調(diào)壓站作為天然氣輸配的關(guān)鍵設(shè)備，在城市天然氣管網(wǎng)中的作用舉足輕重。北京市2001年有天然氣用戶164×10
4戶，2007年達(dá)到342×lO
4戶，日****用氣量從2001年的1 150×10
4m3／d增加到2007年的3 423×10
4m3／d。現(xiàn)有各種壓力級(jí)制的調(diào)壓站l 088座，調(diào)壓箱1l 833臺(tái)。區(qū)域大型調(diào)壓站的流量隨著城市的發(fā)展而迅速增加，噪聲問(wèn)題隨之產(chǎn)生。
1 調(diào)壓站噪聲的相關(guān)規(guī)定
① 由于調(diào)壓站屬于生產(chǎn)車間及作業(yè)場(chǎng)所，因此調(diào)壓站內(nèi)噪聲應(yīng)控制在90 dB以下。
②由于調(diào)壓站多處于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)，因此調(diào)壓站廠界噪聲應(yīng)控制在晝問(wèn)60 dB，夜問(wèn)50 dB以下；對(duì)夜間頻繁突發(fā)噪聲，其峰值不準(zhǔn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值10 dB；對(duì)偶然突發(fā)噪聲，其峰值不準(zhǔn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值15 dB。
③由于調(diào)壓站多處于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)，因此調(diào)壓站外區(qū)域噪聲應(yīng)控制在晝間60 dB，夜間50 dB以下。
④根據(jù)北京市人民政府令第181號(hào)《北京市環(huán)境噪聲污染防治辦法》，控制噪聲措施所需的費(fèi)用可以列入工程造價(jià)，如噪聲超出限值將被處以3×104元以下罰款。
2 北京市天然氣調(diào)壓站噪聲現(xiàn)狀
在北京市各種壓力級(jí)制的調(diào)壓站、調(diào)壓箱中，涉及較大壓差、較大流量、存在一定噪聲問(wèn)題的調(diào)壓站約79座。近年來(lái)不斷增加的噪聲擾民問(wèn)題，高噪聲環(huán)境引起的職工運(yùn)行及維護(hù)檢修設(shè)備的勞動(dòng)保護(hù)問(wèn)題，以及噪聲及噪聲引起的振動(dòng)可能引發(fā)的安全隱患，已引起北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)各級(jí)管理部門(mén)的高度重視。
針對(duì)這種情況，北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)輸配分公司從2005年冬季開(kāi)始連續(xù)3年對(duì)管轄的調(diào)壓站(箱)進(jìn)行了全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、噪聲超標(biāo)情況調(diào)研和降噪技術(shù)、設(shè)備的考察。特別是在對(duì)三環(huán)路及四環(huán)路沿線的40座比較典型的次高壓A及以上壓力級(jí)制的調(diào)壓站噪聲進(jìn)行實(shí)地測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)在冬季供暖期用氣高峰時(shí)這些調(diào)壓站內(nèi)的噪聲達(dá)96～115 dB，站外環(huán)境噪聲達(dá)65—80 dB，明顯超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3 調(diào)壓站噪聲的分類
3．1調(diào)壓器噪聲
①機(jī)械振動(dòng)噪聲
機(jī)械振動(dòng)噪聲是指機(jī)械類振動(dòng)、固有頻率振動(dòng)和由閥芯振蕩性位移引起流體的壓力波動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。這一類噪聲產(chǎn)生的原因與調(diào)壓器的設(shè)計(jì)、零部件材料、加工工藝、裝配質(zhì)量有關(guān)。
