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            行業資訊

            冷卻塔測試

            發布日期:2017-01-20   點擊數: 1942

            測試的目的意義

            機械通風冷卻塔測試的目的與意義在于驗證設計的工藝條件,在熱力性能、噪聲、振動等諸方面是否達到設計規定的參數和要求;現場觀察塔的性能是否完善,發現問題,總結提高;根據測試資料及整理結果,進行分析研究,對被測試的冷卻塔進行初步的技術鑒定,提出合理可行的建議和希望,為該塔的鑒定和工程選用提供資料。

            冷卻塔的測試是直接影響產品聲譽和極其嚴肅的工作,因此要有高度的責任感,在測試過程中要認真負責、深入細致、實事求是,嚴格遵守操作程序和規定。要全面系統地檢查與校正測試儀器,并較熟練地操作使用,對每一個測試數據都要完整地做好記錄,讀數要認真仔細、迅速準確,以便計算和分析研究。

            冷卻塔測試的內容

            冷卻塔測試的內容主要為以下三方面:

            1. 熱力性能測試

            熱力性能測試是冷卻塔的核心問題,冷卻塔主要的任務是保證水的冷卻效果。因此冷卻塔的熱力性能測試十分重要。其內容包括當地當時的氣象參數(干、濕球溫度θ和τ,大氣壓力P a ,外界的風速風向);進冷卻塔的風速和風量G ;進塔干濕球溫度θ1 與τ1 和出塔干、濕球溫度θ2 與τ2 ;冷卻水量Q ;進塔水溫t 1 與出塔水溫t 2 ;冷卻塔各部分風壓損失與總風壓損失;水量損失與補充水量;進塔水壓;風機電動機功率等。

            測試后把資料匯總,進行系統的整理和進行熱力性能計算,然后進行分析,對該塔的熱力性能作出評價。

            2. 噪聲測試

            按測點布置的規定和要求,用N D2 型精密聲級計測A 聲級噪聲,按“噪聲評價曲線”對該塔噪聲作出評價,并寫好“噪聲測試報告”,作為“鑒定會”或“評審會”資料。

            3. 振動測試

            按測點布置的規定和要求,用ND2 型精密聲級計附有的一套測振動的附件或用ZDS24 閃光動平衡儀、平秤、橡皮泥進行振動測試,寫好測試報告,作“鑒定會”或“評審會”資料。

            冷卻塔測試分類

            目前對于冷卻塔的測試,根據不同的測試目的和要求,一般分為兩種類型。

            1. 工業塔和民用塔的現場性能測試

            工業塔是指用于工礦企業的塔,包括標準型(Δt =5 ℃)、中溫塔(Δt =10 ℃)、高溫塔(Δt =20 ℃),對噪聲的要求一般不高;民用塔是指用于賓館、影劇院、體育館、綜合辦公樓等的塔。對于工業塔、民用塔的測試,根據不同的目的和要求又可分為以下兩種。

            1 )冷卻塔的性能鑒定測試

            這類測試主要是對新設計投入運行后的塔或經過改造的老塔進行冷卻效果的鑒定。通過測試,驗證新設計的塔或改造后的塔,其冷卻效果是否達到設計或改造要求,以及對設計不合理或施工不符合要求之處提出改進意見與建議。

            2 )冷卻塔的特性測試

            這種測試主要是為了獲得某一塔型和結構的條件下完整的熱力及阻力特性。有時也測定配水、配風的均勻程度,以便為采用該結構塔型提供設計與經濟運行的依據。

            2. 試驗塔中的性能測試

            對于現場性能測試受到生產條件和季節的限制,結構更改與參數調整均不易進行的情況下,則建造試驗塔,這種塔便于調整水量、水溫,為了調整進塔空氣參數,還可建造空調室。試驗測試的目的主要為了比較不同類型淋水裝置(填料)的熱力與阻力性能,以及同一淋水裝置而不同布置形式下的熱力與阻力特性,并探討其各影響因素對理論計算的影響。

