1   概述
 
 
 
燃?xì)庹{(diào)壓站在運行過程中會產(chǎn)生很多噪聲，如果不加以控制，會對調(diào)壓站內(nèi)的工作人員和調(diào)壓站外的居民造成嚴(yán)重的干擾。
 
 
 
隨著全社會環(huán)保意識的增強(qiáng)，調(diào)壓站的噪聲問題也引起了各方的高度關(guān)注［1-2］。根據(jù)GB 12348--2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 15190--2014《聲環(huán)境功能區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》的要求，“以工業(yè)生產(chǎn)、倉儲物流為主要功能，需要防止工業(yè)噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響的區(qū)域，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲晝間不得高于65 dB，夜間不得高于55 dB?！?br/> 
 
 
因此，降低調(diào)壓站的噪聲，是我們迫切需要解決的問題。
 
 
 
2   噪聲源的分析和降噪措施
 
 
 
調(diào)壓站中的噪聲主要來自高速流動的氣體、很大的氣體壓力降和氣流方向突變時產(chǎn)生的湍流，需要在調(diào)壓站的設(shè)計中采取相應(yīng)的措施以降低調(diào)壓站的噪聲。
 
 
 
2.1  管道產(chǎn)生的噪聲
 
 
 
調(diào)壓站管道內(nèi)的噪聲主要來自管道內(nèi)高速流動的氣體與管道內(nèi)壁的摩擦與碰撞。氣體流速越快，管道內(nèi)產(chǎn)生的噪聲越大。針對管道內(nèi)產(chǎn)生的噪聲，我們可以采取以下措施。
 
 
 
①控制氣體流速
 
 
 
在給定的設(shè)計流量下，燃?xì)庹{(diào)壓站管道內(nèi)的氣體流速取決于管道的口徑。故增大管道口徑是降低氣體流速的不二選擇。
 
 
 
但是增大管道口徑時，管道上的閥門和壓力容器的接管也要相應(yīng)增大口徑，這樣會大大增加調(diào)壓站的建設(shè)成本。而如果管道口徑太小，不僅會造成管道噪聲過大的問題，高速流動的氣體還會對管道和設(shè)備的內(nèi)壁造成嚴(yán)重的沖蝕而影響調(diào)壓站的使用壽命，并且增大管道內(nèi)氣體的壓力損失。
 
 
 
因此，要綜合考慮上述因素的影響來確定管道的口徑。根據(jù)國內(nèi)外的工程經(jīng)驗，調(diào)壓站內(nèi)的管道流速一般控制在25 m/s以內(nèi)。
 
 
 
②增加管道壁厚
 
 
 
管道壁厚對噪聲的傳播具有衰減作用，管道壁厚越厚，噪聲衰減越大。根據(jù)計算，每增加一個壁厚系列，管道內(nèi)氣體的噪聲的等效聲級約能降低2 dB。
 
 
 
③增加管道內(nèi)涂層
 
 
 
調(diào)壓站內(nèi)的露天管道通常只是在管道外側(cè)涂刷油漆用于防腐及美觀需要。管道內(nèi)側(cè)由于不接觸空氣，一般不考慮做內(nèi)涂層防腐。
 
 
 
通過給管道做內(nèi)涂層，可以有效降低管道內(nèi)壁的粗糙度，降低氣體與管道內(nèi)壁的摩擦，從而降低噪聲。
 
 
 
④選擇與管道內(nèi)徑一致的閥門
 
 
 
調(diào)壓站內(nèi)有大量的閥門與管道相連，如果兩者的內(nèi)徑不一致，在它們的連接處氣流會產(chǎn)生強(qiáng)烈的紊流。
 
 
 
所以在選擇閥門時盡量選擇與管道的內(nèi)徑一致的閥門，也可以降低管道內(nèi)產(chǎn)生的噪聲。
 
 
 
2.2  匯管產(chǎn)生的噪聲
 
 
 
匯管也是調(diào)壓站的重要組成部分，通常設(shè)置在調(diào)壓站的進(jìn)口和出口處，與閥門和管道相連接。匯管具備分配氣流和多路匯氣的作用。匯管內(nèi)的氣流方向非常復(fù)雜，會產(chǎn)生劇烈的湍動。因此匯管內(nèi)會產(chǎn)生較大的噪聲，是調(diào)壓站內(nèi)的主要噪聲源之一。
 
