噪聲測試

廣義來說，凡人們不歡迎的聲音通稱為噪聲。冷卻塔的噪聲主要包括風(fēng)機(jī)（含振動）和淋水而產(chǎn)生的兩部分。抽風(fēng)式冷卻塔的風(fēng)機(jī)設(shè)在塔體上部的風(fēng)筒內(nèi)，一般來說是主要噪聲源。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動時，葉片間的空氣引起壓力波動和機(jī)械振動而產(chǎn)生噪聲，并通過排風(fēng)口和塔體向四周傳播。同時冷卻水在下落過程及與塔體底盤的存水撞擊中又產(chǎn)生了淋水噪聲，其噪聲的大小與落水的高度、流量的大小有關(guān)。這兩股噪聲會“污染”周圍環(huán)境，影響人們的學(xué)習(xí)、工作和休息。所以，在冷卻塔的設(shè)計(jì)中，應(yīng)從風(fēng)機(jī)和淋水兩方面來控制噪聲，使冷卻塔產(chǎn)生的噪聲降低在盡可能低的范圍內(nèi)。

在聲學(xué)中，聲強(qiáng)、聲壓、聲功率三者的大小都用分貝（dB ）來表示，它是聲學(xué)中的常用單位，是兩個量比值的常用對數(shù)。冷卻塔的測定屬于聲壓級。因聲壓變化范圍非常大，數(shù)量相差很多，用絕對單位表示極不方便，所以，人們把空氣中參考聲壓Pref =2×10-5N／m2（即稱“帕”）作為測定聲壓的零級標(biāo)準(zhǔn)（2×10-5Pa ，此數(shù)值是正常人耳對1000 Hz聲音所能覺察的聲壓值，低于此值就不能覺察到了，故把該值作為聲壓級中的零分貝）。聲壓級以符號L 表示，其定義為將待測聲壓有效值與參考聲壓的比值取常用對數(shù)，再乘以20 ，即：

平時人耳所能經(jīng)受的聲壓級約140dB ，最高的聲壓級可高達(dá)180dB ，10～20dB 的屬于極輕響度；20～40dB 的屬于輕響度；80～100dB 屬于極響度；100～120dB 屬于震耳響度。對居住的安靜小區(qū)來說，要求白天＜ 55dB ，晚上＜ 50dB 。目前冷卻塔的噪聲，以離地面1.5m ，距塔1 倍直徑（圓形逆流塔）為基準(zhǔn)測得的噪聲值。標(biāo)準(zhǔn)型塔在68～75dB ；低噪聲型塔為60～71dB ；超低噪聲55～68dB 。可見，基本上都屬于“響的響度”范圍之內(nèi)。

1. 測試儀器及測點(diǎn)布置

（1 ）測試儀器：

丹麥B &K 公司制造的精密聲級計(jì)，或仿丹麥B &K 公司的國產(chǎn)N D2 型精密聲級計(jì)。

丹麥B &K 公司制造的倍頻程濾波器，或仿丹麥B &K 公司的國產(chǎn)倍頻程濾波器（與N D2 型聲級計(jì)配套）。

丹麥B &K 公司制造的 電容話筒，或仿丹麥B &K 公司的國產(chǎn) 電容話筒（與N D2 型聲級計(jì)配套）。

N X6 型活塞發(fā)聲器校正。

測試儀器系統(tǒng)圖見圖10-11 。

傳聲器加前置放大器構(gòu)成傳聲器單元，傳聲器單元再加上測量放大器則組成聲級計(jì)。電容傳聲器（即電容話筒）是靈敏度和精度較高的聲、電換能器，用來檢測聲音訊號。濾波器是噪聲頻普分析的核心。在濾波器中配上前、后放大器及檢波、表頭電路就組成為分析儀器。

