的换流站。而在我国南方, 也存在由于高压直流输电的影响, 使得附近的变电站中直流接地的变压器出现噪音增大的现象。例如珠海发电厂的220kV启备变就曾出现此种情况。

(4) 太阳“磁暴”的影响。

太阳磁暴产生的直流冲击对变压器的影响比较大的情况主要出现在北欧这些靠近极地的一些国家[2]。

3.2 直流对变压器的影响

直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态, 是指在变压器励磁电流中出现了直流分量。当直流分量流经变压器绕组时, 首先会影响变压器的铁心磁滞回线, 如图2所示。

直流入侵时会产生直流偏磁现象, 随着直流分量的增大, 变压器的励磁电流畸变越来越严重, 并出现严重的半周饱和。

直流对变压器的直观影响就是噪音显著增大。据统计, 当流经中性点的直流分量达到几个安培甚至零点几安培时, 变压器的噪音幅值增量就能达到10dB以上, 具体的增量与当时铁心的饱和程度有关。实验数据表明, 当变压器铁心磁密达到磁滞曲线的拐点时, 直流分量的影响达到最大;当变压器空载和大负荷运行情况下影响相对较小。而且, 直流分量本身通过大地形成回路, 所以它的大小与大地的电阻又紧密联系, 表现为雨天前后、四季的噪音都不相同。直流源的投切也直接影响它的大小。[3]

3.3 直流偏磁对变压器的危害

直流偏磁对变压器的危害大致有以下几个方面:

(1) 直流磁通造成变压器铁心每隔半个周期出现严重的磁饱和。励磁电流高度畸变, 产生大量谐波, 变压器无功损耗增加, 系统电压大大降低, 系统继电器误操作。

(2) 直流偏磁对变压器严重的磁饱和, 会使正常情况下在铁芯中闭合的磁通部分离开铁心, 使变压器金属结构件损耗增加, 导致局部过热, 破坏绝缘, 损害变压器或降低变压器寿命。所以说, 直流分量的存在对变压器的影响很大。

一般规定, 中性点通过的直流电流不应大于额定电流的2.1%, 而由此引发的噪音增加不能超过10～15dB。

4 驿南府主变噪音异常案例分析

驿南府变电站采用的是2台西门子济南变压器有限公司SFSZ-180000/220自冷变压器, 变压器的联结组为YN、yn0、d11接线, 在运行中采用3号主变中性点不接地, 2号主变中性点直接接地的运行方式。在日常巡视中发现3号主变的噪音是连续均匀的, 而2号主变经常出现噪音异常增大的现象。

4.1 噪声的采集与分析

在上述2台变压器周边的16个点对声音进行采集并录制, 采集位置如图3所示, 采集时间选自2号主变声音异常增大时。

直观描述:其中主变本体长度为9.9m, 两主变间距为13.8m。 在采集时, 在3号主变的f、g、h位置听到却是来自2号主变的声音, 由此可以看出两台主变噪音的差距。

数据描述:随后, 对上述16个点进行了噪音的测量。测量位置为距离变压器本体2m, 高度为1m。测量数据如表1所示:

注:标准为62.1dB.

经过分析发现:

(1) 2号主变噪音比3号主变相对应点大10dB左右, 而且3号主变的噪音已经超出了厂家所提供的62.1dB标准。

(2) 每台变压器的最高噪音出现在A、E两点, 即变压器的短轴方向。

(3) 3月4日之前运行方式为3号主变中性点直接接地, 2号主变中性点不接地。当时是3号主变的噪音较2号主变大。

综上对现象和数据的分析, 认为主变噪音的异常与主变中性点是否接地有直接的关系。同时, 这种噪音的增大是不正常的, 已经大幅超过了厂家所提供的62.1dB标准。

4.2 噪音分析及结论

由于厂家给出的62.1dB标准是在变压器空载、排除变压器周围噪音的情况下所测量的, 认为3号变的噪音是基本正常的;而2号变的噪音是超标的, 而且对变压器的影响较大, 应该给予高度重视。

驿南府变电站所带主要负荷为首钢集团的迁钢有限公司, 它的主要用电设备主要是电弧炉、轧钢机、高炉、交直流变压器等大量具有非线性阻抗特性的电气设备, 这使得驿南府变电站的电能质量不很理想。

3月10日, 检测班对变压器的谐波进行了监测, 检测结果虽然相对较大, 但未超标。根据实验数据分析表明, 由此引起的噪音增加一般在3～5 dB之间。因此初步认为由谐波引起的噪音增加不占主要方面。

考虑流经中性点的直流分量对变压器的影响。3月27日, 直流检测班对变压器的直流分量进行监测发现, 中性点电流达到了7～11A, 参照武南变电站主变由于直流励磁影响而产生噪音增大的资料, 如表2, 发现该情况和驿南府变电站的情况很类似。

由此初步判断驿南府变电站主变声音异常主要是由流经主变直流分量而引发的, 同时谐波也有一定的影响。

4.3 改善措施

4.3.1 在源头对直流分量进行屏蔽

尽快检测流经变压器中性点的直流分量, 查找110kV负荷侧的直流源, 在源头对其进行屏蔽。

4.3.2 减少流经变压器的直流分量

这方面的措施主要有:

