電大機(jī)電一體化論文

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文、作業(yè)）畢業(yè)設(shè)計（論文、作業(yè)）題目： 變電站降噪系統(tǒng)設(shè)計 分校（站、點(diǎn)）： 青浦 年級、專業(yè)： 機(jī)電一體化 教育層次： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 目 錄內(nèi)容摘要和關(guān)鍵詞 一、前言 21、換流變壓器主要噪聲源介紹22、常用換流變壓器噪聲治理措施2 3、換流站Box-in的實(shí)施方案2 3.1我國首條特高壓換流站換流站概況23.2對降噪設(shè)備的主要要求33.3換流變壓器采用的降噪方案33.4、Box-in的具體制作方案3二、Box-in 設(shè)計計算51、設(shè)計步驟及插入損失計算52、節(jié)點(diǎn)及部分主要結(jié)構(gòu)圖73、隔聲罩的通風(fēng)散熱計算114、強(qiáng)制排風(fēng)風(fēng)機(jī)選擇125、風(fēng)機(jī)控制電

2、路12三、實(shí)際測試17四、結(jié)束語 18五、參考文獻(xiàn) 18摘 要：在我國換流變壓行業(yè)，由于超高壓、特高壓輸電線路的出現(xiàn)，為換流變電站提出了很多新的課題，其中換流變壓器噪聲治理效果好壞，已經(jīng)成為整個換流站廠界能否達(dá)標(biāo)的主要指標(biāo)。本文通過對國內(nèi)部分±500KV的超高壓換流站中對換流變壓器噪聲治理方案的概述，提出了在±800KV特高壓換流站中采用Box-in對換流變壓器進(jìn)行噪聲治理的應(yīng)用，并介紹了Box-in在我國首條特高壓換流站中首次成功應(yīng)用及效果。關(guān)鍵詞：聲學(xué) Box-in 降噪 噪聲 換流變壓器一、前言隨著直流輸電技術(shù)近年來在我國的發(fā)展，許多將交流電轉(zhuǎn)換為直流電或?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換

3、為交流電的換流站應(yīng)運(yùn)而生。這些換流站的運(yùn)行會產(chǎn)生較大的噪聲，對當(dāng)?shù)鼐用癞a(chǎn)生一定的影響。在這些換流站中，主要噪聲源有換流變壓器、平波電抗器和濾波器組等。通過對國內(nèi)±500KV換流站的實(shí)際測試，在換流變正前方噪聲總A聲級在85100dB(A)，在平波電抗器前噪聲總A聲級在8590dB(A)，在濾波器組圍欄出噪聲總A聲級在63.665.6dB(A)1。相比較之下，換流變壓器噪聲較大，所以也是降噪治理的重點(diǎn)。1、換流變壓器主要噪聲源介紹換流變壓器的噪聲主要來自三部分，電磁噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲和變壓器振動引起的結(jié)構(gòu)噪聲。電磁噪聲是由于鐵心在磁通作用下產(chǎn)生磁致伸縮振動所引起的嗡嗡聲。變壓器的功率越

4、大，電磁噪聲越高。電磁噪聲甴變壓器向外輻射，在產(chǎn)生共振時候，輻射噪聲更強(qiáng)2。變壓器冷卻風(fēng)扇主要甴空氣動力噪聲、機(jī)殼及軸承等產(chǎn)生的機(jī)械噪聲和風(fēng)機(jī)振動時產(chǎn)生的固體噪聲。固體噪聲通過基礎(chǔ)地面向相鄰建筑傳遞，引起二次噪聲。2、常用換流變壓器噪聲治理措施換流變壓器噪聲可以對聲源處及傳播途徑兩方面進(jìn)行治理。從噪聲源進(jìn)行治理的主要方法如下：（1）采用磁致伸縮小的高導(dǎo)磁材料；（2）在一定范圍內(nèi)降低鐵心磁通密度；（3）在鐵心端面涂環(huán)氧膠或聚酯膠，減少磁致伸縮量；（4）選用低噪聲冷卻風(fēng)扇；（5）用隔聲罩將變壓器罩起來，即采用Box-in來隔絕空氣聲的傳播。從噪聲源的傳播途徑進(jìn)行治理的常用方法如下：（1）在閥廳上安

