电大机电一体化论文

1、. 毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目： 变电站降噪系统设计 分校（站、点）： 青浦 年级、专业： 机电一体化 教育层次： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 目 录内容摘要和关键词 一、前言 21、换流变压器主要噪声源介绍22、常用换流变压器噪声治理措施2 3、换流站Box-in的实施方案2 3.1我国首条特高压换流站换流站概况23.2对降噪设备的主要要求33.3换流变压器采用的降噪方案33.4、Box-in的具体制作方案3二、Box-in 设计计算51、设计步骤及插入损失计算52、节点及部分主要结构图73、隔声罩的通风散热计算114、强制排风风机选择125、风机控制

2、电路12三、实际测试17四、结束语 18五、参考文献 18摘 要：在我国换流变压行业，由于超高压、特高压输电线路的出现，为换流变电站提出了很多新的课题，其中换流变压器噪声治理效果好坏，已经成为整个换流站厂界能否达标的主要指标。本文通过对国内部分500KV的超高压换流站中对换流变压器噪声治理方案的概述，提出了在800KV特高压换流站中采用Box-in对换流变压器进行噪声治理的应用，并介绍了Box-in在我国首条特高压换流站中首次成功应用及效果。关键词：声学 Box-in 降噪 噪声 换流变压器一、前言随着直流输电技术近年来在我国的发展，许多将交流电转换为直流电或将直流电转换为交流电的换流站应运而

3、生。这些换流站的运行会产生较大的噪声，对当地居民产生一定的影响。在这些换流站中，主要噪声源有换流变压器、平波电抗器和滤波器组等。通过对国内500KV换流站的实际测试，在换流变正前方噪声总A声级在85100dB(A)，在平波电抗器前噪声总A声级在8590dB(A)，在滤波器组围栏出噪声总A声级在63.665.6dB(A)1。相比较之下，换流变压器噪声较大，所以也是降噪治理的重点。1、换流变压器主要噪声源介绍换流变压器的噪声主要来自三部分，电磁噪声、冷却风扇噪声和变压器振动引起的结构噪声。电磁噪声是由于铁心在磁通作用下产生磁致伸缩振动所引起的嗡嗡声。变压器的功率越大，电磁噪声越高。电磁噪声甴变压器

4、向外辐射，在产生共振时候，辐射噪声更强2。变压器冷却风扇主要甴空气动力噪声、机壳及轴承等产生的机械噪声和风机振动时产生的固体噪声。固体噪声通过基础地面向相邻建筑传递，引起二次噪声。2、常用换流变压器噪声治理措施换流变压器噪声可以对声源处及传播途径两方面进行治理。从噪声源进行治理的主要方法如下：（1）采用磁致伸缩小的高导磁材料；（2）在一定范围内降低铁心磁通密度；（3）在铁心端面涂环氧胶或聚酯胶，减少磁致伸缩量；（4）选用低噪声冷却风扇；（5）用隔声罩将变压器罩起来，即采用Box-in来隔绝空气声的传播。从噪声源的传播途径进行治理的常用方法如下：（1）在阀厅上安装渐变空腔吸声装置，该产品在较宽的

5、频带内降噪效果明显，我所在的公司已经获得国家专利。（2）防火墙上安装平板式吸声装置；（3）在换流变压器前安装高效吸隔声屏障。以上这些措施，我们在国家电网许多换流站（如宜都、龙泉、宝鸡、灵宝等）中都应用过，取得了一定的效果。3、换流站Box-in的实施方案3.1我国首条特高压换流站换流站概况我国首条特高压换流站是向家坝上海800kV特高压直流输电工程的受端换流站，位于上海奉贤区境内。该站容量为6400MW，直流额定电压为800kV；每极两个12脉冲阀组串联接线方式；换流变压器(单相双绕组)28台(4台备用)，每台容量297.1MVA。3.2对降噪设备的主要要求（1）降噪设备安装后，换流变Box-

6、in的整体降噪量不小于25dB(A)。（2）降噪设备要可拆卸，便于检修。3.3换流变压器采用的降噪方案800kV特高压换流站变压器有24台，比500kV超高压换流站变压器多，通过采取在噪声传播途径上进行治理，效果不是很明显。经过多种方案比较，最终确定采用Box-in隔声罩方式对换流变压器进行降噪治理。Box-in在500kV超高压华新换流站中有过应用，降噪量在1622dB(A)，效果比较明显。800kV特高压换流站要求降噪量不小于25dB(A)，对产品设计及加工工艺要求相对较高。3.4、Box-in的具体制作方案（1）整个移动式Box-in的隔声罩由五部分组成，分别为顶部固定部分、顶部移动部分