(1) 在变压器中性点串联高压电容器隔离直流分量; (2) 在变压器中性点串联电阻降低流过中性点的直流分量; (3) 在变压器中性点注入反向直流电流。

4.3.3 适当增加感性负载

密切监视变压器噪音情况, 尤其是负荷较大、天气比较潮湿的时候。当噪音过大时, 适当增加变压器的感性负载, 并且避免出现空载现象。

4.3.4 定期轮换, 延长寿命

可采取改变主变运行方式, 定期轮换两台变压器中性点接地的方法达到延长变压器寿命的作用。

5 结束语

针对驿南府变电站主变压器噪音异常现象, 从噪音产生机理、谐波电流的影响、直流电流的影响等方面对其进行了分析, 并对不同的噪音产生的机理、对主变压器危害、防范措施等方面进行了探讨。分析确认驿南府变电站主变压器异常噪音主要是由于直流电流的影响造成的, 直流入侵时会产生直流偏磁现象, 随着直流分量的增大, 变压器的励磁电流畸变越来越严重, 并出现严重的半周饱和, 从而对变压器产生严重危害。基于上述分析结果, 提出了串联电阻、串联高压电容器等解决方案。这些措施对克服变电站主变压器噪音异常具有良好的效果。

参考文献

[1]许实章.电机学[M].北京:机械工业出版社, 1988.

[2]虞兴邦, 姜在秀, 韩涛.变压器噪音及其降低[J].噪音与振动控制, 2001, (5) .

[3]蒋长庆, 朱伯铭.关于变压器噪音的分析及其降低方法[J].南京师范大学学报, 1995, (2) .

[4]董志刚.变压器的噪音[J].变压器, 1995, (1) .

仪表台风管噪音分析及优化方法 篇2

仪表台风管的性能是衡量汽车性能的重要指标之一。如何改善仪表台风管的结构,降低噪声,减少风管内流体压损现象,是汽车仪表台风管设计中的重要研究课题。一种可行的方法是建立数学模型进行数值分析。由于传统的试验设计方法难以反映风管系统中存在的影响风管性能的不利因素的产生原因,而用数值模拟计算实现风管结构设计和优化更为有效,所以目前正成为汽车风管领域设计和开发方法的研究热点。因此,开展汽车风管的数学建模与优化研究,不但可以丰富和完善风管设计理论和方法,而且具有重要的实用价值。仪表台风管系统包括空调风管和除霜风管,是空调系统的重要组成部分,能实现空调吹面、前挡玻璃及侧挡玻璃除霜送风的功能。然而,在风管实现送风功能的同时,由于空调风管的设计与布置直接影响车内环境的舒适性。风管设计中要求风管的气流噪声必须控制在允许的范围内。风管中压力损失是使车厢内产生气流噪声的原因之一,而风管横截面积的变化直接影响着风管的压损。本文通过分析风管中产生压力损失的原因和对某汽车整车送风系统的计算流体力学分析,说明减小风管压力损失可降低车内噪声。

2 风管压力损失分析

风管的压力损失△P由沿程压力损失△Py和局部压力损失△Pj 2个部分组成:

2.1 沿程压力损失的计算公式

沿程压力损失是由于空气本身的黏滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失,又称摩擦阻力损失。

长度为l (m)的风管沿程压力损失可按下式计算:

△Py为单位管长沿程压力损失,也称为单位管长摩擦阻力损失,Pa/m。

式中:ρ为空气密度,标准状况下ρ=1.2 kg/m3;v为风管内的平均流速,m/s;de为风管的当量直径,m。圆形风管的当量直径de=d,d为风管直径。

矩形风管的当量直径de=2ab/(a+b),a,b分别为矩形风管的边长;λ为摩擦阻力系数。

由上述公式可知,风管的沿程压力损失与空气本身的密度、风管气流的平均流速、风管的水力直径及风管内壁的摩擦阻力系数有关。

2.2 局部压力损失的计算公式

局部压力损失△Pj是空气流经风管中的管件及设备时,由于流速的大小和方向变化及产生涡流而造成比较集中的能量损失。

风管的局部压力损失计算公式如下:

式中:ζ为局部阻力系数;υ为ζ与之对应的断面流速。

影响局部阻力系数ζ的主要因素有管件形状、壁面粗糙度雷诺数。

3 风管压损分析方法及实例分析

3.1 风管压损分析方法

风管压力损失分析方法包括计算流体力学(简称CFD)和实车风管噪音试验。

CFD是一种通过数值计算方法直接求解流动主控方程以发现各种流动现象规律的分析方法,简单地说,CFD相当于虚拟地在计算机上做实验,用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程,得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布,从而近似模拟流体流动情况。此方法在风管产品未成型之前即可对风管内部流场进行分析,优化风管设计方案,大大减少风管设计风险,缩短产品的开发周期。

CFD软件的一般结构由前处理、求解器、后处理3个部分组成。前处理、求解器及后处理三大模块各有其独特的作用(见表1)。

目前,比较好的CFD软件有CFX、Fluent、Phoenics、Star-CD、CFdesign、6SigmaDC,除了Fluent、CFdesign是美国公司的软件外,其他3个都是英国公司的产品。

实车风管噪音试验:鼓风机最大挡位运行,在全冷吹面模式、全热除霜模式、全热吹脚模式下,内循环或外循环模式对应各噪音测试点的噪音值的测试。该噪音试验目的是为了验证风管设计的实际效果,以对风管产品性能的可靠性进行验证。