（2 ）測點(diǎn)布置： 以機(jī)械通風(fēng)逆流式玻璃鋼冷卻塔為例，其測點(diǎn)布置如圖10-12 所示。可取定6 個測點(diǎn)，第1 點(diǎn)布置在冷卻塔風(fēng)筒出口45°方向，距離為D f （即為風(fēng)機(jī)直徑），第2 點(diǎn)至第6點(diǎn)布置在離地面1.5m 高處，距離分別為D（塔體直徑）、5m、10m、15m、20m 。當(dāng)測試橫流式冷卻塔時，第2 點(diǎn)距離D 的計(jì)算式為： ，a 為1／2 （塔頂部長度+塔底部長度），b 為塔寬度。方塔因四條邊相等，可采用D =1.13a ，a 為邊長。

按上述測點(diǎn)布置，噪聲測試時分淋水與不淋水兩種情況進(jìn)行。淋水時測得的為冷卻塔的總噪聲：不淋水時測得的是風(fēng)機(jī)（含電機(jī)）的噪聲，兩種情況的測試結(jié)果都應(yīng)匯總到記錄表中（附表1 ）。

2. 噪聲值的修正

在冷卻塔噪聲測試時，經(jīng)常會遇到環(huán)境噪聲（稱背景噪聲或本底噪聲）很大，而背景噪聲又以n 個噪聲源所組成。這種情況下冷卻塔測得噪聲是由背景噪聲與冷卻塔噪聲組合成的混合噪聲，冷卻塔的實(shí)際噪聲比測得的噪聲值要低，故要進(jìn)行修正。而噪聲值的修正要使用到有關(guān)噪聲的計(jì)算公式和曲線，故這里作簡要介紹。

（1 ）分貝的“相加”修正

如果一臺機(jī)器在某點(diǎn)產(chǎn)生的聲壓級為80dB （分貝），另一臺機(jī)器為85dB ，那么這點(diǎn)的總聲壓級是多少分貝，這不是簡單的算術(shù)相加，而應(yīng)該用聲能量疊加的概念和原理，兩個聲源在該點(diǎn)產(chǎn)生的總聲壓P T 應(yīng)有：

由式（10-25 ）繪制成曲線如圖10-13 所示，這里假定L p1 ≥ L p2 ，這樣，用圖10-13可不經(jīng)過對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算便可很方便而快速地查出兩個聲壓級疊加后的總聲壓級。 如已知一個聲壓級比另一個聲壓級高出2.5dB ，即ΔL p =L p1 -L p2 =2.5dB ，則從圖10-13 橫坐標(biāo)2.5dB 處向上作垂線與曲線交于一點(diǎn)，該點(diǎn)的縱坐標(biāo)值為2.0dB ，則得ΔL ′=2.0dB ，即總聲壓級比第一個聲壓級高出2.0dB 。

從圖10-13 中曲線可以看出：兩個聲壓級相差越大，即ΔL p 越大，則疊加后的總聲壓級比其中大的一個聲壓級增加得越小，即ΔL ′越小。如ΔL p =9dB （比上述ΔL p =2.5dB 大7.5dB ），查圖10-13 曲線得ΔL ′=0.5dB （比上述ΔL ′=2.0 分貝小1.5分貝）。故當(dāng)兩個聲壓級相差值達(dá)到10dB 以上時，增加值可忽略不計(jì)。對于多于兩個（即n ＞ 2 ）的聲壓級疊加，除用式（10-21 ）計(jì)算外，也可以利用兩個聲壓級疊加方法求得，就是把其中兩個聲壓級先疊加，將疊加結(jié)果與第三個聲壓級疊加，如此一直疊加到最后一個聲壓級。為簡便起見，常常從其中較大的聲壓級開始，這樣在疊加過程中當(dāng)疊加聲壓級大于后面尚未疊加的聲壓級10dB 以上時，如果未疊加的聲壓級數(shù)目不多，則后面的這些聲壓級就可略去不計(jì)了。