            玻璃鋼冷卻塔及選用曲線

            玻璃鋼冷卻塔簡述

            在冷卻設備中,玻璃鋼冷卻塔以冷卻效率高、耐腐蝕、重量輕、工廠化生產、質量保證等特點,在國內外得到廣泛應用。玻璃鋼是玻璃纖維增強塑料的俗稱,主要是由玻璃纖維與合成樹脂兩大類材料組合而成。目前冷卻塔分為逆流式(圓形塔)、橫流式(梯形塔)、逆橫流式(方塔及組合式)三大系列。玻璃鋼冷卻塔是指這三個系列的塔體由玻璃鋼材料制作而成。塔體結構輕巧、剛度好、耐腐蝕、耐老化,表面采用膠衣樹脂,光潔度好,使用壽命長。

            逆流式冷卻塔(見圖10-1 )空氣由下向上,熱水由上向下形成對流,故也稱對流式;橫流式冷卻塔(見圖10-2 )水自上而下,空氣橫向垂直水流流入,故也稱交流式;方形組合式冷卻塔(見圖10-3 ),空氣先從塔的左右兩側水平橫向流入塔內,再由下向上與水自上而下進行熱交換,故稱逆橫流式。在一般情況下,水與空氣逆流接觸是最好的方式,具有最大的平均溫差和平均分壓差。水與空氣逆流可以充分發揮空氣的蓄熱能力,得到最大的焓差,因此可以達到比較小的冷幅高和較大的溫差。

            橫流式冷卻塔冷卻效果低于逆流式,但供水的水泵揚程比逆流式低,可節省電耗,以空氣流徑填料的壓力降而言,橫流式小于逆流式,從而可降低塔的高度,節省投資,運行管理比較方便。

            方塔組合逆橫流式冷卻塔,在民用中與建筑物比較協調與美觀,冷卻效果比逆流式差些,與橫流式相近,主要缺點是4 只角布水布氣不均勻,有時氣流在角處會產生渦流,增加阻力影響冷卻效果,組合式塔中,兩端兩臺塔三邊進風,中間塔均兩側進風。組合式減少了塔的占地面積,對設置冷卻塔面積小的用戶很受歡迎,易解決地方小的困難。

            三種類型的冷卻塔均有標準型、低噪聲、超低噪聲。逆流式從溫差又可分為高溫塔、中溫塔、低溫塔三個系列,橫流塔與方塔一般為中溫塔、低溫塔兩個系列。Δt =5 ℃的圓形逆流式冷卻塔最大冷卻水量不大于1000m3/h ,方塔、橫流式及其組合塔最大冷卻水量可達4000m3/h 。關于冷卻塔的結構和組成在前幾章中已論述,也可見圖10-1~圖10-3 。

            玻璃鋼冷卻塔的符號說明

            玻璃鋼冷卻塔各系列均由用符號編制的型號,如5NB-100、5HB-200、10BNB-300等,以10BNB-300 為例,其符號的意義為:10—冷卻水溫差為Δt =10 ℃;B—玻璃鋼;N—逆流式;B—標準型;300—冷卻水量為300m3/h 。各冷卻塔生產廠(或公司)所用的

            符號和符號順序是有所不同的,有的用漢語拼音的第一個字母,如“逆”的拼音為“ni”,故用表示逆流式;有的用英語中拼音的第一個字母。我國目前用的符號基本上均為漢語拼音的第一個字母?赡苡龅降姆栒f明見下圖。

            有時符號中還可能出現T—表示超低噪聲塔等。

            冷卻塔的選用曲線

            冷卻塔選用曲線如圖10-4、圖10-5 所示,由三部分曲線組成。查時根據進水溫度t 1 垂直與濕球溫度τ相交,通過交點作水平線向右與水溫差Δt 曲線相交,再按Δt 曲線交點垂直向下,與冷卻水量曲線相交,再作水平線向左得冷卻水量(m3/h )。如圖10-4 為Δt =5 ℃的選用曲線(Δt =5 ℃是進塔水溫t 1 =37 ℃,出塔水溫t 2 =32 ℃),現要選用一臺冷

            卻水量為600m3/h 的中溫塔(Δt =42 -32 ℃=10 ℃),那么在圖1024 中按Δt =5 ℃能否找到一臺代用塔呢。按Δt =5 ℃的查法為:按進塔水溫t 1 =37 ℃垂直向下交于濕球溫度τ曲線于A 點,過A 點作水平線與Δt =5 ℃曲線交于B 點,過B 點向下作垂線與5°—600 曲線正交,向左作水平線得600m3/h 。這是指Δt =5 ℃的600m3/h 冷卻水量,現在是Δt =10 ℃,如選用Δt =5 ℃的600m3/h 水量塔當然達不到Δt =10 ℃,故垂線繼續向下移,正好與5°—700 曲線正交,這說明可選用溫差Δt =5 ℃、冷卻水量為700m3/h 的塔代替Δt =10 ℃、冷卻水量為600m3/h 的中溫塔。圖10-5 是Δt =10 ℃的選用曲線,選用方法與上述方法相同。