3.2 风管压损问题实例分析

某项目车型空调风管在低速挡位时,出风口风速及噪音值均在设计范围值内,但在高速挡位时,出风口风速很高(正常值应在7.2 m/s左右),同时噪声值远超出68 dBA的设计值。

根据空调箱风量为400 m3/h及风口流量分配按1:1:1:1分配的要求,可推算出风管最小截面积应为3 800 mm2左右,通过校核风管数据发现,在与风窗衔接位置的风管截面积只有3 500 mm2。由此可知,仪表台风口造型面积过小,限制了风窗的有效出风面积,导致风管截面积无法扩大。以下通过对风管进行CFD建模及分析,验证以上分析原因。具体CFD分析结果如图1、图2、表2所示。

通过以上分析结果可知,由于仪表台出风口面积不足,各个出风口风速都超出了最佳实践要求。最大挡有风噪超标的风险。

3.3 风管噪音问题优化

经过与造型、内饰部门沟通,增大出风口的有效面积,经过CFD分析后发现,中间风速仍然有局部较高,但噪音情况有了较大改善,结构优化后结果如图3所示。

4 小结

通过以上实例分析结果可知,风管设计过程中的噪音值控制需重点关注风管截面积对风管压损的影响,在风管的布置及结构设计上需注意以下几个方面:①风道截面尽可能圆整,最好是圆形或椭圆形。②风道入口截面面积应等于空调热风出口的面积。③出风口截面面积越大,压力损失越小,空气流速越低。空气流速越低,产生的噪音就越小。④整个风道的通道要求:避免急剧的转折和不规则的突出,保持流向的顺畅,尽量做到长度最短,锐度最小,弯曲尽可能地小。⑤管道截面在各段尽量保持相似的形状,截面积变化为-10%～+20%。⑥避免出现突变的膨胀和收缩,整个收缩的角度必须小于40°,整个膨胀的角度必须小于14。。⑦避免使用压力分风,多使用导流板分风。

参考文献

[1]陈孟湘.汽车空调:原理、结构、安装、维修[M].上海:上海交通大学出版社,2001.

噪音分析及改善 篇3

1暖通空调节能设计

1.1冷热源的合理利用

冷热源的合理利用是暖通空调系统节能的重要措施, 因为我国地域广阔, 不同地区的气候条件以及能源条件都有很大的差异, 所以在冷热源配置方面, 应该根据建筑所在地区的实际情况进行合理配置, 以确保暖通空调系统能源消耗低, 提高能源利用率。

1.2冰蓄冷技术

电能是暖通空调系统运行过程中的重要能源, 在暖通空调系统运行过程中会消耗大量的电能, 为了优化我国电力资源投资, 减少电能消耗, 可以充分的利用电负荷的峰谷电价差的优势, 采用冰蓄冷技术。我国电力系统为了调节用电紧张和不均衡性, 采用了峰谷电价的方式, 对于在夜间用电低谷期用电用户给予电价优惠, 鼓励用电大户在低谷期用电。冰蓄冷技术就是利用这一优势进行节能, 在电力低谷期, 将水利用冰蓄能系统制成冰保存起来, 然后在用电高峰期使用, 由此降低电能消耗, 又可以缓解我国用电紧张的局面。冰蓄冷技术采用模块化设计, 故障发生率较低, 使用寿命长, 并且不会对环境造成污染。但是冰蓄冷技术的应用应该根据实际情况设计, 才能够最大限度的发挥优势。

1.3余热回收装置

目前在空调热回收设备中, 常用的热回收有:转轮式热回收、板翅式热回收和热管热回收。

转轮式换热器:是一种蓄热能量回收设备。分为显热回收和全热回收两种。显热回收转轮的材质一般为铝箔, 全热回收转轮材质为具有吸湿表面的铝箔材料或其他蓄热吸湿材料。转轮作为蓄热芯体, 新风通过转轮的一个半圆, 而同时排风通过转轮的另一半圆, 新风和排风以相反的方向交替流过转轮。新风和排风间存在着温度差和湿度差, 转轮不断地在高温高湿侧吸收热量和水分, 并在低温低湿侧释放, 来完成全热交换。

板翅式热交换器:具有换热系数高, 结构紧凑, 经济性好等优点, 是广泛使用的换热器之一。近年来已用于回收空调排风中的能量, 具有良好的效果。一般热交换器的效率可达70%左右。

热管换热器:热管由于其具有很高的传热系数, 因而近年热管用于空调热回收系统中的研究得到很大的发展。热管由于热传递速度快、传递温降小、结构简单和易控制等特点, 因而将被广泛用于空调系统的热回收和热控制。

1.4变频技术

暖通空调在运行时由于室外气候条件发生改变, 其运行负荷因受到影响而改变, 从而其能源的消耗增加。而在暖通空调系统中加入变频器, 调节暖通空调的工作频率和运行模式, 空调在运行时将不受室外环境的影响, 可自行选择工作频率和运行模式。通过采用这种变频技术能够有效改善空调能耗问题。

2暖通空调控制设备噪音处理措施

暖通空调出现噪音一方面是由于设备在长期运行后, 性能下降, 所以在运行的过程中会由于震动或者摩擦而产生噪音, 另一方面是由于空调本身的噪音超标, 所以在通电运行时就会出现噪音。在大型建筑物中的暖通空调机组较大, 所以产生噪音是不可避免的。所以应该根据噪音产生的原因不同而采用不同的处理措施, 最大限度的降低噪音。

