Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Математическое моделирование паровых струй 13
1.1. Механизмы генерация шума паровыми струями 13
1.2. Выбор модели турбулентности 17
1.3. Описание математической модели 20
1.4. Результаты математического моделирования 24
Выводы по Главе 1 30
Глава 2. Метод определения акустического центра парового выброса 32
2.1. Метод определения акустического центра источника шума 32
2.2. Ограничения метода определения акустического центра источника шума 34
2.3. Применение метода определения акустического центра источника шума 38
2.4. Оценка погрешности определения акустического центра источника шума 43
Выводы по Главе 2 47
Глава 3. Распространение шума от паровых выбросов в условиях жилой застройки 48
3.1. Модель для анализа особенностей распространения шума от паровых выбросов в условиях жилой застройки 48
3.2. Результаты расчетов распространения шума от паровых выбросов в условиях жилой застройки 48
Выводы по Главе 3 57
Глава 4. Влияние региональных климатических факторов и поверхности земли на определение требуемого снижения шума 58
4.1. Определение затухания звука вследствие поглощения атмосферой 58
4.2. Изменение уровней звукового давления в расчетной точке в течение года вследствие влияния региональных климатических факторов 63
4.3. Влияние поверхности земли на изменение уровней звукового давления в расчетной точке 70
Выводы по Главе 4 75
Глава 5. Снижение шума паровых выбросов глушителями 76
5.1. Отечественный и зарубежный опыт борьбы с шумом паровых выбросов 76
5.2. Конструкции новых глушителей НИУ «МЭИ» 84
5.3. Результаты испытаний глушителей НИУ «МЭИ» на выхлопных трубопроводах от ГПК котла ТГМ-96А ТЭЦ-8 – филиала ПАО «Мосэнерго 89
5.4. Результаты испытания глушителя НИУ «МЭИ» на выхлопном трубопроводе от БРОУ 140/13 ТЭЦ-9 – филиала ПАО «Мосэнерго» 91
5.5. Оценка погрешности определения акустической эффективности парового глушителя 93
Выводы по Главе 5 96
Заключение 97
Список литературы
- Описание математической модели
- Ограничения метода определения акустического центра источника шума
- Изменение уровней звукового давления в расчетной точке в течение года вследствие влияния региональных климатических факторов
- Результаты испытаний глушителей НИУ «МЭИ» на выхлопных трубопроводах от ГПК котла ТГМ-96А ТЭЦ-8 – филиала ПАО «Мосэнерго
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Шумовое воздействие на окружающую среду регламентируется Федеральными законами «Об охране окружающей среды» (№96-ФЗ от 04.05.1999) и «Об охране атмосферного воздуха» (№7-ФЗ от 10.01.2002) и др., наряду с ионизирующем излучением, газовыми выбросами и выбросами твердых частиц. Выбросы пара в атмосферу на тепловых электрических станциях являются самыми интенсивными источниками шумового воздействия на окружающую среду, в связи с этим разработка мер шумоглушения паровых выбросов различных параметров на ТЭС является актуальной задачей.
Степень разработанности темы исследования. Вопросам борьбы с шумом посвящены работы известных российских и зарубежных ученых: Айрбабамяна С.А., Белова А.И., Емельянова О.Н., Иванова Н.И., Комкина А.И., Медведева В.Т., Оси-пова Г.Л., Петрова Ю.И., Поболь О.Н., Терехова А.Л., Тюриной Н.В., Хорошева Г.А., Ц у к е р н и к о в а И . Е . , Ш у б и н а И . Л . , Ю д и н а Е . Я . , Л а й т х и л а Д ж . , Х е к л а М., Мюллера Х.А. и др., а борьбой с шумом на объектах теплоэнергетики занимались такие ученые как Григорьян Ф.Е., Лукащук В.Н., Лысенко В.Г., Марченко Е.М., Михайлов Г.А., Пермяков А.Б., Перцовский Е.А., Рихтер Л.А., Тупов В.Б., Яблоник Л.Р. и др. Несмотря на большое количество работ, тема исследования диссертационной работы является недостаточно разработанной и требует более детального изучения.