5、裝漸變空腔吸聲裝置，該產(chǎn)品在較寬的頻帶內(nèi)降噪效果明顯，我所在的公司已經(jīng)獲得國家專利。（2）防火墻上安裝平板式吸聲裝置；（3）在換流變壓器前安裝高效吸隔聲屏障。以上這些措施，我們在國家電網(wǎng)許多換流站（如宜都、龍泉、寶雞、靈寶等）中都應(yīng)用過，取得了一定的效果。3、換流站Box-in的實(shí)施方案3.1我國首條特高壓換流站換流站概況我國首條特高壓換流站是向家壩上海±800kV特高壓直流輸電工程的受端換流站，位于上海奉賢區(qū)境內(nèi)。該站容量為6400MW，直流額定電壓為±800kV；每極兩個12脈沖閥組串聯(lián)接線方式；換流變壓器(單相雙繞組)28臺(4臺備用)，每臺容量297.1MVA。3.

6、2對降噪設(shè)備的主要要求（1）降噪設(shè)備安裝后，換流變Box-in的整體降噪量不小于25dB(A)。（2）降噪設(shè)備要可拆卸，便于檢修。3.3換流變壓器采用的降噪方案±800kV特高壓換流站變壓器有24臺，比±500kV超高壓換流站變壓器多，通過采取在噪聲傳播途徑上進(jìn)行治理，效果不是很明顯。經(jīng)過多種方案比較，最終確定采用Box-in隔聲罩方式對換流變壓器進(jìn)行降噪治理。Box-in在±500kV超高壓華新?lián)Q流站中有過應(yīng)用，降噪量在1622dB(A)，效果比較明顯。±800kV特高壓換流站要求降噪量不小于25dB(A)，對產(chǎn)品設(shè)計及加工工藝要求相對較高。3.4、B

7、ox-in的具體制作方案（1）整個移動式Box-in的隔聲罩由五部分組成，分別為頂部固定部分、頂部移動部分、前端固定部分、前端移動部分及前端可拆裝部分組成。頂部固定部分的隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu)與防火墻及閥廳墻連接；前端固定部分與換流變基礎(chǔ)連接，在更換換流變時此部分不用拆除；前端和頂部移動部分的隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu)是與換流變主體連接，在更換換流變時此部分與換流變一同移出；前端可拆裝部分與換流變基礎(chǔ)連接，在更換換流變時需要先將此部分拆除，設(shè)備就位后再恢復(fù)。（2）Box-in內(nèi)部的防火墻及閥廳墻上做吸聲處理，吸聲體為矩形形狀，采用熱鍍鋅膨脹螺栓固定在防火墻及閥廳墻上。（3）在吸隔聲板與鋼架之間的連接處，采取了加裝橡膠

8、減震器處理措施。對移動部分和固定部分的密封處理采用安裝可壓縮式密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封。（4）為了便于檢修人員和運(yùn)行工作人員進(jìn)出Box-in，在前端兩側(cè)安裝了隔聲門，內(nèi)部安裝了爬梯，頂部預(yù)留了檢修孔，見圖1。（5）為避免屋面積水現(xiàn)象的發(fā)生，Box-in頂部安裝吸聲板的型鋼加工為變截面，有2%的坡度，確保雨水能及時排出，見圖2。（6）考慮到散熱，采用下進(jìn)上排的通風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在Box-in兩側(cè)隔聲門上的下部，出風(fēng)口設(shè)置在防火墻固定端的頂部靠近閥廳墻一側(cè)。為避免進(jìn)排風(fēng)口向外泄露噪聲，在進(jìn)風(fēng)口安裝有進(jìn)風(fēng)消聲百葉，排風(fēng)口安裝消聲器及鋁合金百葉風(fēng)口，見圖3。圖1 Box-in平面示意圖圖2 Box-in 2

9、-2剖面示意圖圖3 Box-in 1-1剖面示意圖二、Box-in 設(shè)計計算Box-in是將噪聲源封閉在一個相對小的空間內(nèi), 以減少向周圍輻射噪聲的罩狀結(jié)構(gòu)。為了操作、維修的方便或通風(fēng)散熱的需要, Box-in上通常開有觀察窗、活動門及散熱消聲通道等。Box-in有密封型與局部開敞型, 固定型與活動型之分。當(dāng)難以從聲源本身降噪, 而生產(chǎn)操作又允許將聲源全部或局部封閉起來時, 使用Box-in會獲得很好的效果, 其降噪量一般在10 40dB 之間。1、設(shè)計步驟及插入損失計算隔聲罩的聲學(xué)結(jié)構(gòu)一般可按下列步驟進(jìn)行設(shè)計。(1) 測量機(jī)器的噪聲和頻譜;(2) 根據(jù)降噪要求, 確定聲級隔聲量和倍頻帶隔聲量