（2 ）分貝的“相減”修正

在冷卻塔測試噪聲的過程中，常受背景噪聲的干擾。如果包括背景噪聲在內(nèi)測得的冷卻塔總聲壓級為L pT ，則冷卻塔停止運(yùn)行時，測得的背景噪聲聲壓級為L pB ，那么如何從這一測試結(jié)果中得出冷卻塔的真實(shí)聲壓級，這是求L pT 中扣去因L pB 所引起的增加值等于多少，即分貝“相減”修正問題。

由式（10-22 ）可得到被測冷卻塔的聲壓級為：

如果令總聲壓級L PT 與背景噪聲聲壓級的差值ΔL pB =L pT -L pB ，則總聲壓級L pT 與被冷卻塔聲壓級L pS 的差值ΔL pS 可從式（10-26 ）中得出：

如L PT =91dB ，L PB =83dB ，則按式（10-26 ）計(jì)算得L PS =90.3dB 。如果按式（10-27 ）計(jì)算，ΔL PB =L PT -L PB =8dB ，求得ΔL PS =0.7dB ，從而得L PS =L PT -ΔL PS =90.3dB 。

例如：測得某冷卻塔的綜合總聲壓級為74dB ，冷卻塔停止運(yùn)行時背景噪聲聲壓級為68dB ，求此冷卻塔的實(shí)際聲壓級。

現(xiàn)L pT =74dB ，L pB =68dB 按式（10-27 ）計(jì)算為：

所以： L pS =L pT -ΔL pS =74 -1.26 =72.74dB 查圖10-14 ，由L pB =74 -68 =6dB ，在圖中橫坐標(biāo)6

向上作垂線與曲線交點(diǎn)，得ΔL pS =1.25dB ，則得： L pS =L pT -ΔL pS =72.75dB

如果測試的是多頻率復(fù)合噪聲的聲壓級，則在測背景噪聲和冷卻塔噪聲時，應(yīng)分別按各個頻率進(jìn)行測試，對每一頻率帶聲壓級逐一加以修正。

冷卻塔噪聲測試中，基本上均采用分貝“相減”修正法。測得總聲壓級L pT 值和背景聲壓級L pB 值后，一般均采用查圖10-14 曲線得冷卻塔的實(shí)際聲壓級值L pS 。

這里論述的是采用能量疊加的概念和原理，故關(guān)于分貝“相加”和“相減”的計(jì)算公式和曲線也都適用于聲強(qiáng)級和聲功率級，不僅局限于聲壓級。

3. 噪聲評價標(biāo)準(zhǔn)

聲壓隨時間變化都是正弦形式的，則這聲音是只含有單一頻率的純音。而在冷卻塔測試中，噪聲都是由許多頻率聲波組成的復(fù)合聲。而采用頻譜分析后再進(jìn)行噪聲評價很復(fù)雜。

目前國內(nèi)外采用兩種評價噪聲的標(biāo)準(zhǔn)：一是用A 聲級，單位是dB （A ），它測定容易、直觀，是目前冷卻塔噪聲測試中最常用的，都是以A 聲級來表明冷卻塔噪聲的大小。但由于A 聲級是所有頻率的綜合反映，同一個A 聲級的兩種噪聲頻譜可以大不相同，因而引起的干擾也就不同。

為此，就采用第二種評價標(biāo)準(zhǔn)—“噪聲評價曲線”（或稱“噪聲評價指數(shù)”），圖10-15是目前應(yīng)用比較廣泛的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO ）推薦的噪聲評價曲線，N 值等于中心頻率為1000 Hz 倍頻程聲壓級的分貝數(shù)。曲線已考慮到高頻噪聲比低頻噪聲對人們的影響嚴(yán)重些的因素，故在同一曲線上的各倍頻噪聲級，可以認(rèn)為具有相同程度的干擾。顯然，用“噪聲評價曲線”進(jìn)行噪聲評定是把某一測點(diǎn)，按圖中不同的“倍頻程中心頻率”測得相應(yīng)的“倍頻程聲壓級”（dB ）值，然后把測得的各值點(diǎn)到“評價曲線”圖上，再把各點(diǎn)連接起來成曲線，來分析和評價該冷卻塔的噪聲。如按圖10215 中倍頻中心頻率63～8K ，在測點(diǎn)2 測得的聲壓級（dB ）分別為61、62.5、61、43.5、32、23 ，則繪到“噪聲評價曲線”上如虛線所示，則該點(diǎn)的噪聲評價符合N60。