Целью диссертационного исследования является исследование излучения шума паровыми струями различных параметров на ТЭС и разработка мероприятий по его снижению.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: – разработана математическая модель парового выброса в программном комплексе Ansys Fluent и проведена её верификация; – выполнено моделирование паровой струи при различных режимах истечения; – определена область образования шума паровой струей при различных режимах истечения;
– предложен метод определения акустического центра парового выброса; – рассмотрены особенности распространения шума от паровых выбросов в условиях жилой застройки с помощью моделей в программе Predictor;
– определено влияние климатических факторов (давления, температуры и влажности атмосферного воздуха) и поверхности земли на определение требуемого снижения шума паровых выбросов для различных климатических регионов России в течение года;
– предложена и внедрена на объекте теплоэнергетики оригинальная конструкция парового глушителя для снижения шума недорасширенных паровых струй, защищенная патентом, а также конструкция парового глушителя для снижения шума изобарических паровых струй.
Научная новизна работы состоит: – в уточнении области генерации шума струями паровых выбросов при различных режимах истечения: дозвуковом, околозвуковом и сверхзвуковом; – в разработке метода, позволяющего определить акустический центр источника шума, не имеющего четких границ и излучающего звуковую энергию неравномерно; – в получении данных, позволяющих учесть изменение уровней звука и уровней звукового давления в течение года для корректного определения величины требуемого снижения для различных географических регионов; – в разработке оригинальной запатентованной конструкции парового глушителя.
Теоретическая значимость работы: – получены картины полей скорости и давления в паровой струе; – предложен метод определения акустического центра парового выброса; – полученные данные уточняют механизмы шумообразования и могут быть использованы для корректировки методов расчета уровней звуковой мощности (УЗМ) паровых струй при различных режимах истечения.
Практическая значимость работы: – результаты акустических расчетов от шума паровых выбросов в условиях жилой застройки могут быть использованы при разработке рекомендаций размещения жилых домов относительно ТЭС;
– разработаны рекомендации для определения величины требуемого снижения шума от парового выброса с учетом климатических изменений для рассматриваемого региона в течение года;
– разработаны конструкции глушителей шума паровых выбросов при докритическом и сверхкритическом истечении, которые рекомендуются для установки на выхлопные трубопроводы объектов энергетики.
Методология и методы исследования. При проведении исследования использовались экспериментальные и расчетные методы, имеющие своей базой теорию турбулентных течений и теорию затухания звука при распространении на местности.
Положения, выносимые на защиту:
-
Результаты математического моделирования паровых выбросов при дозвуковом, околозвуковом и сверхзвуковом истечении.
-
Метод определения акустического центра источника шума.
-
Результаты акустических расчетов при выбросах пара в условиях жилой застройки, а также выводы и рекомендации, разработанные на их основе.
-
Анализ влияния региональных климатических факторов и показателя поверхности земли на определение требуемого снижения шума.
-
Разработанная и запатентованная конструкция глушителя шума выброса пара, результаты испытания этой конструкции.
Достоверность результатов обеспечивается применением положений теории турбулентных течений, согласованием результатов математического моделирования с результатами экспериментов и отдельными результатами математического моделирования паровых струй и струй горячих газов летательных аппаратов, методами статистической обработки результатов измерений, использованием предписаний и рекомендаций действующих нормативных документов.
Апробация результатов. Материалы диссертационного исследования обсуждались и докладывались на IV Международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» (18-22 сентября 2013 г., г. Тольятти, ТГУ), Международной научной конференции «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность» (2-4 июля 2013 г., г. Москва, НИИСФ), IXX, XX и XXI международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2013, 2014 и 2015 г.,
г. Москва, НИУ «МЭИ»), на научном семинаре и заседании кафедры Тепловых электрических станций НИУ «МЭИ».
