一种应用于变压器噪声控制的自然通风隔声结构

摘要

本发明公开了一种应用于变压器噪声控制的自然通风隔声结构。该结构主体为1.5m×0.32m×0.25m的通风管道，入口和出口呈交错分布，面积均为0.2m×0.2m，通风路径2个侧壁对称地分布针对变压器线谱噪声设计的折叠管道单元。该自然通风隔声结构可安装于变电站，能有效减小室内变压器传到室外噪声中的100Hz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz成分，且不影响室内的通风散热和采光。

说明书

一、技术领域

本发明涉及噪声控制领域。提出了一种应用于变压器噪声控制的自然通风隔声结构，可在不影响通风采光的同时有效降低变压器噪声中的100Hz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz成分。

二、背景技术

变压器噪声以低频线谱为主，主要成分为100Hz及其谐波，由于频率低，传统的隔声、吸声等被动方法对变压器噪声的降噪效果有限。有源噪声控制技术是一种控制变压器噪声的有效方法。早期研究表明，若控制源数量足够多，可对变压器噪声中的100Hz线谱分量实现20dB的全局降噪(C.F.Ross，Experiments on the active control oftransformer noise，Journal of Sound and Vibration，61，473-480，1978)。

目前已有一些将有源控制技术应用于变压器噪声控制的应用实例，如在房间的开口面附近安装虚拟声屏障可有效减小房间内变压器通过开口向外辐射噪声中的100Hz、200Hz和300Hz单频成分；一种由通风百叶窗、轴流通风机和单通道或多通有源控制系统组成的变压器通风降噪装置可抑制室内变压器从通风散热通道向外辐射的噪声，同时保证室内变压器的通风散热；由于变压器噪声频率稳定，可采用内部合成的固定频率正余弦信号作为参考信号，有效减少系统的运算量(CN106251855A，CN105551767A，CN102355233A)；但有源控制系统复杂、成本高，尤其是多通道系统。

共振式消声器利用声学共振特性消除噪声，其工作频带窄，但考虑到变压器噪声的线谱特性，共振式消声器可用于变压器噪声控制。多个不同体积的共振腔耦合可增加消声频率数量，由上下2个共振腔串联而成的双腔共振式消声器可在低频范围内产生2个消声峰值(CN103075605A)。

本发明在上述现有研究和已发表专利的基础上，提出了一种折叠管道式结构，该结构安装在普通交错隔声窗的通风路径2侧，针对100Hz基频设计的结构可同时降低100Hz、200Hz、400Hz和500Hz的噪声，在此基础上引入针对300Hz基频设计的折叠管道单元，可同时降低5个频率的线谱噪声，有望应用于变压器噪声控制。

三、发明内容

1、发明目的：对普通交错隔声窗进行改进，在其侧壁引入消声结构，控制变压器噪声中的线谱成分，在不影响通风采光的同时有效降低变压器噪声。

2、技术方案：为实现上述发明目的，本发明所述的针对变压器噪声的自然通风隔声结构示意图见附图1。图中主管道为通风路径，其2个侧壁对称地安装了折叠管道单元。本发明按照以下步骤实现：

(1)制作交错隔声窗通风管道，内部尺寸为1.5m×0.32m×0.25m(长度×宽度×厚度)，2个开口尺寸均为0.2m×0.2m，见附图2，材料为厚度至少5mm的玻璃；

(2)在通风路径2侧引入折叠管道单元，其二维结构示意图见附图3，具体参数和单元数量见表1，单元厚度为0.25m，材料厚度为5mm，密度不小于玻璃，引入折叠管道单元后的隔声窗示意图见附图1；

表1 折叠管道单元参数及数量

(3)将引入了折叠管道单元后的隔声结构安装在内置变压器的房间的墙上；

(4)测量房间外靠近通风管道出口一点的声压级；用厚度至少为5mm的玻璃挡住所有折叠管道单元的入口，测量相同点的声压级，2者相减得到折叠管道单元引起的声压级降噪量，降噪量峰值应出现在100Hz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz处。

3、本发明的有益效果在于：提出一种应用于变压器噪声控制的自然通风隔声结构，在普通交错隔声窗的通风路径2侧对称地引入针对100Hz及其谐波设计的折叠管道消声结构，可在不影响通风散热的同时有效降低变压器噪声中的线谱成分。

四、附图说明

图1是本发明所述的侧壁安装了折叠管道单元的自然通风隔声结构示意图。

图2是本发明所述自然通风隔声窗通风管道的尺寸。

图3是本发明所述的折叠管道单元的二维示意图。

图4是具体实施例中引入针对100Hz或300Hz设计的折叠管道单元前后评价点声压级。

图5是具体实施例中引入所有折叠管道单元前后评价点声压级。

五、具体实施方式

下面以数值仿真结果为例，说明该发明的具体实施方式及效果。建立附图2所示通风路径的三维声学有限元模型，入口和出口外均为半无限大空间，即假设隔声窗安装在厚度为0.25m的无限大刚性墙上，在该通风路径2侧引入折叠管道单元，参数见表1，入射声为正入射的幅度1Pa的平面波，考察引入折叠管道单元前后窗外距出口中心10cm处的声压级。

若只引入表1中针对100Hz基频设计的2个相同的折叠管道单元或针对300Hz基频设计的1个折叠管道单元，评价点声压级见附图4，可见引入针对100Hz设计的折叠管道单元可同时降低100Hz、200Hz、400Hz和500Hz的声压级，引入针对300Hz设计的折叠管道单元可有效降低300Hz声压级。若引入表1所示的所有折叠管道单元，评价点声压级见附图5，此时100Hz及其2-5次谐波均可有效降噪，降噪前后各频率声压级和降噪量见表2。

表2 引入所有折叠管道单元前后评价点声压级和降噪量

本发明提供了一种应用于变压器噪声控制的降噪结构。该结构由针对100Hz和300Hz基频设计的突变截面折叠管道单元组成，安装在普通交错隔声窗通风路径2侧，可有效降低变压器噪声中的100Hz、200Hz、300Hz、400Hz和500Hz成分，不影响房间内通风采光，简单环保、易安装，且成本低、工作稳定。