10、;(3) 選擇合適的材料及結(jié)構(gòu)。隔聲罩內(nèi)部尺寸為長 12600mm、寬 10000mm、高 6900mm，罩壁為 1.5mm厚的冷軋鋼板（密度為 7800/ kg m3 ），內(nèi)側(cè)為 100mm厚離心玻璃棉（面密度 32/ Kg m2 ）、0.8mm厚鋁制穿孔板（6，穿孔率 P 20%）組成的吸聲材料；各部分參數(shù)見表 。 隔聲罩參數(shù)頻率(Hz)125250500100020004000內(nèi)襯材料吸聲系數(shù)0.320.631.081.131.101.03隔聲窗的隔聲量(dB)221929324256備 注 根據(jù)無規(guī)入射的質(zhì)量定律，可以得到無限大障板上的傳聲損失公式 TL1 = 20 log10 (mf

11、 ) 43 5其中 m為隔板面密度，f為頻率?？紤]隔聲窗、進(jìn)風(fēng)口和消聲器的影響，整個構(gòu)件的組合傳聲損失為SETL2=10 log10 其中 S E 為隔聲罩面積， SW 為隔聲罩上窗面積， TLW 為窗隔聲量（見表 1）， S H 為進(jìn)風(fēng)口等效面積， SC 為消聲器面積， TLC 為消聲器消聲量（見表 1） 考慮隔聲罩的混響及吸聲材料，得到隔聲罩的插入損失7為其中af為吸聲材料的吸聲系數(shù)（見表 1）， Si 為吸聲材料面積。把各參數(shù)帶入上面的公式，得到隔聲罩插入損失的理論數(shù)據(jù)，列于表 2（為便于對比，實(shí)驗數(shù)據(jù)也同時給出）。從表 2 中可以看出理論數(shù)據(jù)和實(shí)驗數(shù)據(jù)變化趨勢與所用的吸聲材料的吸聲系數(shù)

12、、隔聲窗的隔聲量及消聲器的消聲量的變化是一致的，低頻段的插入損失比較小，中高頻段的比較大。理論數(shù)據(jù)與實(shí)驗數(shù)據(jù)誤差在 10dB 內(nèi)，實(shí)驗數(shù)據(jù)相比偏低是由于隔聲罩沒能密封得很好造成的。 隔聲罩的的插入損失頻率(Hz)125250500100020004000插入損失實(shí)驗值(dB)8.418.423.228.029.425.8插入損失理論值(dB)10.019.029.231.631.029.42、節(jié)點(diǎn)及部分主要結(jié)構(gòu)圖 效果圖 斜度示意圖頂部支架 鋼立柱剖面圖防火墻支撐圖1防火墻支撐圖2三角架支撐結(jié)構(gòu)圖吸聲屏體圖3、隔聲罩的通風(fēng)散熱計算換流變在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生大量的熱量,當(dāng)隔聲罩將其罩起來后必須及時排

13、熱, 以免過熱升溫。不過在這一過程中，設(shè)備本身具有冷媒冷卻的過程，但是由于隔聲罩的密閉，我們盡量考慮了無冷媒狀況下的情況。在解決這個問題時一般采用3 種方式: 一是自然通風(fēng)散熱, 適用于一般小功率產(chǎn)生熱量不多的設(shè)備。二是利用自身的進(jìn)、排風(fēng)系統(tǒng), 在進(jìn)風(fēng)管上開孔, 讓冷空氣流經(jīng)設(shè)備, 再吸入排風(fēng)系統(tǒng)的管內(nèi), 將熱量送出去, 稱之自冷式, 適宜于一般中型風(fēng)機(jī)使用。三是強(qiáng)制通風(fēng)散熱, 由于換流設(shè)備隨著負(fù)載變化溫度會隨之變化，但是設(shè)備總功率在1500kw，設(shè)備的散熱量按下式計算:Q =860 N a/0. 24 ( t2 - t1) rQ=860*1500*0.3/0.24（65-40）1.2Q=53