Внедрение результатов. Разработанная оригинальная конструкция глушителя для недорасширенных струй, защищенная патентом, внедрена на ТЭЦ-8 - филиале ПАО «Мосэнерго»: всего установлено восемь глушителей на выхлопных трубопроводах от ГПК. Разработанная автором конструкция парового глушителя для изобарических струй установлена на выхлопном трубопроводе от БРОУ 140/13 ТЭЦ-9 - филиала ПАО «Мосэнерго». Выполнен рабочий проект конструкций шумоглушителей на выхлопах пусковых эжекторов и эжекторов воздушного расхолаживания ЭБ ст. №3,5,6,7 ТЭЦ-25 - филиала ПАО «Мосэнерго».
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе в пяти изданиях, рекомендованных перечнем ВАК, получен патент №143480 на полезную модель «Глушитель шума выхлопа пара».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и трех приложений.
Описание математической модели
Для замыкания приведенного уравнения необходимо установить связь между конвективными напряжениями и средними характеристиками потока.
Общая методология описания турбулентных течений сформулирована Рейнольдсом О., согласно которой мгновенные значения искомых функций (скорости, плотности, давления, температуры) представляются в виде суммы средней и пульсационной составляющих / = / +/. Изучение и описание поведения средних характеристик потока, сравнительно плавно меняющихся в пространстве и времени, оказывается более простой задачей, чем исследование трехмерного нестационарного и хаотического движения, каковым в действительности является турбулентное течение [84].
Осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса записываются в виде: до д д д di PV + дїс (pViVk) = (5) dp д ( ,dvt dvk 2 дул\ д , _ аї + Wk fe + Wt з Щ + аГк pv где v[ и vk - осредненные составляющие вектора скорости. Для замыкания осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса (Reynolds-Averaged Navier-Stokes, RANS) используется совокупность полуэмпирических соотношений, в том числе и дифференциальных уравнений, называемых моделью турбулентности.
В основе полуэмпирических моделей турбулентности лежит введенное Рейнольдсом представление мгновенных значений искомых функций в виде суммы регулярной и хаотической составляющих. На практике ограничиваются изучением средних величин, сравнительно плавно меняющихся во времени и пространстве.
Для моделирования затопленной паровой струи использовалась программа Ansys Fluent (разработчик ANSYS Inc.), которая позволяет рассчитывать следующие основные модели турбулентности: применением усреднения по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Решение осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, замкнутых при помощи той или иной полуэмпирической модели турбулентности, оказывается неэффективным при моделировании турбулентных течений с нестационарными крупномасштабными вихревыми структурами. Возросшие возможности вычислительной техники заставили изменить оценку применимости классической теории турбулентности.
Рост ресурсов вычислительной техники обозначил интерес к методам прямого численного моделирования (Direct Numerical Simulation, DNS) турбулентных течений на основе полных уравнений Навье-Стокса. Однако, экспертами оценивается, что возможность применения DNS для решения прикладных задач будет достигнута только к 2080 году [85].
Ограниченность DNS послужила стимулом для развития другого направления - метода моделирования крупных вихрей (LES). Основная идея LES заключается в формальном математическом разделении крупных и мелких вихревых структур, позволяющем разрешить большие масштабы турбулентности непосредственным решением уравнений Навье-Стокса (масштабы, которые содержат в себе большую часть кинетической энергии турбулентности и несут ответственность за большую часть переноса импульсов и скалярных величин), а моделирование осуществляется только в области малых масштабов. Эта особенность является принципиальным отличием метода LES от RANS-моделей турбулентности, где все турбулентные масштабы моделируются с применением одной и той же гипотезы. Таким образом, метод LES имеет потенциал для получения более достоверных результатов, чем методы RANS. Однако метод LES более требователен к расчетной сетке, установкам решателя, граничным условиям в сравнении с RANS-моделями. Метод LES занимает промежуточное положение между DNS и RANS в области доли разрешаемых масштабов вихрей. Метод LES является преимущественным для моделирования паровых струй, т.к.: - перенос энергии и массы осуществляется преимущественно крупными вихрями; - образование крупных вихрей существенно зависит от решаемой задачи, геометрических характеристик и граничных условий; - мелкие вихревые структуры менее зависят от геометрии модели, более однородны и, как следствие, более универсальны; - вероятность корректного решения с помощью универсальных моделей много больше для мелких вихревых структур.