2.1设备检查

在暖通空调设备进入安装现场时, 应该对设备进行详细的检查, 这是控制噪音的关键步骤。首先应该检查箱体的外观, 是否破损的现象。然后开箱检查, 检查设备是否有缺陷, 在通过外观检查后, 应该对设备进行通电试运行, 检测噪声是否超标, 如果超标应该及时更换。如果正常, 则进入安装阶段。

2.2设备正确安装

新风机、空调机安装采用弹簧阻尼减振器, 风机与风管连接采用软连接, 新风机组与水管采用软接头连接, 风机盘管采用弹簧吊钩, 风机盘管与水管采用软管连接。对空调机房进行吸音处理, 比如在空调机房内采用隔声材料做成围护结构, 以防止设备噪声外传, 或在机房内贴吸声材料。

水管安装应根据国家规范要求进行, 采用弹簧减振吊架, 并且吊架不能固定在模板上, 而应在梁上固定。还可将槽钢横梁=架设在两根梁之间进行固定。

在安装风系统时要以国家规范和行业标准为依据, 将阻抗消声器安装在风机进出口, 并将消声百叶安装在新风进口, 将消声器设置在分管适当的位置, 消声弯头设置在风管头部, 用优质保温材料对空调和新风消声器的外部进行保温, 并在其里面粘贴消音材料。在分管安装强度较小时, 会增加设备噪音。因此, 安装风系统时需采取多种消声措施。

在安装冷冻水管主管支架时, 若采用较粗的工程水管的主管管口, 就会有轻微的躁动声产生, 并且该噪音对冷冻主管一直延续到主管出口, 到达主管出口时噪音最大。针对这种情况, 就需要对刚性支架进行改进, 将弹簧减振器配置在原主管刚性支架上, 从而达到有效消除噪音的目的。

2.3设备审查

在设计审查方面加强对执行强制规范、节能要求的审查, 对安装单位的资质、质量保证体系的有效性、安装过程中的修改设计的能力和技术装备进行审查。加强监管监督。主要对购进的原材料、末端设备、主机设备是否满足设计要求, 对进入施工现场实施安装单位的资质进行确认审查, 以杜绝实施安装单位与中标单位不符的现象。

结束语

暖通空调是建筑运营中能源消耗较大的部分, 所以应该进行节能设计, 降低能源消耗, 提高运行效率。空调的噪音对人们的生活环境造成了一定的困扰, 所以应该采取一定的措施降低噪音。在暖通空调节能设计以及空调噪音处理过程中, 应该根据建筑地区的实际情况有针对性的采取措施, 从而最大限度的实现节能降耗。

摘要：暖通空调是建筑中的重要组成部分, 在运行的过程中也会产生较大的能耗。在节能减排的大环境下, 需要对暖通空调进行节能设计, 并且对噪音进行处理, 为人们提供一个健康舒适的居住环境。在暖通空调节能设计中, 应该根据采用先进的节能技术, 并且结合建筑的实际情况, 最大限度的降低能源消耗, 提高能源的利用率。文章对于暖通空调的节能设计以及设备的噪音处理进行了分析, 对于暖通空调设备的高效运行具有重要的意义。

关键词：暖通空调,节能设计,噪音处理

参考文献

[1]贺毅明.论暖通空调节能设计及设备噪音处理[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2014 (18) .

[2]李爱旗.分析暖通空调节能设计及设备噪音处理[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (21) .

噪音分析及改善 篇4

关键词：循环水泵,电动机,振动,电磁噪音,原因分析

1 引言

循环水泵电机是火力发电厂冷却水系统的重要电气设备, 对火力发电厂安全稳定运行起着重要作用。某电厂6*350MW机组各配2台循环水泵, 循环水泵除供水给凝汽器和辅助冷却水系统外, 还向循环水用户母管供水。循环水采用单元结构方式, 即每台机组2台循环水泵担负着该机组全部的冷却水供给, 特别在夏季时停一台循环水泵则使机组减负荷运行。该电厂与循环水泵匹配的电动机均采用湘潭电机厂生产的强迫水冷却方式的鼠笼式电动机, 该电动机型号为YKSL2000-14/1730-1、接线为2Y、定子线圈绝缘采用F级、额定功率为2000k W、额定电压为6k V、额定电流为250.2/249.2A、转速为424RPM、功率因数为0.82。在负荷日益增长的今天, 循环水泵电动机的安全稳定运行对火力发电厂安全生产意义重大。

由于某电厂41循环泵电动机在运行中振动呈上升趋势且电磁噪音逐渐增大, 为了彻底解决此现象, 设备部点检员在2012年12月13日对该电动机进行解体检修。检查发现该电动机转子驱动端笼条与端环有一处明显开焊情况 (见图1) ;转子多处笼条与硅钢片槽型存在明显松动的现象 (图2) ;电动机定子端部绕组绑扎及定子槽楔存在松动情况。

2 原因分析[1]