7、、前端固定部分、前端移动部分及前端可拆装部分组成。顶部固定部分的隔声围护结构与防火墙及阀厅墙连接；前端固定部分与换流变基础连接，在更换换流变时此部分不用拆除；前端和顶部移动部分的隔声围护结构是与换流变主体连接，在更换换流变时此部分与换流变一同移出；前端可拆装部分与换流变基础连接，在更换换流变时需要先将此部分拆除，设备就位后再恢复。（2）Box-in内部的防火墙及阀厅墙上做吸声处理，吸声体为矩形形状，采用热镀锌膨胀螺栓固定在防火墙及阀厅墙上。（3）在吸隔声板与钢架之间的连接处，采取了加装橡胶减震器处理措施。对移动部分和固定部分的密封处理采用安装可压缩式密封结构进行密封。（4）为了便于检修人员和运

8、行工作人员进出Box-in，在前端两侧安装了隔声门，内部安装了爬梯，顶部预留了检修孔，见图1。（5）为避免屋面积水现象的发生，Box-in顶部安装吸声板的型钢加工为变截面，有2%的坡度，确保雨水能及时排出，见图2。（6）考虑到散热，采用下进上排的通风方式，进风口设置在Box-in两侧隔声门上的下部，出风口设置在防火墙固定端的顶部靠近阀厅墙一侧。为避免进排风口向外泄露噪声，在进风口安装有进风消声百叶，排风口安装消声器及铝合金百叶风口，见图3。图1 Box-in平面示意图图2 Box-in 2-2剖面示意图图3 Box-in 1-1剖面示意图二、Box-in 设计计算Box-in是将噪声源封闭在一

9、个相对小的空间内, 以减少向周围辐射噪声的罩状结构。为了操作、维修的方便或通风散热的需要, Box-in上通常开有观察窗、活动门及散热消声通道等。Box-in有密封型与局部开敞型, 固定型与活动型之分。当难以从声源本身降噪, 而生产操作又允许将声源全部或局部封闭起来时, 使用Box-in会获得很好的效果, 其降噪量一般在10 40dB 之间。1、设计步骤及插入损失计算隔声罩的声学结构一般可按下列步骤进行设计。(1) 测量机器的噪声和频谱;(2) 根据降噪要求, 确定声级隔声量和倍频带隔声量;(3) 选择合适的材料及结构。隔声罩内部尺寸为长 12600mm、宽 10000mm、高 6900mm，

10、罩壁为 1.5mm厚的冷轧钢板（密度为 7800/ kg m3 ），内侧为 100mm厚离心玻璃棉（面密度 32/ Kg m2 ）、0.8mm厚铝制穿孔板（6，穿孔率 P 20%）组成的吸声材料；各部分参数见表 。 隔声罩参数频率(Hz)125250500100020004000内衬材料吸声系数0.320.631.081.131.101.03隔声窗的隔声量(dB)221929324256备 注 根据无规入射的质量定律，可以得到无限大障板上的传声损失公式 TL1 = 20 log10 (mf ) 43 5其中 m为隔板面密度，f为频率。考虑隔声窗、进风口和消声器的影响，整个构件的组合传声损失为S

11、ETL2=10 log10 其中 S E 为隔声罩面积， SW 为隔声罩上窗面积， TLW 为窗隔声量（见表 1）， S H 为进风口等效面积， SC 为消声器面积， TLC 为消声器消声量（见表 1） 考虑隔声罩的混响及吸声材料，得到隔声罩的插入损失7为其中af为吸声材料的吸声系数（见表 1）， Si 为吸声材料面积。把各参数带入上面的公式，得到隔声罩插入损失的理论数据，列于表 2（为便于对比，实验数据也同时给出）。从表 2 中可以看出理论数据和实验数据变化趋势与所用的吸声材料的吸声系数、隔声窗的隔声量及消声器的消声量的变化是一致的，低频段的插入损失比较小，中高频段的比较大。理论数据与实验数

