工业冷却塔噪声分析与控制

随着工业的发展，许多工业企业中存在着多种职业危害因素，其中噪声危害尤为突出。为了减少噪音对周围环境的污染、提高工作效率、维护生产者的身体健康，对噪声进行控制处理是十分必要的。在众多的噪声源中，工业冷却塔的噪声一直是噪声治理的难点。本文通过某单位的工程实例，介绍了工业冷却塔的噪声处理方案，并对现场进行了测试。
1 工程概况
某公司现有工业冷却塔三座，主要用于制氧机冷却水的循环使用，其平面位置如图1所示。其中，1#、2#冷却塔分别由3台冷却塔组成，单台冷却水量为500t/h，3#冷却塔由4台冷却塔组成，单台冷却水量为900t/h，1#、2#、3#冷却塔总的冷却水量为6600t/h。冷却塔采用机械通风，风机安装在冷却塔上部。2002年7月10日，有关监测部门对厂界噪声进行了测量。监测结果为：厂界噪声昼间值为68.7dB(A)，夜间值为62.3dB(A)。《工业企业厂界噪声标准》(GB12348—90)规定，工业区的噪声必须达到Ⅲ类标准要求，即厂界噪声昼间值不大于65dB(A)，夜间值不大于55dB(A)。依此标准，该单位厂界噪声无论白天还是夜晚都超出了***标准的要求，因此需要进行控制处理。

图1 冷却塔平面位置图 


2 主要噪声源分析
冷却塔在正常运转时产生的噪声包括溅水噪声、风机噪声、电动机噪声、循环水泵噪声、输水管道振动辐射噪声等。其中，冷却塔的溅水噪声、风机噪声、电动机噪声是主要噪声源。
2.1 溅水噪声
溅水噪声由两种不同的噪声机理产生：一种是水滴撞击水面时发出的尖脉冲噪声；另一种是水滴产生的气泡体积脉动所辐射的噪声。
由于冷却塔塔身隔声能力较强，由塔身向外辐射的溅水噪声可忽略不计，仅需考虑由进气口向外辐射的溅水噪声。由于冷却塔水流跌落高度较大，水滴的溅落速度和动能都较高，因此导致了溅水噪声较高。在离进风口1m处测量，噪声为83.2dB(A)。值得注意的是，冷却塔进风口面积很大，1#、2#冷却塔每侧进风口面积为70.2m2，3#冷却塔每侧进风口面积为93.6m2，溅水噪声呈面声源向外辐射，噪声随传播距离的增加而衰减，溅水噪声成为厂界噪声的主要噪声源。
2.2 风机噪声
风机噪声是空气动力性噪声，包括旋转噪声和湍流噪声。旋转噪声是风机叶片旋转时周期性打击空气而引起的气体压力脉动噪声；湍流噪声主要是风机叶片旋转时附着在叶片上的空气不断滑脱成旋涡而产生的噪声。冷却塔的风机噪声主要是湍流噪声。
由于本工程冷却塔风机叶轮直径大于4m，风机叶轮尖的线速度较大，因而噪声也相对较大。受条件限制，未能进行现场实测(需在冷却塔风机上方45°方向进行实测)。根据有关经验估算，其噪声应在86dB(A)左右。风机噪声呈低频特性，气流含水率高，治理起来有一定的难度。另外，冷却塔风机位于冷却塔顶部，风机噪声对远处的噪声影响大于近处。因此，在冷却塔周围的主要感觉是溅水噪声，但不能由此判断冷却塔风机噪声对厂界噪声没有影响，其影响程度尚需进行进一步的测量分析。
2.3 电动机噪声
风机和水泵都需要配备电动机，电动机噪声主要包括由旋转子动平衡不良引起的旋转噪声、旋转子切割磁场引起的电磁噪声、冷却风扇的空气动力性噪声、轴承摩擦产生的机械噪声等。
风机的电动机露天安装于塔顶，离其1m处测得噪声为73.2dB(A)。在其它噪声源被治理后，电动机噪声对厂界噪声夜间的达标还有一定影响，需进一步治理。
3 噪声控制方案与实施
根据对该单位噪声现状监测数据的分析，经经济技术比较，决定采取“一次设计、逐步实施”的噪声控制方案。
3.1 治理影响厂界北段的冷却塔溅水噪声
(1)在3#冷却塔临厂界一侧集水盘上方空间布置三层消声垫。消声垫应满足既能有效减小溅水噪声，又不妨碍水冷却效果，且使用耐久、更换方便的要求。
(2)在2#冷却塔东侧两个单元的北侧集水盘上方空间布置三层消声垫。
(3)在3#冷却塔和2#冷却塔临厂界一侧设组合式隔声屏障。隔声屏障位置如图2所示。屏障下部为消声百叶，以便于进风，保证循环水的冷却需要。消声百叶由于露天使用，应具有良好的耐气候性。此外，为保证进风量和减少进风阻力，消声百叶应有足够的通风面积和合理的形状。声屏障上部做成“Γ”状，以降低屏障高度。屏障内贴吸声材料，以进一步提高隔声效果。声屏障的设置除考虑降噪需要外，还需考虑到不妨碍冷却塔工作和邻近的电缆桥架的日常管理和维护。 
图2 冷却塔声屏障安装位置图 



3.2 控制1#、2#冷却塔溅水噪声对南段厂界的影响
(1)在1#冷却塔东侧两个单元共四个集水盘上方空间布置三层消声垫。
(2)在2#冷却塔东侧两个单元的南侧集水盘上方空间布置三层消声垫。
(3)在临厂界一侧加组合式声屏障。
3.3 控制冷却塔其他噪声源
(1)在1#、2#、3#冷却塔剩余八个集水盘上方空间布置两层消声垫。
(2)在1#、2#、3#冷却塔共十个风机上加片式阻性消声器。由于降噪要求并不高，消声器设计高度为1.2m。
(3)为风机的电动机配半隔声罩。
4 冷却塔噪声控制效果
采取以上治理措施后，冷却塔噪声得到有效控制。测试结果表明，厂界噪声指标已控制在***标准以内，降低了冷却塔对厂区的噪声污染。通过对冷却塔的噪声治理表明，工业冷却塔的溅水噪声应是噪声控制的***