            測試前的準備工作

            因測試塔的類型、測試的目的要求不同,準備工作也有所不同,這里主要簡述“冷卻塔性能鑒定測試”的準備工作。

            1. 仔細閱讀有關測試指示資料,了解測試塔的性能、原理;測試用的儀器、設備;測試的目的,要求;測試的方法、步驟;資料整理的方法步驟、計算公式、圖表等。

            2. 對現場運行中的冷卻塔現狀及運行情況作詳細的調查研究,根據測試目的和要求,確定測試項目,編寫測試提綱。

            3. 消除冷卻塔中的缺陷,檢修設備,清理測試現場,保持冷卻塔在良好的工況條件下正常運行。

            4. 選定測點位置,加工制作測試必要的附件與配套設備,如測氣象參數需要的傘、亭子等,作好測試的準備工作。

            5. 詳細閱讀測試儀器設備的說明書,了解和掌握儀器設備的性能、操作及注意問題,并對儀器、設備進行校驗。

            6. 編制必要的曲線、圖表,編印記錄和整理表格,落實和培訓測試工作人員,并進行分工。


            對測試工作的要求

            對于測試工作的要求歸納為以下幾個方面:

            1. 測試時間

            一般要求在夏季進行(5 月15 日~9 月15 日),當陰天、下雨天或外界風速大于4m/s時,不應進行測試。

            工業與民用塔現場性能測試,最好是冷卻塔投入運行后12 個月之內測定。 裝有空調設備的試驗塔,測試時間不受限制。

            2. 對于冷卻塔的性能鑒定測試,運行狀態應盡量接近設計條件,進水溫度變化最好不大于±2 ℃。正常狀態的允許變化范圍如表10-1 所示。

            3. 測試次數與間隔時間

            冷卻塔應在達到正常運轉狀態且穩定半小時左右開始測定。冷卻水量大的塔穩定時間可適當延長。

            每一工況測定項目的測試次數與時間間隔見表10-2 。測定之值采用算術平均值,如發現測定值有錯誤,應增加測定次數,消去誤差值后進行算術平均。每一工況可重復2~3 次。

            橫流式冷卻塔(含方形組合塔)的測定次數和時間間隔可適當增多、增長。

            4. 測定順序

            根據水的流程,一般先測進塔水溫,再測進塔空氣量G 及干濕球溫度θ 和τ,最后測出塔氣態參數及出塔水溫t 2 ,測定時應有一定的時間間隔,一般出塔水溫的讀數應比進塔水溫讀數遲0.5~1.5min ,視塔大小而定。

            5. 測試工況安排

            僅作鑒定性能測試的,工況可以相對少一些,而為獲得完整的熱力特性和阻力特性,測定工況宜安排在20 個左右。

            為獲得氣水比λ 和交換數Ω(或N )的關系曲線(如圖10-6 所示),根據不同溫度(標準型、中溫、高溫)的塔,氣水比應在各自的范圍內。按圖10-6 ,λ 一般在0.3~1.5 之間,Ω 為0.6~1.5 之間。

            6. 測試報告應滿足下列要求:

            1 )寫明測試的目的要求。

            2 )附上冷卻塔工藝簡圖,說明采用淋水裝置的材料、規格尺寸、風機型號、配水形式等,并應有標明測點位置的工藝流程圖。

            3 )說明資料整理的方法、所采用的計算公式與應用的圖表。

            4 )各工況測定數據和成果匯總表,以及整理出的公式與曲線。

            5 )對測試結果進行分析,作出評價;對存在或出現的問題找出原因,在分析的基礎上加以必要的說明。 (6 )報告應寫明測試的時間、地點、參加單位與工作人員。

            測試項目、儀器設備及測試方法

            1. 進塔空氣干、濕球溫度(θ、τ)