В [84] обосновывается возможность расчета на основе модели турбулентности LES когерентных вихревых структур. На сегодняшний день существует множество работ [74, 86-88], авторы которых прибегают к моделированию тех или иных турбулентных течений с помощью метода LES, а в [75] обосновывается применимость этой модели для прогнозирования шума, излучаемого струями реактивных авиационных двигателей.
Метод моделирования LES реализован в программах Ansys (Fluent и CFX), OpenFOAM, STAR-CCM+, XFlow и др.
Ограничения метода определения акустического центра источника шума
При разработке мероприятий по снижению шума от паровых выбросов на ТЭС ключевым фактором, определяющим затраты на изготовление шумоглушителя и его массогабаритные характеристики, является требуемое снижение шума [78]. В нормативном документе СНиП 23-03-2003 [105] влияние изменения климатических факторов в течение года и поверхности земли на определение требуемого снижения уровня шума не учитывается. Принятые ГОСТ 31295.1-2005 (аналог международного стандарта ISO 9613-1:1993) [106, 107] и ГОСТ 31295.2-2005 (аналог международного стандарта ISO 9613-2:1996) [93, 95] позволяют учесть влияние температуры, влажности, состояния поверхности на распространение шума от источника. В данной главе диссертации рассматривается влияние этих климатических факторов в течение года для различных регионов, а также показателя поверхности земли на величину требуемого снижения уровня шума применительно к паровому выбросу, которые до настоящего времени не рассматривались. Также показано, что при увеличении расстояния от источника шума диапазон изменений уровней шума из-за климатических факторов увеличивается.
Определение затухания звука вследствие поглощения атмосферой В [93] приводится формула для расчета уровней звукового давления на приемнике: LfT = Lw + Dc-A , (13) где Lw - октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ; Dc - поправка, учитывающая направленность источника шума, дБ; А - затухание в октавной полосе частот при распространении звука от источника шума до расчетной точки, дБ.
Затухание А, дБ, рассчитывается по формуле: А = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc , (14) где Adiv — затухание из-за геометрической дивергенции, дБ; Aatm - затухание из-за звукопоглощения атмосферой, дБ; Адг - затухание из-за влияния земли, дБ; АЪаг - затухание из-за экранирования, дБ; Amisc - затухание из-за влияния прочих эффектов, дБ. При условии, что остаются неизменными слагаемые Lw,Dc,Adiv,Agr,Abar,Amisc, изменение уровней звукового давления в расчетной точке, дБ, определяется как: LfT = Aatm = Аатм2 — Аатм1, (15) где LfT - изменение уровней звукового давления при различных состояниях атмосферы, дБ; атмі,2 затухание из-за звукопоглощения атмосферой, зависящее от температуры и влажности, дБ.
Формулу (15) можно применять для оценки влияния региональных климатических факторов на уровни звукового давления в расчетной точке при выбросах пара на ТЭС, так как в рассматриваемом случае остаются неизменными: уровень звуковой мощности источника шума (Lw = const), показатель направленности парового выброса (Dc = 0 [108]), расстояние от источника шума до расчетной точки (Adiv = const), тип поверхности, над которой происходит распространение звука (Agr = const), условия распространения звука (Abar = const и Amisc = const).
В [106] регламентируется метод расчета затухания звука вследствие поглощения его при распространении в атмосфере для различных метеорологических условий. Затухание звука чистого тона характеризуется коэффициентом затухания, зависящим от частоты тона, температуры и относительной влажности воздуха, атмосферного давления. Результаты расчета коэффициента затухания представлены в [106] в табличной форме для следующих условий: - частота звука от 50 до 10000 Гц; - температура от минус 20С до плюс 50С; - относительная влажность от 10 до 100%; - атмосферное давление 101, 325 кПа (1 стандартная атмосфера). Звукопоглощение атмосферой зависит от ее состава и особенно от концентрации водяных паров, изменяющейся в широких пределах. В чистом сухом воздухе на уровне моря стандартные молярные или объемные доли азота, кислорода, аргона и углекислого газа соответственно равны 0,78084, 0,209476, 0,00934 и 0,000314 [109]. Объемная доля остальных составляющих воздуха, не оказывающих существенного влияния на звукопоглощение атмосферой равна 0,00937. Можно принять, что до высоты по меньшей мере 50 км над уровнем моря молярные доли трех указанных основных газов остаются постоянными. Однако концентрация водяных паров, от которой главным образом зависит звукопоглощение атмосферой, изменяется в широких пределах как на уровне земли, так и по высоте, и на высоте 10 км над уровнем моря отличается на два порядка от концентрации на уровне земли.