4. 噪聲測試報(bào)告

噪聲測試報(bào)告包括以下內(nèi)容：

（1 ）委托單位：寫明委托單位全名稱。

（2 ）測試對象：寫明冷卻塔的型號、水量、配用的風(fēng)機(jī)及電機(jī)（含電機(jī)功率）。

（3 ）測試內(nèi)容：噪聲測試。

（4 ）工況：淋水與不淋水。

（5 ）使用儀器：測試儀器及型號。

（6 ）環(huán)境條件：測試當(dāng)?shù)亍?當(dāng)時的環(huán)境噪聲，溫度濕度，風(fēng)向風(fēng)速等。

（7 ）測試地點(diǎn)：

（8 ）測試人員：

（9 ）測試時間：

（10 ）測點(diǎn)布置：附上測點(diǎn)布置圖

（11 ）測試儀器系統(tǒng)圖：

（12 ）測試記錄表：見附表1 ，即“噪聲特性測定結(jié)果”。并在“倍頻程評價曲線上選代表性的測點(diǎn)繪出“倍頻程中心頻率”與“倍頻程聲壓級”曲線。

（13 ）分析與建議：對測定結(jié)果與國內(nèi)外同類型冷卻塔進(jìn)行比較，作出評價及提出建議。對測試中出現(xiàn)或存在的問題進(jìn)行分析。

振動測試

早期國內(nèi)在冷卻塔測試中，對振動沒有引起重視，沒有列入測試項(xiàng)目中，現(xiàn)列為冷卻塔測試項(xiàng)目之一，因它關(guān)系到冷卻塔的動平衡問題及聲音的固體傳布問題，引起同行們的關(guān)注和重視。但對冷卻塔的振動與平衡測試，目前還沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，故也還沒有一個評定好與差的標(biāo)準(zhǔn)，只是與同類冷卻塔進(jìn)行相對比較而言。

1. 測試儀器

丹麥B &K 公司制造的精密聲級計(jì)，或仿B &K 公司制造的國產(chǎn)N D 2 型精密聲級計(jì)，都附有一套測振動的附件，振動測定就用該套附件進(jìn)行，亦可用ZDS-4 閃光動平衡儀、平秤、橡皮泥進(jìn)行測定。

2. 測點(diǎn)布置：

因?yàn)閷鋮s塔的振動與平衡測試還沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，所以在測點(diǎn)布置上也還沒有一個統(tǒng)一的要求。一般情況下，對逆流式冷卻塔代表性的測點(diǎn)布置如圖10-16 所示。在正常情況下，測得的振幅值自上而下逐漸減少。振幅值是以μ （微米）為單位表示的。測點(diǎn)④ 是主要部位，該處振幅（包括水平方向和垂直方向）越小，說明整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動屬于良好狀態(tài)。

3. 測試報(bào)告

委托單位： 測試對象： 測試內(nèi)容： 工藝條件： 使用儀器： 測試地點(diǎn)： 測試人員： 測試日期： 測點(diǎn)布置：附上測點(diǎn)布置圖 測試數(shù)據(jù)：附上按布置測點(diǎn)測得的數(shù)據(jù)記錄表（表10-3 ）。有必要時進(jìn)行頻普分析。

分析和建議：

對測定結(jié)果與同類塔的振動與平衡進(jìn)行比較，作出適當(dāng)?shù)脑u價。對測試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并提出建議。