            采用最小刻度值為0.2 ℃的電動(或機動)DHM2 型阿斯曼通風干、濕球溫度計測定。

            測點布置在冷卻塔周圍氣流暢通的地方,要避免冷卻塔濕空氣凝結水滴的影響。距塔不應太遠,離地面高度2m ,為了不受陽光照射,溫度計應掛在氣象亭(或專門搭建的棚)內。測定的時間間隔為10~20min 一次。

            測點布置的數目,對中小型機械通風冷卻塔可布置2 個以上測點;大型的(含風筒式)冷卻塔應布置4 個以上測點,然后取各測點相加后的算術平均值。

            測試時先將包有紗布的水銀球用吸水管蘸濕,然后接通電源(或上緊弦),等濕球溫度下降到最低值(風扇轉動約4~5min )時,立即進行讀數,記錄溫度。

            對于帶有空調系統的試驗塔,采用最小刻度為0.1 ℃的遙測通風干濕表。測點布置在靠近進風口的風道內。 2. 外界風速風向(V)

            一般采用帶有風向標的輕便旋杯式風速計進行測量。風速計和風速標均應安裝在冷卻塔附近空曠地方,垂直放置,離地面高度2m ,風向標的方位和字標必須安置正確。

            3. 大氣壓力(P a )

            采用福遷式大氣壓力表或空盒式(DYM3型)薄膜式大氣壓力表進行測量?蘸惺酱髿鈮毫Ρ硎褂们皯鶕_w式大氣壓力表調整指針的位置。大氣壓力表上均附有溫度計,用以對測得的大氣壓力進行溫度修正。

            4. 進塔空氣(風)量(G )

            風量測定儀有:旋槳式風速計、QDF-2 型熱球風速儀和畢托管加DJM9 補償式微壓計3 種。在進風口處測平均風速,然后根據進風口平均風速和進風口面積換算成風量。

            平均風速的測定是將進風口分成若干塊小面積,兩邊上部其測點適當加密,求各測點風速的算術平均值。測點布置不應小于9 點。

            測點布置的原則是沿著2~4 個直徑方向按等面環劃分測點,等面環視塔斷面的大小可分成5~30 個(相當于每個直徑方向取10~60 個測點),各個等面環上的測點位置的確定,可按式(10-1 )計算:

            式中 Rn——從塔中心到各測點的距離(m );

            R——布置測點斷面半徑(m );

            n——從塔中心算起測點的編號;

            m——塔斷面劃分等面環數目。

            測得各環風速之和,乘上等環的面積即可求出風量G 。

            測風速時,人與儀器應保持一定距離,以免人體影響氣流。

            5. 出塔空氣干、濕球溫度(θ2 及τ2 )

            采用阿斯曼通風干、濕球溫度計測定。由于排出空氣水滴較多,故比較難測準。一般是由風機將空氣引出徑除水器把水滴除去后進行測定。

            6. 冷卻水量(Q ):

            采用的儀表為:畢托管,孔板流量計,堰板(三角堰),轉子流量計,水表,U 形水銀壓差計等,均可測定。 用水表測流量的計算為:

            7. 進塔水溫(t 1 )

            采用最小刻度值為0.1 ℃的0~50 ℃標準溫度計測量。測點布置在靠近冷卻塔的壓力管道內,在管道內應事先焊上裝溫度計的套管,內裝少許機油以便傳熱均勻。在直徑大于500mm 的管道上測水溫可布置2 個點。 8. 出塔水溫(t 2 )

            采用最小刻度值為0.1 ℃的0~50 ℃標準溫度計測量。測點布置在回水管(即冷卻塔出水管)或回水溝里。在回水溝測水溫時,為了保護溫度計,應把溫度計裝在溫度計套管里,同時應檢查回水溝內冷卻后水溫分布是否均勻,以便選擇溫度計在斷面上安放位置。

            進、出塔水溫測定時間間隔一般為2~ 3min 一次。

            9. 淋水裝置風壓損失

            采用全壓管(即測壓管)和傾斜式(或補償式)微壓計測量。全壓管為15~25mm 的鋼管(或塑料管),全壓孔的直徑3~5mm 。鋼管的缺點是易銹蝕和堵塞孔眼。為了防止淋水堵塞全壓孔眼,在孔上可焊錐形帽。 全壓管布置在淋水裝置的上下,將各管之全壓引至連箱,并從聯箱引出全壓,接在微壓計上,如圖10-7 所示。