2.1 笼条之间产生的较大温差是焊接质量不稳定所造成的, 由于焊接质量不一致, 引起笼条热膨胀有差异, 另外笼条在启动过程中的挤流效应, 笼条中强大电流都集中在槽口使笼条上下之间有很大的电流密度差 (笼条发热与电流的平方和时间成正比) 。由于笼条上下的不均匀温升会使笼条产生向转子中心弯曲的应力。由于笼条铁芯冲孔工艺差异使笼条在嵌装的松紧程度不一样, 当笼条在槽内存在径向间隙时, 则笼条上的径向振动力会传递给端环, 由于各笼条中电流的相位不同, 传递给端环的振动力会使端环产生扭曲, 受力最大的部位是笼条的焊接处, 而此处正是鼠笼结构的最弱点。由于热传导性能差异会使各笼条间产生不均匀的温升, 因而各笼条之间将产生不同的轴向位移而使笼条产生轴向的拉应力。且使笼条产生电磁振动应力, 特别是在电动机刚启动的瞬间, 振动幅值到最大值, 是正常运行时的50-60倍。由于各种应力作用点大都集中在笼条与端环的焊口附近, 且每启动一次便交变一次, 这样各应力的破坏作用随启动次数的增加和温升积累而增加。从而加剧了笼条与端环焊接处开焊情况, 进而使该电动机振动及电磁噪音增大。

2.2 同时该电动机是双鼠笼深槽电动机, 因而转子线圈集肤效应显著, 这是由于转子槽形深而窄, 当转子导体中由于定子绕组通电产生感应磁场, 感应电流使得槽中漏磁通分布不均匀, 促使槽底部分的漏磁通少、较近槽口部分漏磁通多。因槽中的电流分布与导体各部分的阻抗成反比, 越接近槽口由于漏抗越少通过的电流越大, 故电流热效应使得上层笼条发热, 尤其是笼条与端环处发热更严重;使笼条与端环焊接处由于变软造成开焊现象, 进而使该电动机振动及电磁噪音增大。

2.3 笼条与端环是点对面的环焊接方式机械强度不够, 又加上受到电磁力及发热缘故, 加速了笼条与端环焊接处开焊现象, 进而使该电动机振动及电磁噪音增大。

2.4 由于笼条两端直角 (图1) 剪切应力大, 加大笼条与端环振动, 进而加速了笼条与端环焊接处开焊现象, 进而使该电动机振动及电磁噪音增大。

2.5 电动机定子端部绕组绑扎固定及槽楔松动情况, 由于交变电磁力的作用, 随着时间的推移, 使该电动机振动及电磁噪音逐渐增大。

综合上述的原因分析, 该台循环水泵电动机振动及电磁噪音增大的原因主要是由于转子笼条开焊和定子端部绕组及定子槽楔松动造成的。

3 处理[2]

为了彻底解决41循环泵电动机在运行中振动呈上升趋势且电磁噪音逐渐加大问题, 经电厂技术人员分析认为, 应着重处理转子笼条开焊、硅钢片松动、定子端部绕组松动及定子槽楔松动问题。具体处理情况如下:

3.1 电动机转子部分

从图1、图2及现场实际看笼条与端环在焊接部位开裂脱焊及转子多处笼条与硅钢片槽型存在明显松动的现象, 且硅钢片有明显打火拉弧痕迹情况, 随着电机的运行该情况会越来越严重。如果采取现场进行局部焊接修复, 只能对明显的有损坏的地方进行补焊, 不可能对所有硅钢片及端环部位进行焊接。原笼条与端环是点对面的环焊接方式机械强度不够, 又加上笼条与端环受到电磁力及发热缘故;如该电动机继续运行, 存在笼条断裂甩出将对定子线棒造成严重损坏的安全隐患。综合上述分析, 技术人员认为转子笼条应全部更换, 且笼条与端环的焊接采用镶嵌式结构。其处理工艺如下:

(1) 转子解体前测量并记录转子铁心长度、笼条伸出铁心长度和端环的尺寸;在车床上割开笼条, 再拆除笼条和端环, 测量并记录各部尺寸。

(2) 清理铁芯后, 测量转子槽形尺寸;转子铁芯损坏的硅钢片采用氩焊修复。

(3) 按槽形尺寸重新设计并加工铜排保证新笼条在槽内涨紧不松动, 材料采用TMY电工用硬质紫铜排, 对加工铜排的两端需在长度上放有一定的裕量尺寸, 对笼条两端直角改为R倒角, 减少剪切应力影响;电动机原转子笼条与端环结构见图3、改后见图4。

(4) 转子端环经车削加工后, 再按笼条尺寸重新铣槽;将转子笼条镶进槽内, 逐根敲入并胀紧, 按记录尺寸, 锯掉笼条长度方向的多裕部份并修光, 将端环用镶嵌的方法, 使笼条在端环内固定好 (图4) 。

作改进的原因是考虑到为了避免转子笼条与端环接触面少而发热。该厂将端环增加了厚度并改变端环的断面尺寸, 这样既增加了端环与笼条的接触面积又使笼条在高速运转时产生的离心力因增加了端环断面上边缘长度和厚度受到大一点的限制力;同时在钻端环孔时将孔径稍微扩大一点, 这样在焊接时能填满整个孔隙, 增加了笼条与端环的接触面、降低了接触电阻。

(5) 焊接工艺是这次检修该电动机转子的关键, 采用银焊为了防止端环变形, 采用先点焊端环与笼条外侧, 后端环与笼条内侧的焊接工艺, 校正笼条与端环的垂直度, 然后清除焊渣, 最后逐根全面堆焊成半球形, 笼条与端环内侧也加固焊接牢固可靠。在焊接时为了防止局部过热时端环变形以减少残余应力, 采用交叉换位技术, 焊完一根后再在反方向焊接另一根。全部焊接完成后, 在端环冷却到150~200℃时, 用10%~15%拧檬水溶剂刷洗, 再用热水冲净, 并用压缩空气吹干。