При прохождении звуком чистого тона расстояния d начальное звуковое давление Pi вследствие звукопоглощения атмосферой спадает по экспоненте как при распространении плоской звуковой волны в свободном звуковом поле. Звуковое давление pt на расстоянии d от источника шума рассчитывают по формуле [106, 107]: = v..eio-iCg{e ) (16) где а - коэффициент затухания звука в атмосфере. Снижение уровня звукового давления вследствие звукопоглощения атмосферой Aatm рассчитывают по формуле:
При расчете коэффициента затухания звука в атмосфере а переменными величинами являются частота звука, температура воздуха, концентрация водяных паров и атмосферное давление. Расчеты показали, что изменение барометрического давления в пределах 931-1064 кПа (700-800 мм.рт.ст) вызывает изменение уровня звука приблизительно на ОД дБА, поэтому влиянием этого фактора можно пренебречь. Затухание вследствие звукопоглощения атмосферой является функцией релаксационных частот fr0 и frN кислорода и азота соответственно. Вопросы акустической релаксации освещены в [110-114]. Под акустической релаксацией понимается процесс восстановления термодинамического равновесия среды, которое было нарушено из-за изменения давления и температуры при прохождении звуковой волны. Энергия поступательного движения молекул или ионов в звуковой волне переходит на внутренние степени свободы, возбуждая их, в результате чего энергия звуковой волны уменьшается, т. е. происходит поглощение звука.
Изменение уровней звукового давления в расчетной точке в течение года вследствие влияния региональных климатических факторов
В последнее время для внутреннего заполнения глушителей получили распространение металлические сетки и пористые материалы с диаметром ячейки от 1 до 5 мм, использующиеся в качестве дросселей. Изготовление многоступенчатых дроссельных устройств с большим количеством решеток трудоемко, поэтому существует тенденция их замены на устройства непрерывного дросселирования, реализуемые в форме каналов, заполненных крупнозернистыми или сетчатыми элементами [124].
Существуют различные конструкции зарубежных [126] и отечественных паровых глушителей (рисунок 30). За рубежом распространены разработки компаний Glaunach, Penn Separator Corporation, Fluid Kinetics Corporation. В России используются шумоглушители конструкций ЮжВТИ, Московского государственного открытого университета (МГОУ), «НПО ЦКТИ» и Московского энергетического института (МЭИ).
Паровые глушители могут быть диссипативного, реактивного или комбинированного типа. Масса глушителей, показанных на рисунке 30, колеблется от 0,3 до 5 т, а акустическая эффективность глушителей изменяется в диапазоне высоких частот от 20 до 43 дБ. Увеличение акустической эффективности связано, как правило, с увеличением габаритных размеров, массы и гидравлического сопротивления глушителя.