14、750式中Q 設(shè)備散熱所需通風(fēng)量,m 3/h; N 設(shè)備的功率, kW; a散熱系數(shù), 可在0. 01 0. 5 選取; t2隔聲罩內(nèi)空氣溫度, t1隔聲罩外空氣溫度, r空氣容重, 常溫下取1. 2kg/m 3求出所需換氣量Q , 并考慮風(fēng)管口的壓降約為4 10mmH2O 柱, 就可以從風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本中選擇所需配用的風(fēng)機(jī)。4、強(qiáng)制排風(fēng)風(fēng)機(jī)選擇根據(jù)設(shè)備散熱所需通風(fēng)量，選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q=14000m3/h，風(fēng)壓H=137Pa，轉(zhuǎn)速n=700rpm，功率N=1.1KW，噪聲L72dB(A),額定電流3A，電源:50HZ/380V/3相；動平衡精度：2.5級。葉片鋁合金板；風(fēng)筒材質(zhì)為SPHC，風(fēng)筒、網(wǎng)罩

15、、支架熱浸鋅風(fēng)機(jī)。每臺box-in配置4臺相同風(fēng)機(jī)。見下圖 5、風(fēng)機(jī)控制電路溫度控制柜（柜體），采用不銹鋼材料制成。電纜進(jìn)線孔，采用縮緊結(jié)構(gòu)，內(nèi)部加裝了溫濕度控制器和平板加熱器，平板加熱器采用恒溫加熱元件設(shè)計，加熱元件的內(nèi)阻可隨表面溫度的高低自動調(diào)節(jié)，能保證柜體內(nèi)維持較為恒定的溫度。柜體為雙門結(jié)構(gòu)，門的內(nèi)側(cè)附橡膠條，內(nèi)沿有導(dǎo)水槽。通風(fēng)口在柜體上下，內(nèi)附不銹鋼紗網(wǎng)，阻止昆蟲進(jìn)入。為了提高風(fēng)機(jī)效率，保障可靠降溫，各組冷卻風(fēng)扇設(shè)有手動及自動控制，自動控制時根據(jù)換流變自身溫度采集器輸出開關(guān)量投入相應(yīng)冷卻風(fēng)扇。.控制回路設(shè)計有自動控制，手動控制，可以保證安全運(yùn)行?？刂乒裰屑尤肓藴貪穸瓤刂苹芈罚Ｕ瞎駜?nèi)器

16、件在一個合適的溫濕度環(huán)境中工作。.在主回路中加入了保護(hù)斷路器、熱繼電器等，可完成電動機(jī)的短路、過載、失壓保護(hù)。主電路圖控制電路圖Plc輸入輸出分配圖PLC梯形圖控制箱圖三、實(shí)際測試分別在Box-in的頂板上、前壁板外及隔聲門外進(jìn)行測量，相應(yīng)部位的隔聲量如下表所示。Box-in各部位現(xiàn)場實(shí)測值及隔聲量 （單位：dB(A)） A聲級 部位聲源隔聲量頂板89.944.6前壁板89.926.7隔聲門89.924.8從以上測量數(shù)據(jù)知，頂板和前壁板的隔聲量均達(dá)到25dB(A)的設(shè)計要求，只有隔聲門處的隔聲量未達(dá)到要求。為此，需通過整體隔聲性能計算公式計算Box-in的整體隔聲量。通過以上換流變壓器Box-

17、in各部件的尺寸比例和隔聲性能，按照如下公式計算Box-in的整體隔聲量：L=10lgi=1nSii=1nSi1100.1Li式中，i表示第i個構(gòu)件，n為構(gòu)件總屬，Si第i個構(gòu)件的面積，Li第i個構(gòu)件的隔聲量，L整體隔聲量。經(jīng)過計算，安裝Box-in后，換流變Box-in整體隔聲量為25.2dB(A)，達(dá)到25dB(A)的指標(biāo)。安裝Box-in前后的噪聲頻譜特性比較如下圖Box-in實(shí)際應(yīng)用實(shí)景圖四、結(jié)束語由于當(dāng)前國內(nèi)在噪聲治理行業(yè)，和國外的噪聲環(huán)保相比還有很長的路要走。通過±800kV特高壓換流站降噪措施看，Box-in在換流變壓器的降噪中有很好的效果，當(dāng)然在該產(chǎn)品的制作加工方面要求也較高。加工制作單位要結(jié)合換流站設(shè)備安裝的實(shí)際情況，對構(gòu)件進(jìn)行量身定做。Box-in不但降噪效果很好，而且外表美觀大方，通過設(shè)備和電氣的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到我們的使用要求，為我們在這一