高效降噪技术在动力设备车间振动控制中的探索与实践

高效降噪技术在动力设备车间振动控制中的探索与实践

张育蕾  杜林 

                    中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 陕西省西安市 710065

摘要：当今，我国经济发展十分迅速，冶金矿山、煤炭、建材等工业部门常用的动力设备(破碎机、空压机、磨机等)在正常工作时，都将产生不平衡的惯性力和惯性力矩，可统称为扰力。此扰力将使基础产生不同程度的振动，并通过基础传递给地基，基础振动的传递方式与地基土的性质、类别和土的层理分布有着密切关系。一般来说对振动的传导是:当为岩石类土时，由于它吸收振动的能力比较小，所以在这种情况下，可将振动较均匀的传递到较远的距离，但对低频率的设备产生的扰力和由此所产生的振动可在周围不太受干扰的情况下被吸收，显示出的振动比较轻微。当为冲积土时，由于它的表面吸收能力较大，故此对传导振动的能力就比较小，在短时间、小范围内振动能很快的被吸收，因而显示出的振动就较大些，即振动只在振源附近较小的范围内发生。但是随着深度的增加，由于土的颗粒间互相挤压，使得土的静承载能力增加，因而对传导振动的能力较上部为大。对于潮湿和含水土壤，由于介质的连续性，它可将振动，甚至是毫无衰减的传递到很远的距离，这主要是因为土颗粒间的运动比较大，因而吸收振动的能力就较小，传播振动的能力就较大些，总之这种土能将振动传的较远，而且显示出来的振动还大，这种土较疏松的土更为不利，它一方面在小范围内振动较大，另一方面又将振动传的很远。综上所述，在设计动力设备基础时，就应充分考虑土这一因素对基础本身和对周围的振动影响。

关键词：高效降噪技术;动力设备车间;振动控制

引言

随着互联网技术的不断发展，网络数据的传输能力越来越强、速度越来越快，中心服务器集群系统的数据处理能力也愈发强大。在工业自动化中，智能化设备往往具有大量的传感器和自动化执行机构，在生产过程中不断产生海量的运行数据、产品数据。数据被喻为21世纪的“新金矿”，但是只有对这些数据科学地进行存储、整理、挖掘并有效利用，才能实现其巨大的价值。由于工业控制设备的差异大、种类繁多，对控制的速度、精度要求各不相同，而且不同品牌的设备控制器的通信协议通常互不兼容、不能直接联网通信，甚至同一家公司生产的工业设备控制器的通信协议也互不兼容，如西门子PLC的通信协议就有PPI、MPI、Profibus、工业以太网、S7、Profinet、ModbusTCP/IP等。为了完成对不同通信协议的通信数据的采集任务，大数据平台首先需要对不同工业控制器的下行通信协议进行协议转换，转换为云平台的上行通信协议。目前工业级的多协议网关技术产品已经比较成熟，根据功能其市场价格从几百元至几千元不等，应用成本可控，是已经完全市场化的产品，因此工业控制器大数据的统一采集已经具备充分的设备物质基础。

1隔声罩的设计

1.1 噪声控制方案

空压机车间噪声均值高达123.5dB（A），严重超出国家标准。工作人员佩戴耳塞仍会受到噪声的影响，车间噪声急需治理。由于车间设备目前无法进行改造，从声源上控制噪声方案不可行，且无法在管道内安装消声器，因此本文选择用隔声罩在传播途径上控制车间噪声。对现有企业按照《工业企业噪声卫生标准》规定生产车间噪声标准90dB（A），本次设计以90dB（A）为噪声治理标准。由于车间噪声能量很大且分布在很宽的频率范围内，因此设计隔声罩要具有宽的降噪带宽和高的插入损失。员工宿舍距离车间直线距离50m，员工休息受到车间噪声的影响。低频噪声一般具有较高的穿透力  、能量递减慢的特点且车间噪声在低频也具有很高的能量，认为影响宿舍员工休息主要是低频噪声的影响，因此设计的隔声罩也要考虑在低频的降噪效果。宿舍内的噪声以《声环境质量标准》中夜间室内噪声低于50dB（A）为治理标准。