(6) 转子经干燥后, 浸F级6895环氧无溶剂漆, 经滴干清揩, 再进行烘焙固化;转子上车床校正中心后, 修整端环外圆;转子校动平衡。

(7) 转子的导磁、导电部份喷8037抗弧覆盖漆, 其他非配合面刷防锈漆。并对其进行交、直流耐压试验达到合格水平。

3.2 电动机定子部分

(1) 用压缩空气吹净机座, 定子铁芯内、外表面, 通风槽等处灰尘, 再将定子送入高压蒸汽清洗机进行清洗, 再根据油污严重程度, 可自动加入S-25绝缘清诜剂进行清洗。

(2) 彻底检查定子绕组端部和引线绑扎, 对松动部位, 应予重新绑扎固定。槽楔有断裂、松动等现象, 应敲出槽楔, 用绝缘垫条垫紧, 打入新槽楔。

(3) 对定子铁芯扫膛部位打磨处理并进行铁芯损耗及温升试验。

(4) 将定子送入烘房, 烘房温度140±5℃, 时间为5~8小时;待对地绝缘稳定后推出烘房;待定子自然冷却到60~80℃时, 浸F级6895环氧无溶剂绝缘漆。浸透后滴干, 清揩铁心处余漆。再送入烘房, 逐步提高烘房温度, 最后升到140±5℃, 烘焙12~16小时以后用兆欧表测定绝缘电阻稳定。

(5) 待冷到室温后, 测量三相定子绕组的直流电阻值, 并用2500V兆欧表测定绝缘电阻值和吸收比, 并进行直流耐压预防性试验, 试验数据见表1。

(6) 直流耐压预防性试验合格后, 定子铁心和绕组喷8037抗弧覆盖漆, 定子机壳内壁涂刷防锈漆。

4 组装和试运[3]

经上述处理后, 对该电动机进行组装时对准磁中心后垫好转子;上机架就位后, 安好推力瓦块, 将推力头和镜板压入轴上, 用环键锁定并保险好, 装上导轴瓦, 检查瓦面的配合, 必要时应修刮。装好油箱盖板, 进行间隙测量合格, 拧紧螺钉;安装电动机驱动端轴承, 添加二硫化钼锂脂, 并装配下机架及轴承盖等。该电动机各部件组装完成后, 对电动机进行空载试运, 其振动为0.035mm, 磁噪音正常。

5 结束语

造成电动机设备振动及电磁噪音异常的原因还有许多, 只有在工作中认真观察及分析, 才能准确地找出主要原因并针对性进行处理, 就能有效地解决电动机运行中的振动及电磁噪音问题, 保证电动机长期安全、稳定运行。

参考文献

[1]熊干儒。高压异步电机转子改造中采用复合笼条等新技术的应用和总结。2005年第一期《上海梅山电机技术》第17-20页。[1]熊干儒。高压异步电机转子改造中采用复合笼条等新技术的应用和总结。2005年第一期《上海梅山电机技术》第17-20页。

[2]中华人民共和国电力行业标准《电力设备预防性试验规程》[2]中华人民共和国电力行业标准《电力设备预防性试验规程》

噪音分析及改善 篇5

随着新技术、新工艺、新材料应用到电梯行业, 人们对电梯运行的舒适感的关注和要求不断提高。电梯正常运行时的加减速度、加速度变化率、振动加速度以及振动频率是评价电梯承运质量的重要指标。

1 电梯产生震动与噪音的原因

电梯噪音可以分为厅门和轿门开关门噪声、轿厢内噪声、电梯机房的噪声等。研究表明噪声会给轿厢内司、乘人员造成负面影响, 长期在机房或者轿厢周围工作、生活, 会引起神经、心血管及其他系统的功能性异常和不良反应, 极易诱发头昏、耳鸣、心慌、脑胀、失眠。电梯机房内部的曳引驱动电动机的旋转过程中的声音, 配重和轿厢顺导轨运行过程中导轨及导靴间的摩擦声音, 曳引绳与旋转部件间摩擦的声音、轿厢高速运行造成的空气流动带来的声音是电梯噪声的主要来源。电梯系统自身噪音有:电梯的曳引机的刚性放置而引发的噪音;电梯的驱动方式所引发的噪音;机房内的电梯的马达启动和停止时, 抱阀触点动作, 进而引发的噪音;电梯的电气控制柜柜继电器的触点动作所引发的噪声;电梯轿厢通风、开关门装置引发的噪音;轨道与轿厢之间的摩擦所引发的噪音;播音系统引发的噪音。风噪, 是电梯在高速的向下运行的时候, 前进方向上的空气受到轿厢的挤压, 气体的压强增大, 迫使气流的上升, 进而挤压井道和轿厢之间的空隙, 从而形成了噪音。