            全壓管的根數視塔的大小而定,一般不少于3 根。

            10. 補充水量測定

            與冷卻水量測定相同。

            11. 補充水水溫測定

            與進塔水溫測定相同。

            12. 淋水密度分布

            通常在冷卻塔底盤(水池)上安放小集桶, 測量裝滿水桶的時間,換算成淋水密度。

            13. 冷卻后水溫的分布

            大塔往往與淋水密度分布一起進行,在桶內同時測出水溫。

            14. 進水管水壓

            可以在進水管上安裝壓力表測定。

            15. 槽式配水系統的槽中水位

            用尺子直接量出。

            16. 塔內風速分布

            在機械通風冷卻塔中(含水動風機冷卻塔),需進入塔內測定風速,但一般是在不淋水的情況下進行。風筒型冷卻塔在測定風量時也就同時測了風速分布。

            17. 塔內空氣溫度分布

            可在塔內吊裝若干組溫度計加以測定。

            18. 冷卻塔其余各部分風壓損失

            測定方法與測淋水裝置風壓損失相同。

            19. 冷卻塔總風壓損失

            測定方法也與測淋水裝置風壓損失相同。

            20. 機械通風冷卻塔的風機電機測定項目

            電機功率:采用功率表測定(也可用秒表),定轉數,測量換算,計算功率。

            電機功率因素:由電機制造廠或專門實驗室測定cosα。

            電機轉速:用電轉速表測定或采用閃光測速法。

            風機葉片安裝角度:由量角儀器測定。

            風機進出口壓力:與測淋水裝置風壓損失方法相同。

            21. 水質分析

            主要目的是為了解水質對設備結垢和腐蝕的情況。分析項目主要有:pH值、總硬度、暫時硬度、總堿度、溶解氧、氯根。應按有關水質分析的規程和要求進行分析。

            測試資料的整理

            由于冷卻塔的測試目的、要求不同,故資料整理也不完全相同,這里介紹的主要是逆流式、橫流式玻璃鋼冷卻塔的測試資料的計算與整理。

            1. 風量(空氣量)G 值的計算

            1 )等環面計算:采用前述式(10-1 ),即

            式中符號同前述。

            2 )采用畢托管測風量計算,風速V 為



            風量G :

            式中 F——進風口總面積(m2 )或斷面面積。

            3 )采用熱球風速儀測量風量的計算

            計算式同式(10-10 ),風速V采用進風口處的算術平均值(m/s);F 為進風口總面積(m2 ),則

            2. 電動機功率計算

            1 )按測定的電流(I )、電壓(V )值換算為電功率(N )進行計算:



            式中 N——實耗電功率(k W );

            I——電流(A );

            V——電壓(V );

            cos ——功率因數;

            η——電機效率。

            2 )采用三相電度表進行計算:

            式中 n——相應時間的電表讀數;

            t——用秒表計時秒數;

            xr/kW——電表銘牌上換算值,例60r/k W ,表示電表指針轉60 轉為1k W 。

            3. 水量(Q )計算

            計算公式同式(10-2 )~(10-6 )。

            4. 冷卻塔進、出水溫(t 1 與t 2 )

            在測試記錄過程中可能有不合理的數據,則應刪去,取相應時間里的進、出水溫讀數作為熱工計算的數據。 5. 熱工資料的整理與計算(見附表2 )

            1 )測試資料匯總:

            在進行熱工資料計算整理之前,首先要把如下的測試資料進行匯總:進塔干空氣量G(m3/h );水量Q (m3/h );氣水比λ;大氣壓力P a (mmHg );空氣干球溫度θ(℃);空氣濕球溫度τ(℃);空氣密度γg (kg/m3 );進出塔水溫t 1、t 2 (℃);進出塔水溫差Δt =t 1 -t 2 (℃);冷幅高t 2 -τ(℃)以及Δt/(t 2 -τ)、Δt/(t 1 -τ)等。

            2 )測試工況點的選擇:

            每一工況測試完后是否有錯誤,應作熱平衡計算。水所放出的熱量H s 為: Hs =Q(t1 -t2 )。╧cal/h ) (10-13 ) 空氣吸收的熱量為: HK =G(i2 -i )。╧cal/h ) (10-14 )