1.2 隔声罩材料选择和材料组合

根据噪声控制与建筑声学设备和材料选用手册并结合噪声的频谱特性，选取隔声罩材料 。穿孔板作为内壁板，中间填充吸声材料作为吸声材料层，其作用是减少罩内混响。穿孔板选取厚度0.5mm、孔径3mm、穿孔率23%的金属穿孔板；吸声材料主要选取中高频吸声系数高的岩棉，厚度50mm；选用低中频吸声系数高的吸音棉，厚度20mm和岩棉复合使用。在吸声材料外加上隔声构件，不仅可以吸声，而且还可以达到很好的隔声效果。隔声材料选择1mm的钢板。在隔声构件表面贴附阻尼材料可以提高隔声性能。阻尼材料选用2mm的沥青层。在吸声层和隔声层之间可增加空腔，来改善低频隔声性能。选用厚度50mm空气层，并选用厚度50mm蜂窝铝和厚度50mm蜂窝铝+50%EPP颗粒代替空气层的作用，与50mm的空气层降噪效果进行对比。

2噪声控制机理

螺杆式空压机噪声来源包括机械、空气动力性及电磁等。其中，机械噪声由磨损、摩擦以及机构间的力传递不均匀造成；空气动力性噪声由在作业中，进气、排气孔口和工作容积持续性地相通、切断造成；电动机噪声主要包括通风、机械及电磁噪声。噪声的控制途径分 3 类：声源处控制、声波传播途径处控制、声音接收处控制 。为有效控制螺杆式空压机的噪声，需从机械性、空气动力性噪声 2 个方面进行。（ 1 ）吸声控制。吸声降噪是在室内添加吸声材料，提升室内平均吸声系数，以降低混响声能密度，减小总声压级。（ 2 ）隔声控制。隔声控制是当声波在空气传播时，能阻挡声能的传播。常用的隔声材料包括隔声间、隔声罩及声屏障。（ 3 ）消声控制。消声器能控制空气动力性噪声，通常安装在设备的气流进出口、气流通道上使用，可有效降低、防止噪声向外传播。

3控制方案总体设计

动力车间自控系统主要以监控为主，对各设备运行状态进行实时监控，因而在主控室上位机中用组态王6.52设计组态画面进行实时显示，对于2台冷干机，通信方式为MODBUS，可用组态王直接与之通信。对于4台制冷机组，主要监控冷媒管道压力，一台机组有4个高压压力表，4台机组共计16个压力需要采集，当压力数值超过上限值时，设备本身的压力控制继电器应该动作，设备停止运行。但在实际运行中出现过压力控制继电器不动作，从而造成高压失控，幸好发现及时，否则后果不堪设想。类似关键监控点，公司要求必须有双重保护，所以在原有设备基础上，外加1台PLC采集各个高压值，当高压值超过上限后，将制冷机组的控制板断电，实现紧急停车，同时在主控室发出声光报警信息。对于泵的开关信号、出口压力信号，冷却塔进出水温度信号，压缩空气出口压力信号，冷干空气出口压力信号，制氮机露点信号，以及液氮储罐的出口压力信号等均采用研华的ADAM-5000系列智能模块进行采集，进而与组态王进行通信，实现上位机监控，对于这些监控的报警程序均在组态王内完成。

4动力设备智能化管理系统架构

动力设备智能化管理系统是某市移动针对传输承载机房和传输汇聚机房而开发的一套系统，完成动力环境监控系统的自配置、自修复、自优化，通过智能分析放电曲线，实现蓄电池“分级”管理，根据电池性能优化发电策略。该系统为二级监控系统架构，分别为省监控中心、监控单元。动力设备智能化管理系统架构如图2所示。动力设备智能化管理系统是一个融合硬件与软件、多专业系统交互、多平台协调运行的综合系统。该系统基于对传统基础设施的资源管理，最大化数据的价值，可以实现对关键网元的能耗统计、故障预警、节能增效和安全运行，找到最优方案指导生产及管理，并结合结果反馈升级优化。该系统可在规划、设计、建设、运维管理等多个阶段发挥作用，将会有力地推进基础设施数字化进程，凭借规范化建设和流程化运营为企业带来巨大效益。监控单元通过接口协议接收省云平台省监控中心下行传送的控制命令（包括设置命令等），把这些控制命令发送至受控设备及环境量采集器（或通过翻译之后把这些控制命令发送至受控设备及环境量采集器），对受控设备及环境量采集器直接进行控制。

结语

综上所述，对动力设备监控系统进行优化升级可以为电力行业提供更好的发展环境，有利于促进我国电力事业的进步与发展，同时，也为国民经济的快速稳定增长奠定了坚实的基础。另外，对于动力设备监控系统而言，其优化升级并不会影响整个运行环境和生产设备等各个方面，但是却能够有效地保障整个电力运行环境和生产设备等方面的正常发挥。为了保证国民经济稳定增长以及电力行业可以健康可持续发展，相关工作者应该加强对动力设备监控系统优化升级研究与实践工作。

参考文献

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