 
 
①匯管的制造工藝對噪聲的影響
 
 
 
匯管主要由筒體和支管構(gòu)成。筒體通常由無縫鋼管或板材卷制加工而成。支管的制造通常有兩種制造工藝。一種是在筒體上用氣割的方式直接開孔，然后焊接短管制造而成。另一種是在筒體上模壓拔制開孔，然后焊接短管制造而成。模壓拔制開孔的支管與筒體之間形成了圓弧面過渡，而氣割開孔的支管與筒體之間沒有過渡面而是相互垂直的形式。所以，前者的氣流比后者更加平緩，形成的噪聲也較小。另外，由于拔制開孔時孔壁會被拉伸變薄，為了保證設(shè)計強(qiáng)度，會選擇較厚的筒體壁厚。所以在相同設(shè)計壓力下，拔制匯管的筒體相對較厚，產(chǎn)生的噪聲也就更低。
 
 
 
②匯管的筒體直徑對噪聲的影響
 
 
 
氣體從支管進(jìn)入筒體是流速減小的過程，氣體從筒體進(jìn)入支管是流速增大的過程。如果要降低噪聲，通常要確保兩點。
 
 
 
首先，匯管的入口支管的截面積之和與出口支管的截面積之和基本相等。
 
 
 
其次，匯管筒體的截面積至少是入口支管截面積之和或者出口支管截面積之和的1.5倍。
 
 
 
③匯管支管的布置方式對噪聲的影響
 
 
 
匯管根據(jù)工藝需要，通常其支管有4種布置方式，見1。
 
 
 
 
 
1   匯管支管的布置方式
 
 
 
第一種布置方式，入口支管和出口支管在同一軸線上。
 
 
 
第二種布置方式，入口支管和出口支管不在同一軸線上，相互錯開一定的距離。
 
 
 
第三種布置方式，入口支管和出口支管分別設(shè)置在兩根匯管上，匯管之間再用一根管道相連接。
 
 
 
第四種布置方式，入口支管和出口支管集中布置在匯管的同側(cè)或異側(cè)。
 
 
 
從氣體流態(tài)上分析，第三和第四種布置方式，氣體分別通過不同的支管進(jìn)入?yún)R管筒體匯總后，再經(jīng)過出口支管分別流出。第一和第二種布置方式，氣體進(jìn)入筒體后并沒有進(jìn)行匯總就直接從出口支管流出，其氣體流態(tài)是比較紊亂的。所以，第三和第四種布置方式的噪聲更小。
 
 
 
2.3  調(diào)壓器產(chǎn)生的噪聲
 
 
 
調(diào)壓器是調(diào)壓站的核心部件。由于調(diào)壓器是依靠節(jié)流來實現(xiàn)降低壓力的目的，故其產(chǎn)生的噪聲非常大，是調(diào)壓站噪聲的主要來源。
 
 
 
2.3.1 調(diào)壓器噪聲的分類
 
 
 
調(diào)壓器產(chǎn)生的噪聲主要有三類。
 
 
 
①機(jī)械振動噪聲
 
 
 
機(jī)械振動噪聲是指機(jī)械類振動、固有頻率振動和由閥芯振蕩性位移引起流體的壓力波動而產(chǎn)生的噪聲。這一類噪聲產(chǎn)生的原因與調(diào)壓器的設(shè)計、零部件材料、加工工藝、裝配質(zhì)量有關(guān)。
 
 
 
②流體動力學(xué)噪聲
 
 
 
流體動力學(xué)噪聲是由流體通過調(diào)壓器的閥口之后的湍流及渦流所產(chǎn)生，即由湍流流體與調(diào)壓器或管道內(nèi)表面相互作用而產(chǎn)生的噪聲。
 
 
 
③空氣動力學(xué)噪聲
 
 
 
當(dāng)天然氣通過調(diào)壓器內(nèi)的減壓部位和調(diào)壓器出口擴(kuò)徑部位時，流體的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為聲能而產(chǎn)生的噪聲稱為空氣動力學(xué)噪聲。這種噪聲在調(diào)壓器噪聲中所占比例較大。該噪聲的頻率約1 000～8 000 Hz，一般沒有特別陡尖的峰值頻率。這種噪聲產(chǎn)生的原因主要是流體湍流及由于流體達(dá)到臨界流速而引起的激波。
 