2 电梯减振器作用和发展趋势

减振器的发展越来越受到人们重视, 正在成为主流减振器的是阻力可调式减振器, 特别是电子控制式减振器, 其可通过传感器检测行驶状态, 由计算单元计算出最佳阻尼力, 使减振器上的阻尼力调整机构自动工作, 通过改变节流孔的大小等方式来调节减振器的阻尼力。电梯行驶的平顺舒适性和操纵稳定性是衡量减振性能好坏的主要指标, 但这两个方面是相互排斥的性能要求, 因此要在操纵性和舒适性之间取得理想的最佳点是比较困难的。因此, 未来理想的减振阻尼既能满足平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。而未来优秀的减振器应该具有以下特点:有高精密度的柱栓, 密闭性良好的油封, 高品质的阻尼油 (优质的阻尼油是阻尼衰退及气泡现象的治本之道) , 填充高压气体的气室设计, 当然, 最好是可调式的。

3 电梯噪音控制措施

电梯噪声传播有两种方式:一是由于电梯产生的噪声较大, 墙体隔声不够, 空气声传入住户客厅, 产生噪声;二是由于电梯曳引机等动力设备安装于墙体上, 由于没有做减振或者减振处理的不够而产生的振动噪声通过激发墙体振动而产生噪声。对于前者, 可通过增加墙体隔声量来解决;对于后者, 由于是振动引起, 必须对曳引机基座进行有效的隔振处理才能解决。电梯噪声控制措施如下:

3.1 电梯主机减振处理 (基座减振) :

电梯主机做低频减振处理, 控制设备的振动传声, 减振基础处理采用专用复合隔音材料、减振材料、吸声材料、专用低频减振弹簧、低频专用减振器等多种降噪减振专用材料进行混合紧固实现逐层递减传声设计。以达到有效控制振动传声的目的。

3.2 电梯水平控制的措施:

在震动领域中, 震动的主动控制包括闭环和开环两种类别的控制方式, 其中, 主要闭环系统是由下面几个环节组成的。 (1) 作动器:作动器也可以叫做作动机构, 它是一种可以提供作用力矩或作用力的装置; (2) 受控对象; (3) 测量系统:测量系统包括有滤波器、传感器、放大器以及适调器等, 它们能把受控对象的震动等相关的信息转换并且传输至控制器的输入端的各个环节; (4) 控制器:控制器是主动控制系统的核心环节, 它的作用就是实现所需要的控制律; (5) 能源:作动器在运行过程中所需要的外界能量就是由它提供的, 它与作动器是形式对应的关系, 包括有:电源、气源和油源等。

3.3 运行过程之中, 针对电梯系统自身噪音的措施:

随着社会的发展与科技的进步, 电梯系统中应用的新技术也越来越多。针对机房之内的噪音, 在实际中可以采取的措施有:增设减震橡胶于支撑钢梁和曳引机底座, 避免电梯在运行的过程中和建筑物产生共振;采用现有先进的永磁同步曳引机, 最大限度的降低机房的噪音, 同时还能节约电能和提高工作效率;采用微电脑控制方式, 淘汰那些传统的继电器控制方式以及采用内涨式的电磁抱阀制动器等等。井道内噪音的控制措施有:采用无手脚架式的电梯安装工艺, 提高电梯安装的垂直精度, 尽可能的减少因为震动所引起的噪音;采用高精确度的导轨;导轨与轿厢之间, 采用现今比较先进的电子滚轮导靴, 减少因震动产生的噪音以及采用超薄垫片填平导轨之间的接驳处缝隙, 避免在电梯运行过程中, 因气流的冲击而产生的噪音等。

4 结束语

电梯的震动和噪音是影响电梯乘坐舒适性的主要原因。电梯振动和噪声治理的关键是基于现场实际情况对振动和噪声产生源的判断, 在正确判断的基础上采取相应的方式方法。因此, 随着人们对电梯舒适度的追求, 希望生产厂家充分考虑现在住宅楼建筑设计的特点, 采用高于国标的设计、制造和安装标准。

摘要：随着社会的发展, 人们对于电梯的运行舒适感的要求越来越高, 电梯的运行舒适感主要表现在水平及垂直方向的振动, 以及噪音的控制, 在此根据以往的一些处理经验和总结, 文章对电梯轿厢的动力减振设备进行阐述, 和大家分享一些处理的经验, 共同提高问题处理的水平。

关键词：电梯,振动和噪音,设备,提高,控制

参考文献

[1]李玉瑾.提升机钢丝绳弹性振动理论与动力学特性分析[J].起重运输机械, 2012.

[2]蔡源栋.电梯机房噪声的探讨[J].中国电梯, 2008.

噪音分析及改善 篇6

CRH2E型动车组为时速250 km的高速列车, 在列车行驶的过程中, 车顶噪音超过75 d B。由于CRH2E型动车组为长编组卧铺高速列车, 该噪音严重影响了旅客睡眠。

2原因分析

空气对高速运行的列车和受电弓会产生空气动力作用, 典型的标准高速列车时速为200 km以上, 大约70% 的功率用于克服空气阻力。随着车速进一步提高, 不仅空气阻力急剧增加, 受电弓与架空输电导线之间也会产生巨大的气动噪音。最初设计的降噪涂层已经不能满足动车组在时速250 km的行驶状态下, 将噪音控制在65 d B以下的技术标准。