②流體動(dòng)力學(xué)噪聲
流體動(dòng)力學(xué)噪聲是由流體通過(guò)調(diào)壓器的閥口之后的湍流及渦流所產(chǎn)生，即由湍流流體與調(diào)壓器或管道內(nèi)表面相互作用而產(chǎn)生的噪聲。
③空氣動(dòng)力學(xué)噪聲
當(dāng)天然氣通過(guò)調(diào)壓器內(nèi)的減壓部位和調(diào)壓器出口擴(kuò)徑部位時(shí)，流體的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為聲能而產(chǎn)生的噪聲稱為空氣動(dòng)力學(xué)噪聲。這種噪聲在調(diào)壓器噪聲中所占比例較大。該噪聲的頻率約1 000～8 000Hz，一般沒(méi)有特別陡尖的峰值頻率。這種噪聲產(chǎn)生的原因分為兩種情況：流體湍流及由于流體達(dá)到臨界流速引起的激波。空氣動(dòng)力學(xué)噪聲不能完全被消除，可以采取一定的技術(shù)措施予以降低。
3．2管道噪聲
管道噪聲是湍流流體在管道內(nèi)表面相互作用而產(chǎn)生的噪聲，其頻率和噪聲級(jí)通常都比較低。
3．3墻壁反射噪聲
此類噪聲主要是由于調(diào)壓站內(nèi)沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)聲學(xué)設(shè)計(jì)，噪聲在室內(nèi)空間來(lái)回傳遞，從而形成混響，甚至產(chǎn)生共振，形成干擾噪聲。
4 調(diào)壓站降噪措施分析
4．1 調(diào)壓站內(nèi)工藝設(shè)備降噪
①調(diào)壓器內(nèi)降噪
調(diào)壓器內(nèi)降噪，通常方式為在調(diào)壓器閥口處加裝內(nèi)置消聲器。此類消聲器屬于小孔噴注消聲器范疇，它的原理是從發(fā)聲機(jī)理上減小噪聲。氣體從閥筒內(nèi)經(jīng)消聲器向外噴注，噴注噪聲峰值頻率與噴口直徑成反比，即噴口輻射的噪聲能量將隨著噴口直徑的變小而從低頻移向高頻。如果小孔小到一定程度，噴注噪聲將移到人耳不敏感的頻率范圍。
②調(diào)壓器后降噪
當(dāng)天然氣流出調(diào)壓器進(jìn)入下游管道時(shí)，由于流速的要求，通常會(huì)有一個(gè)擴(kuò)容的過(guò)程。氣體在這個(gè)階段壓力降低且極不穩(wěn)定，湍流大量產(chǎn)生。這部分噪聲是對(duì)現(xiàn)狀調(diào)壓器噪聲處理時(shí)最需要解決的問(wèn)題。
根據(jù)節(jié)流降壓原理，當(dāng)高壓氣體通過(guò)具有一定流通面積的節(jié)流孔板時(shí)，壓力得到降低。通過(guò)多級(jí)節(jié)流孔板串聯(lián)，就可以把原來(lái)直接排到下游時(shí)的一次大的突變壓降分散為多次小的漸變壓降。噪聲功率與壓降的高次方成正比，因此把壓力突變改為壓力漸變，便可以取得消聲效果。
③管道內(nèi)降噪
管道內(nèi)置式消聲器是解決管道噪聲的一種消聲設(shè)備。主要原理是在天然氣通過(guò)管道時(shí)，在管道內(nèi)側(cè)設(shè)置小孔吸聲裝置，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到消聲效果。管道內(nèi)置式消聲器裝配剖面。
④管道外敷吸聲隔聲材料降噪
吸聲材料是指吸聲系數(shù)比較大的非金屬材料，通常為多孔纖維。材料內(nèi)部有很多互相連通的細(xì)微空隙，由空隙形成的空氣通道可模擬為由固體框架間形成許多細(xì)管或毛細(xì)管組成的管道構(gòu)造。當(dāng)聲波傳人時(shí)，因細(xì)管中靠近管壁與管中間的聲波振動(dòng)速度不同，由介質(zhì)問(wèn)速度差引起的內(nèi)摩擦使聲波振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。好的吸聲材料多為纖維性材料，稱為多孔性吸聲材料。多孔性吸聲材料有一個(gè)基本吸聲特性，即低頻吸聲差，高頻吸聲好。當(dāng)材料厚度增加時(shí)，可以改善低頻的吸聲特性。好的吸聲材料一般采用5 em左右的厚度，可較好地解決較大頻率覆蓋范圍的吸聲問(wèn)題。