12、据误差在 10dB 内，实验数据相比偏低是由于隔声罩没能密封得很好造成的。 隔声罩的的插入损失频率(Hz)125250500100020004000插入损失实验值(dB)8.418.423.228.029.425.8插入损失理论值(dB)10.019.029.231.631.029.42、节点及部分主要结构图 效果图 斜度示意图顶部支架 钢立柱剖面图防火墙支撑图1防火墙支撑图2三角架支撑结构图吸声屏体图3、隔声罩的通风散热计算换流变在运转过程中产生大量的热量,当隔声罩将其罩起来后必须及时排热, 以免过热升温。不过在这一过程中，设备本身具有冷媒冷却的过程，但是由于隔声罩的密闭，我们尽量考虑了无冷

13、媒状况下的情况。在解决这个问题时一般采用3 种方式: 一是自然通风散热, 适用于一般小功率产生热量不多的设备。二是利用自身的进、排风系统, 在进风管上开孔, 让冷空气流经设备, 再吸入排风系统的管内, 将热量送出去, 称之自冷式, 适宜于一般中型风机使用。三是强制通风散热, 由于换流设备随着负载变化温度会随之变化，但是设备总功率在1500kw，设备的散热量按下式计算:Q =860 N a/0. 24 ( t2 - t1) rQ=860*1500*0.3/0.24（65-40）1.2Q=53750式中Q 设备散热所需通风量,m 3/h; N 设备的功率, kW; a散热系数, 可在0. 01 0

14、. 5 选取; t2隔声罩内空气温度, t1隔声罩外空气温度, r空气容重, 常温下取1. 2kg/m 3求出所需换气量Q , 并考虑风管口的压降约为4 10mmH2O 柱, 就可以从风机产品样本中选择所需配用的风机。4、强制排风风机选择根据设备散热所需通风量，选择风机风量Q=14000m3/h，风压H=137Pa，转速n=700rpm，功率N=1.1KW，噪声L72dB(A),额定电流3A，电源:50HZ/380V/3相；动平衡精度：2.5级。叶片铝合金板；风筒材质为SPHC，风筒、网罩、支架热浸锌风机。每台box-in配置4台相同风机。见下图 5、风机控制电路温度控制柜（柜体），采用不锈钢

15、材料制成。电缆进线孔，采用缩紧结构，内部加装了温湿度控制器和平板加热器，平板加热器采用恒温加热元件设计，加热元件的内阻可随表面温度的高低自动调节，能保证柜体内维持较为恒定的温度。柜体为双门结构，门的内侧附橡胶条，内沿有导水槽。通风口在柜体上下，内附不锈钢纱网，阻止昆虫进入。为了提高风机效率，保障可靠降温，各组冷却风扇设有手动及自动控制，自动控制时根据换流变自身温度采集器输出开关量投入相应冷却风扇。.控制回路设计有自动控制，手动控制，可以保证安全运行。控制柜中加入了温湿度控制回路，保障柜内器件在一个合适的温湿度环境中工作。.在主回路中加入了保护断路器、热继电器等，可完成电动机的短路、过载、失压保

16、护。主电路图控制电路图Plc输入输出分配图PLC梯形图控制箱图三、实际测试分别在Box-in的顶板上、前壁板外及隔声门外进行测量，相应部位的隔声量如下表所示。Box-in各部位现场实测值及隔声量 （单位：dB(A)） A声级 部位声源隔声量顶板89.944.6前壁板89.926.7隔声门89.924.8从以上测量数据知，顶板和前壁板的隔声量均达到25dB(A)的设计要求，只有隔声门处的隔声量未达到要求。为此，需通过整体隔声性能计算公式计算Box-in的整体隔声量。通过以上换流变压器Box-in各部件的尺寸比例和隔声性能，按照如下公式计算Box-in的整体隔声量：L=10lgi=1nSii=1n

17、Si1100.1Li式中，i表示第i个构件，n为构件总属，Si第i个构件的面积，Li第i个构件的隔声量，L整体隔声量。经过计算，安装Box-in后，换流变Box-in整体隔声量为25.2dB(A)，达到25dB(A)的指标。安装Box-in前后的噪声频谱特性比较如下图Box-in实际应用实景图四、结束语由于当前国内在噪声治理行业，和国外的噪声环保相比还有很长的路要走。通过800kV特高压换流站降噪措施看，Box-in在换流变压器的降噪中有很好的效果，当然在该产品的制作加工方面要求也较高。加工制作单位要结合换流站设备安装的实际情况，对构件进行量身定做。Box-in不但降噪效果很好，而且外表美观大方，通过设备和电气的有机结合，达到我们的使用要求，为我们在这