3改造措施

3. 1选择降噪材料

T54 / T60型阻尼涂料是一种能够有效降低结构振动和噪声的特种涂料。阻尼涂料与吸声材料不同, 它是一种主动降噪材料, 其原理是将振动机械能转化为热能耗散掉, 使产生噪声的振动能量大大衰减, 即从声源上有效控制振动和噪声。该涂料采用约束阻尼结构, 根据约束层不同, 分为T54和T60两种型号。两者在阻尼层上是相同的, 均为无溶剂双组份聚氨酯涂料, 区别在于约束层, 约束层材料均为无溶剂双组份环氧树脂涂料, T54型约束层中含有钢丝网, T60型约束层中不含钢丝网。当约束层厚度小于6 mm时应选用T60型阻尼涂料; 当约束层厚度大于6 mm时应选用T54型阻尼涂料。产品配比方案和涂料干燥时间分别如表1、表2所示。

3. 2涂料用量计算及各层比例

阻尼涂料的厚度通常是底材厚度的1. 5 ~ 2倍, 使用量与底材的材质、面积和厚度有关, 其计算公式如下:

W阻= ρ阻× S,

W约= ρ约×S× ( δ×R - 1) ,

其中: W阻、W约分别为所需阻尼层和约束层的质量 ( kg) ; ρ阻、ρ约分别为阻尼层和约束层的密度 ( g /cm3) ; 无溶剂双组份聚氨酯涂料ρ阻= 1. 1 ( g /cm3) ; 无溶剂双组份环氧树脂涂料ρ约= 1. 5 ( g /cm3) ; R为厚度系数, 对于铝制底材, 1. 5≤R≤1. 7, 对于钢制底材, 1. 8≤R≤2. 0; S为涂层的面积 ( m2) ; δ为底材的厚度 ( mm) 。

例如: 某噪声源面积为20 m2, 底材是6 mm厚的钢板, 厚度系数取最小值R = 1. 8, 需要涂抹的阻尼涂料为:

实验结果表明: 无论涂层厚度是多少, 阻尼层始终以1 mm厚时的阻尼效果最佳, 其余均为约束层。以上例说明: 涂层总厚度为1. 8×6 = 10. 8 mm, 阻尼层厚为1 mm, 则约束层厚度为9. 8 mm。此外, 在T54型约束层的涂料中, 每6 mm需加一层金属网。

3. 3改造步骤

( 1) 对CRH2E型动车组4车、13车受电弓底座周围状态进行检查及作业前准备。

1剔除、清理底座周围原有涂层, 使底材表面无油污、灰尘、锈迹;

2施工部位附近如果有设备, 要进行遮挡以防污损;

3采用T54型阻尼结构施工时, 需要进行钢丝网尺寸的测量、编号和裁剪, 钢丝网应比实际施工尺寸每边缩小2 ~ 3 cm;

4对已涂底漆的施工部位, 须将表面的油污及灰尘清洁干净。对未涂底漆或底漆损坏的部位, 应先补涂相应的底漆, 施工前将施工部位的表面清洁干净;

5作业环境温度的不同, 对施工方式、时间会有一定限制。夏季施工, 物料适用期较短, 物料混合好后要尽量缩短其传递时间, 因此需要根据施工部位临近的情况确定配料场地以及物料存放处, 注意不能将物料在露天放置, 以防物料暴晒后升温。冬季物料粘度较大, 为便于刮涂施工, 应将物料存放于有暖气的房间中1周左右, 施工时使底材温度保持在5℃以上。

( 2) 阻尼层施工。

1阻尼层涂料配置过程为: 1袋乙组份 ( 0. 9kg) 配1桶甲组份 ( 2. 1 kg) , 将乙组份倒入甲组份, 用冲击电钻搅拌均匀, 一道施工厚度为1 mm;

2阻尼层为反应自干型涂料, 因此应根据现场需要, 现配现用, 施工时将配好的涂料迅速分散在施工部位表面, 然后刮涂均匀, 以免涂料在配料桶内增稠, 胶化报废;

3施工时, 采用量积定重法控制涂层厚度;

4施工前, 应先在处理的部位用记号笔做好标记, 以确保涂层的面积, 在地板部位施工时, 可根据涂层面积的大小, 分几次施工, 以便人员走动换位;

5在进行下一道约束层施工之前, 应确保已固化的涂层表面无油污、灰尘等杂质;

6用量控制: 实际施工用量不能低于理论用量;

7外观控制: 涂层厚度基本均匀, 误差范围为0. 3 mm, 无明显流挂, 无漏涂, 与底材附着良好;

8固化状态控制: 涂料固化后应为轻微沾手的粘弹态弹性体。

( 3) 约束层施工。

1约束层涂料配制过程为: 1桶B组份 ( 4 kg) 配1桶A组份 ( 8 kg) , 将B组份倒入A组份中, 用电钻搅拌均匀。地板部位施工时, 施工厚度控制在每道5 ~ 6 mm左右; 围壁施工时, 每道施工厚度控制在3 ~ 4 mm, 太厚容易产生流挂。注意约束层涂料施工应离开阻尼层边缘10 mm左右;

2在施工T54型涂料时, 当第1道约束层粘度增大时, 将已剪好的钢丝网压入涂层中, 实际施工时按每5 mm约束层加1层钢丝网计。施工时应减少配料量, 加快施工速度并做好防暑降温工作;

3用量控制: 实际施工用量不能低于理论用量;

4外观控制: 涂层厚度基本均匀, 误差范围在2mm之内, 无明显流挂, 无漏涂, 与底材附着良好, 钢丝网完全被盖住, 控制涂层内裹入气泡大小不要超过4 mm, 有气泡的面积不大于总面积的25‰;

5固化状态控制: 涂料固化后为坚硬的塑料状。

4改造后的效果