噪聲經(jīng)過(guò)吸聲處理后，仍有部分以聲波的形式向外傳播，此時(shí)可以包裹高密度阻尼隔聲板進(jìn)行處理。主要原理為通過(guò)反射和阻尼原理進(jìn)行隔噪。隔聲材料材質(zhì)的要求是密實(shí)無(wú)孔隙或縫隙，有較大的密度。
這種降噪方式簡(jiǎn)單易行，成本較低，如果計(jì)算選材得當(dāng)，是一種較好的降噪方式。
4．2建筑降噪
在調(diào)壓站建筑結(jié)構(gòu)降噪方面，通常也采用吸聲處理和隔聲處理方式，只是所解決的目標(biāo)和側(cè)重點(diǎn)不同。吸聲處理所解決的目標(biāo)是減弱噪聲在室內(nèi)的反復(fù)反射，即減弱室內(nèi)的混響聲，縮短混響聲的延續(xù)時(shí)間即混響時(shí)問(wèn)。在連續(xù)噪聲的情況下，這種減弱表現(xiàn)為室內(nèi)噪聲級(jí)的降低。隔聲處理則著眼于隔絕噪聲自聲源房間(站內(nèi))向站外的傳播，以使相鄰建筑物及居民免受噪聲的干擾。當(dāng)調(diào)壓間考慮建筑結(jié)構(gòu)降噪時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮吸聲措施、隔聲措施。吸聲措施可以改善調(diào)壓32212作環(huán)境，隔聲措施可以阻止噪聲向站外傳播，降低調(diào)壓站外噪聲。
5 調(diào)壓站降噪實(shí)踐
根據(jù)上述理論分析，2007年5月，我們?cè)谙愀窭锢胃邏篈一中壓調(diào)壓站、太平橋次高壓A一中壓調(diào)壓站進(jìn)行了降噪改造的試驗(yàn)。
對(duì)香格里拉調(diào)壓站，我們采用了監(jiān)控調(diào)壓器加裝PL SIL I型消聲器，工作調(diào)壓器加裝PL SIL II型消聲器和站內(nèi)工藝管道外包吸聲隔聲材料的方式。對(duì)于太平橋調(diào)壓站，我們采用了調(diào)壓器外置SRS型消聲器及STP型管道內(nèi)置式消聲器，站內(nèi)部分工藝管道包吸聲材料的方式。
調(diào)壓站降噪改造前數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，調(diào)壓站降噪改
造后數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表1 調(diào)壓站降噪改造前數(shù)據(jù)m3
項(xiàng) 目
|
香格里拉調(diào)壓站
|
太平橋調(diào)壓站
|
進(jìn)口壓力／MPa
|
O.71
|
0.70
|
出口壓力／MPa
|
0.080
|
0.082
|
流量／(m3.h)
|
20 000
|
21 000
|
調(diào)壓間內(nèi)噪聲值／dB
|
111
|
112
|
調(diào)壓間外噪聲值／dB
|
83
|
81
|
表2調(diào)壓站降噪改造后數(shù)據(jù)
項(xiàng)目
|
香格里拉
調(diào)壓站
|
太平橋
調(diào)壓站
|
調(diào)壓器內(nèi)置消聲器
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PL SIL I
|
無(wú)
|
調(diào)壓器外置消聲器
|
PL SIL II型
|
SRS型
|
管道內(nèi)置消聲器
|
無(wú)
|
STP
|
管道外敷吸聲隔聲材料
|
有
|
有
|
改造后調(diào)壓間內(nèi)噪聲值／dB
|
％6
|
88
|
改造后調(diào)壓間外噪聲值／dB
|
56
|
57
|
測(cè)量時(shí)天然氣流量／(m3·h)
|
22 305
|
21 516
|
試驗(yàn)結(jié)果：通過(guò)采取多種方式相結(jié)合的降噪方法，可以有效降低調(diào)壓站噪聲。經(jīng)過(guò)降噪改造后，調(diào)壓站內(nèi)工作場(chǎng)所和環(huán)境噪聲均能達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
6 結(jié)語(yǔ)
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