 
 
空氣動力學(xué)噪聲不能完全被消除，但可以采取一定的技術(shù)措施予以降低。
 
 
 
2.3.2 調(diào)壓器的降噪措施
 
 
 
目前應(yīng)用最為廣泛的兩種調(diào)壓器類型分別是截止閥式調(diào)壓器和軸流式調(diào)壓器。
 
 
 
對于截止閥式調(diào)壓器，其噪聲源主要是在調(diào)壓器閥口處，故可在其閥口處安裝消聲器來消除部分噪聲。這種消聲器一般是多通道多流式結(jié)構(gòu)［3］，見2。
 
 
 
 
 
2   截止閥式調(diào)壓器的消聲器
 
 
 
消聲器的原理是當(dāng)氣體經(jīng)過籠狀圓筒內(nèi)的小縫隙時其流速會快速增加至聲速，從而產(chǎn)生頻率大于8 000 Hz的聲波。這種聲波易于被周圍的吸聲材料所吸收，這樣可以阻止噪聲發(fā)射并傳遞至調(diào)壓器下游。這種消聲器可降低噪聲10～20 dB。
 
 
 
對于軸流式調(diào)壓器，其噪聲源主要是在調(diào)壓器出口處。為了消除高速氣流噴射產(chǎn)生的噪聲，軸流式調(diào)壓器采用了擴(kuò)口式結(jié)構(gòu)［3］，見3。
 
 
 
 
 
 
3   軸流式調(diào)壓器實物
 
 
 
這種結(jié)構(gòu)將調(diào)壓器出口的氣體流速降低，通過內(nèi)部的孔管、孔板部分與其外部腔體形成多級小孔噴注式消聲器，將人耳能感受到的低頻噪聲轉(zhuǎn)變?yōu)槿硕y于察覺的高頻噪聲。
 
 
 
同時，在調(diào)壓器閥座上安裝有籠式消聲器［3］，見4。該籠式消音器套在閥座外側(cè)，結(jié)構(gòu)見5，由上、下固定環(huán)和金屬燒結(jié)絲網(wǎng)組成。金屬燒結(jié)絲網(wǎng)上的小孔能使氣體通道分散，增加摩擦阻力，使聲能轉(zhuǎn)換為熱能，同時使氣體速度場分布更均勻，從而降低噪聲。這種方式可降低噪聲8～15 dB。
 
 
 
 
 
4   軸流式調(diào)壓器籠式消聲器的安裝位置
 
 
 
 
 
 
5   套在閥座外側(cè)的籠式消音器結(jié)構(gòu)
 
 
 
另外，我們也可以在調(diào)壓器后面設(shè)置管道消聲器來降低調(diào)壓器產(chǎn)生的噪聲。
 
 
 
這種消聲器采用了微穿孔板共振吸聲原理，在管殼內(nèi)壁有一圈雙層孔板，兩層孔板之間夾有不銹鋼鋼絲做成的吸聲填料，孔板與外殼之間有一定的距離，形成一個諧振腔。當(dāng)噪聲的頻率與結(jié)構(gòu)的共振頻率相同時，噪聲被吸收，轉(zhuǎn)換為熱能。
 
 
 
這種消聲器可降低噪聲10 dB左右。
 
 
 
2.4  其他降噪方法
 
 
 
①調(diào)壓站的選址
 
 
 
噪聲在空氣中傳播，順風(fēng)傳播時可以傳播更遠(yuǎn)的距離。
 
 
 
所以，調(diào)壓站應(yīng)盡量布置在城鎮(zhèn)居民區(qū)常年季風(fēng)的下風(fēng)側(cè)，減少噪聲對城鎮(zhèn)居民區(qū)的影響。
 
 
 
②埋地與封閉
 
 
 
埋地、外包吸聲材料、封閉建筑或地下調(diào)壓箱等也是控制噪聲的有效措施。
 
 
 
采用匯管埋地可將噪聲降低約20 dB，采用地下調(diào)壓箱可將噪聲降低約40 dB，采用管道外包吸聲材料的方式可將噪聲降低約15 dB，采用封閉建筑的方式可將噪聲降低約20 dB，采用調(diào)壓裝置封閉箱體的方式可將噪聲降低約15 dB。