Существует ряд защищенных патентами решений зарубежных авторов, позволяющих снизить шум при выбросах пара при подрыве предохранительных клапанов или продувках котла. Так, в [127] описывается разработанный глушитель, Рисунок 30 – Варианты конструкций паровых глушителей и их масса: а – 0,5 т; б – 1 т; в – 2 т; г – 5 т; д – 0,5 т; е – 0,3 т; ж – 0,75 т; з – 1,45 т [78] в котором пар через перфорированное расширяющееся сопло подается к системе, состоящей из нескольких сотен вертикальных труб, и удаляется в атмосферу также через перфорированное сопло в виде расширяющегося конуса, закрытого сверху решеткой. Авторы патента заявляют о снижении шума при использовании их конструкции со 140-160 дБА до 70-80 дБA, однако не приводится данных об испытаниях данной конструкции, ее массе и возможности применения на блоках большой мощности. В рамках патента авторы также предлагают решение, в котором объединяют несколько глушителей данной конструкции общим коллектором. Как можно заметить, описанная конструкция представляет собой весьма сложную систему и поведение этой системы будет различным для различных количеств сбрасываемого пара. Некоторые иностранные компании-производители, например, компания «Fluid Kinetics Corporation» (США) представляют глушители, состоящие из нескольких концентрических перфорированных колец-решеток. Производители отмечают, что особенностью глушителя является специальный метод размещения решеток и просчитанные размеры выходных отверстий, позволяющие создать особый гидродинамический эффект при истечении пара и использовать взаимное гашение звуковых волн. В глушителе системы американской компании «PennSeparator Corp.» пар направляется через распылитель, представляющий собой вертикальную цилиндрическую решетку, где превращается в сотни маленьких реактивных струй. Такой же процесс происходит и во второй ступени глушителя. Однако вторая ступень предназначена также для закручивания потока, что обеспечивает равномерный выход газов в атмосферу. Примерно таких же принципов придерживается и известный производитель шумоглушителей компания «Glaunach».
В последнее время в конструкциях паровых глушителей компаний «Fluid Kinetics Corporation», «PennSeparator Corp.», «Glaunach», «BBM Akustik» [128–131] и других наметилась общая тенденция сочетать различные механизмы снижения шума: дросселирование, позволяющее плавно снизить давление потока, с применением звукопоглощающих материалов. Указанные фирмы-производители заявляют об акустической эффективности глушителей от 25 до 60 дБА. Схемы глушителей приведены на рисунках 31 и 32. Однако, данные о результатах акустических испытаний, параметрах пара, на которые рассчитаны эти конструкции, расходах сбрасываемого пара отсутствуют, поэтому оценить эффективность работы рассматриваемых глушителей не представляется возможным.
Результаты испытаний глушителей НИУ «МЭИ» на выхлопных трубопроводах от ГПК котла ТГМ-96А ТЭЦ-8 – филиала ПАО «Мосэнерго
Для снижения скорости пара до расчетной величины на выходе первой ступени расположена камера расширения 5. Снижение шума до требуемой величины осуществляется во второй ступени шумоглушения 6, состоящей из центрального элемента в виде кулисы 7 с обтекателем 8 и облицовки внутренней поверхности корпуса глушителя 9 звукопоглощающим материалом 10. Кулиса глушителя удерживаются за счет радиальных нижнего и верхнего рядов металлических полос 11 и 12. Внутри ступеней шумоглушения расположен негигроскопичный звукопоглощающий материал 10, который удерживается от выдувания с помощью стеклоткани 13 и перфорированных цилиндрических металлических обечаек 14. На выходе второй ступени шумоглушения расположена крыша 15 для предотвращения попадания атмосферных осадков во внутренние полости глушителя. Для слива конденсата в нижней части первой ступени предусмотрена дренажная ванна с отводом накапливающегося конденсата через дренажную трубку. Снижение шума сбрасываемого пара в глушителе происходит за счет плавного снижения скорости в глушителе, а также за счет поглощения звуковой энергии звукопоглощающим материалом, который размещен во всех ступенях шумоглушения.
Разработанный глушитель при сопоставимой акустической эффективности более прост в изготовлении, имеет меньшее гидравлическое сопротивление и массу по сравнению с аналогами, рассмотренными в параграфе 5.1. 15 7
Модель глушителя выхлопа пара с избыточным давлением конструкции МЭИ В глушителе используется ступень дросселирования, позволяющая постепенно снизить избыточное давление пара до атмосферного, при этом в них находятся два слоя звукопоглощающего материала с разной толщиной, расположенные последовательно. Вторая ступень глушителя имеет в центре стабилизирующее звукопоглощающее устройство в виде обтекаемого цилиндра с перфорированными боковыми стенками.