            根據熱量平衡原理,水所放出的熱量(注:1kg 水溫度降低1 ℃。放出1kcal 熱量)應全部被空氣所吸收,則應HS =HK 。但由于測試上的誤差,使HS ≠ HK ,取點時應控制在(HS -HK )/HS 在±5 %以內,當超過10 %的數據應舍去。

            計算中的Q、t 1、t 2、G、i 1 等均采用實測數據,而出塔空氣焓i 2 ,由于出塔干球溫度θ2 一般不易測準,故采用出塔濕球溫度τ2 時的飽和空氣焓來代替出口空氣焓i 2 ,在計算精度上并不會有多大影響。

            冷卻塔測試分逆流塔、橫流塔及方型的逆橫流塔等,根據實測資料(數據)均要進行熱力計算。熱力計算的內容為:進塔空氣相對濕度�1 ;飽和空氣中水蒸氣分壓力P″(lgP″);進塔空氣密度γg ;氣水比λ;蒸發水量帶走的熱量系數K ;進塔空氣焓i 1 ;出塔空氣焓i 2 ;塔內空氣的平均焓i m ;空氣溫度為t 1 時的飽和空氣焓i″1 ;空氣溫度為t 2時飽和空氣焓i″2 ;空氣溫度為平均水溫t m 時的飽和空氣焓i″m ;交換數Ω(N ,注:采用辛普遜的近似積分法或別爾曼的平均焓差法進行計算);容積散質系數βxv 。上述數據的求解,基本上均采用公式計算,但有的也可查有關圖表求得。使用的計算公式和圖表在第4章和第7 章中已進行了詳述,這里不再重復。熱力計算的實例及計算過程見第7 章中的計算實例。

            鑒定測試的評價及淋水裝置的比較

            1. 鑒定測試的評價

            經過測試,測得了當地當時氣象條件下,在一定進水量的某一進水溫度(t 1 )下,有一個對應的出水溫度t 2 。但由于測試時的條件(含氣象參數)無論如何是不可論與設計條件完全相同的,所以僅看測得出水溫度是不夠的。其比較的方法是把實測的工況條件、氣象參數、進風量、冷卻水量和進水溫度t 1 代入計算公式,計算出水溫度t 2 ,而淋水裝置的特性采用設計時所選用的特性,這樣計算出來的出水溫度t 2 如果比實測出水溫度t 2好,則說明新設計的塔冷卻效果好,反之則冷卻效果差。

            2. 淋水裝置的性能比較,主要是比較其熱力特性和風壓損失特性

            1 )熱力特性比較: 將同一塔測試相同,高度不同的淋水裝置得到的散熱特性曲線繪制在同一圖上,以比較其優劣。

            10-8 表示淋水裝置不同,其重量風速相同,在一個定數的情況下,容積散質系數βxv 與淋水密度q 的關系曲線,當淋水密度q 相同時,容積散質系數βxv 大,則表示淋水裝置散熱效果好。

            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機(含振動)和淋水而產生的兩部分。抽風式冷卻塔的風機設在塔體上部的風筒內,一般來說是主要噪聲源。當風機轉動時,葉片間的空氣引起壓力波動和機械振動而產生噪聲,并通過排風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。這兩股噪聲會“污染”周圍環境,影響人們的學習、工作和休息。所以,在冷卻塔的設計中,應從風機和淋水兩方面來控制噪聲,使冷卻塔產生的噪聲降低在盡可能低的范圍內。

            在聲學中,聲強、聲壓、聲功率三者的大小都用分貝(dB )來表示,它是聲學中的常用單位,是兩個量比值的常用對數。冷卻塔的測定屬于聲壓級。因聲壓變化范圍非常大,數量相差很多,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準(2×10-5Pa ,此數值是正常人耳對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,再乘以20 ,即:

            平時人耳所能經受的聲壓級約140dB ,最高的聲壓級可高達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)為基準測得的噪聲值。標準型塔在68~75dB ;低噪聲型塔為60~71dB ;超低噪聲55~68dB ?梢,基本上都屬于“響的響度”范圍之內。

            1. 測試儀器及測點布置

            1 )測試儀器:

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

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

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

            4 )N X6 型活塞發聲器校正。

            5 )測試儀器系統圖見圖10-11 。

            傳聲器加前置放大器構成傳聲器單元,傳聲器單元再加上測量放大器則組成聲級計。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 )測點布置: 以機械通風逆流式玻璃鋼冷卻塔為例,其測點布置如圖10-12 所示?扇《6 個測點,第1 點布置在冷卻塔風筒出口45°方向,距離為D f (即為風機直徑),第2 點至第6點布置在離地面1.5m 高處,距離分別為D(塔體直徑)、5m、10m、15m、20m 。當測試橫流式冷卻塔時,第2 點距離D 的計算式為: ,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。

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

            2. 噪聲值的修正

            在冷卻塔噪聲測試時,經常會遇到環境噪聲(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,冷卻塔的實際噪聲比測得的噪聲值要低,故要進行修正。而噪聲值的修正要使用到有關噪聲的計算公式和曲線,故這里作簡要介紹。

            1 )分貝的“相加”修正

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

            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可不經過對數和指數運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2.5dB 處向上作垂線與曲線交于一點,該點的縱坐標值為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)。故當兩個聲壓級相差值達到10dB 以上時,增加值可忽略不計。對于多于兩個(即n > 2 )的聲壓級疊加,除用式(10-21 )計算外,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目不多,則后面的這些聲壓級就可略去不計了。 (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測得的冷卻塔總聲壓級為L pT ,則冷卻塔停止運行時,測得的背景噪聲聲壓級為L pB ,那么如何從這一測試結果中得出冷卻塔的真實聲壓級,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:

            L PT =91dB ,L PB =83dB ,則按式(10-26 )計算得L PS =90.3dB 。如果按式(10-27 )計算,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 ,冷卻塔停止運行時背景噪聲聲壓級為68dB ,求此冷卻塔的實際聲壓級。

            L pT =74dB ,L pB =68dB 按式(10-27 )計算為:

            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6 向上作垂線與曲線交點,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合噪聲的聲壓級,則在測背景噪聲和冷卻塔噪聲時,應分別按各個頻率進行測試,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,故關于分貝“相加”和“相減”的計算公式和曲線也都適用于聲強級和聲功率級,不僅局限于聲壓級。

            3. 噪聲評價標準

            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合聲。而采用頻譜分析后再進行噪聲評價很復雜。

            目前國內外采用兩種評價噪聲的標準: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準—“噪聲評價曲線”(或稱“噪聲評價指數”),圖10-15是目前應用比較廣泛的國際標準化組織(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。曲線已考慮到高頻噪聲比低頻噪聲對人們的影響嚴重些的因素,故在同一曲線上的各倍頻噪聲級,可以認為具有相同程度的干擾。顯然,用“噪聲評價曲線”進行噪聲評定是把某一測點,按圖中不同的“倍頻程中心頻率”測得相應的“倍頻程聲壓級”(dB )值,然后把測得的各值點到“評價曲線”圖上,再把各點連接起來成曲線,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,則該點的噪聲評價符合N60。

            4. 噪聲測試報告

            噪聲測試報告包括以下內容:

            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、配用的風機及電機(含電機功率)。

            3 )測試內容: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 )環境條件:測試當地、 當時的環境噪聲,溫度濕度,風向風速等。

            7 )測試地點:

            8 )測試人員:

            9 )測試時間:

            10 )測點布置:附上測點布置圖

            11 )測試儀器系統圖:

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

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



            振動測試

            早期國內在冷卻塔測試中,對振動沒有引起重視,沒有列入測試項目中,現列為冷卻塔測試項目之一,因它關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,目前還沒有一個統一的規范和檢驗標準,故也還沒有一個評定好與差的標準,只是與同類冷卻塔進行相對比較而言。

            1. 測試儀器

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

            2. 測點布置:

            因為對冷卻塔的振動與平衡測試還沒有一個統一的規范和標準,所以在測點布置上也還沒有一個統一的要求。一般情況下,對逆流式冷卻塔代表性的測點布置如圖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,說明整機運轉平穩,振動屬于良好狀態。

            3. 測試報告

            委托單位: 測試對象: 測試內容: 工藝條件: 使用儀器: 測試地點: 測試人員: 測試日期: 測點布置:附上測點布置圖 測試數據:附上按布置測點測得的數據記錄表(表10-3 )。有必要時進行頻普分析。

            分析和建議:

            對測定結果與同類塔的振動與平衡進行比較,作出適當的評價。對測試中出現的問題進行分析,并提出建議。

            附表1 :噪聲特性測定結果表。

            附表2 :熱工測定記錄整理匯總表。






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