При непосредственном участии диссертанта в НИУ «МЭИ» в 2014 году для снижения шума выхлопа пара при докритическом режиме истечения из выхлопного трубопровода был разработан другой глушитель, модель которого представлена на рисунке 38. Глушитель устанавливается на выхлопной трубопровод 1. Снижение шума осуществляется в два этапа: предварительно снижается скорость пара при прохождении диффузора 2, а основная часть звуковой энергии поглощается материалом пластин 3, устанавливаемых в корпусе 4. Для недопущения вторичного шумообразования при входе потока пара в пластины, а также для снижения гидродинамического сопротивления глушителя на пластины устанавливаются обтекатели 5. Глушитель приваривается к выхлопному трубопроводу, а для придания конструкции жесткости устанавливаются ребра 6. Звукопоглощающий материал в пластинах 3 удерживается с помощью перфорированных металлических листов 7. Для защиты от попадания атмосферных осадков внутрь устанавливается крыша 8, крепящаяся с помощью стоек 9 к корпусу 4 глушителя. З 5
В 2014 году на двух котлах ТЭЦ-8 – филиала ПАО «Мосэнерго» были установлены системы шумоглушения паровых выбросов, состоящие из глушителей конструкции НИУ «МЭИ», разработанных при участии автора. Всего на двух котлах установлено восемь глушителей шума. Глушители паровых сборов устанавливались с целью выполнения требований санитарных норм [8, 144] по фактору шума в ближайшей жилой застройке. Испытания проводились в соответствии с методикой [145]. Акустические измерения осуществлялись анализатором шума и вибрации двухканальным типа «SOUNDBOOK» фирмы «Sinus» в 15 м от системы шумоглушения. Общий вид системы шумоглушения приведен на рисунке 39.
Для снижения шума парового выброса от БРОУ 140/13 ТЭЦ-9 - филиала ПАО «Мосэнерго» в НИУ «МЭИ» при участии автора была разработана конструкция глушителя. Конструкция рассчитана на выброс пара через трубопровод с наружным диаметром 720 мм и толщиной стенки 8 мм с параметрами пара: расходом 70 т/ч, атмосферным давлением на срезе выхлопного трубопровода и температурой 220С. Параметры пара и геометрические характеристики выхлопного трубопровода обуславливают докритический режим истечения паровой струи со степенью нерасчетности п = 1 и числом Маха М = 0,21. Расчеты показали, что общий уровень звуковой мощности, излучаемый непосредственно струей, составил 108,8 дБ, а шум, генерируемый в клапане при дросселировании потока, излучаемый от среза выхлопного трубопровода - 138,8 дБ.
Рабочий проект глушителя, изготовление и монтаж были выполнены в 2014 году. Общий вид глушителя приведен на рисунке 41. Для оценки эффективности работы глушителя проведены акустические измерения. Акустические измерения осуществлялись анализатором шума и вибрации двухканальным типа «SOUNDBOOK» фирмы «Sinus» в 15 м от глушителя. Результаты измерений приведены на в таблице 12. Таблица 12 – Результаты измерений шума выброса пара от БРОУ 140/13 ТЭЦ-9 – филиала ПАО «Мосэнерго» с глушителем в 15 м от выхлопного трубопровода Наименование Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Урове ньзвука, дБА 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Допустимые нормы для рабочих зон 107 95 87 82 78 75 73 71 69 80 с глушителем шума 83,7 90,0 86,2 82,0 75,3 70,7 70,5 70,0 63,4 79,6 превышение --------- Рисунок 41 – Общий вид глушителя выброса пара от БРОУ ТЭЦ-9 – филиала
ПАО «Мосэнерго» Глушители «НИУ «МЭИ» по сравнению с зарубежными и отечественными аналогами позволяют достичь наибольшего акустического эффекта при минимальной массе и максимальном расходе пара. Глушители, разработанные автором, используются для выброса перегретого пара, но также могут быть использованы для снижения шума выбросов в атмосферу влажного пара, природного газа, воздуха и др. Разработанные глушители могут эксплуатироваться в широком диапазоне параметров сбрасываемого пара и применяться на энергоблоках как с докритическими, так и сверхкритическими параметрами. Опыт применения глушителей, разработанных при участии диссертанта, свидетельствует об их высокой акустической эффективности и надежности при работе на различных объектах [146-148].