Kiểm soát tiếng ồn trong nhà máy Nhiệt điện

tự động hóa NM Nhiệt Điện, nhà máy nhiệt điện, nhiệt điện, tự động hóa

PHẦN 4.1 Kiểm soát tiếng ồn trong nhà máy

I Giới thiệu

II Thuật ngữ - Khái niệm

III Kiểm soát tiếng ồn

I.Giới Thiệu

- Nhà máy Nhiệt điện vận hành các thiết bị có khả năng gây ra tiếng ồn lớn cho nhân viên và khu vực dân cư gần đó

- Tiếng ồn gây ra bởi:

+ Quạt thông gió

I.Giới Thiệu

- Để kiểm soát tiếng ồn, các kĩ sư cần có những biện pháp thích hợp

trong thiết kế và tìm hiểu đặc điểm kĩ thuật của thiết bị Kiểm soát tiếng

lang, cầu thang

- Với 1 nhà máy mở thì tiếng ồn vang lại ít hơn, nhưng tiếng ồn xung quanh lại tăng

II.Các Khái Niêm

1 Các thông số cơ bản của âm thanh

* Bao gồm: Độ lớn, Tần số, và thời gian

1 Các thông số cơ bản của âm thanh

Bao gồm: Độ lớn, Tần số, và thời gian.

-. Tần số:

Tần số của âm thanh có thể được xác định bởi:

+ mạng Weighting Network (Gia trọng âm thanh)

+ các bộ lọc băng hẹp

* Mạng gia trọng phổ biến nhất được sử dụng trong phân tích của tiếng ồn máy điện

là mạng A-Weighting Network Với mức âm thanh (Lp) đã được lọc qua bộ lọc băng thông không đổi, trong đó băng thông là không đổi cho tất cả các tần số trung tâm và các băng thông tỉ lệ với tần số trung tâm

Tần số trung tâm thường được sử dụng là: 31,5 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000,

và 8000Hz.

* Các bộ lọc băng hẹp hoặc bộ lọc băng thông liên tục sử dụng trong trường hợp âm

thanh bao gồm các thành phần âm chồng lên một tiếng động băng thông rộng để phân tích từng thành phần âm.

II.Các Khái Niêm

1 Các thông số cơ bản của âm thanh

Bao gồm: Độ lớn, Tần số, và thời gian.

-. Thời gian:

Một thông số quan trọng khác của âm thanh là thời gian của nó Xác định bởi số giờ hoạt động, tỷ lệ thời gian trên 1 mức độ cụ thể, vượt quá so với tỷ lệ thời gian cho phép

Mức âm thanh ngày đêm Ldn

+ Leq : mức âm thanh của một âm thanh ổn định có năng lượng tương tự ở thời gian khác nhau

+ Ld = Leq cho thời gian ban ngày (7a.m -10p.m)

+ Ln = Leq cho thời gian ban đêm (10p.m-7a.m)

II.Các Khái Niêm

2 Sự truyền âm

Tại địa điểm thu ngoài trời Lp có thể được tính từ:

Trong đó:

là áp suất âm Lp hướng

Lw công suất âm (10-2 W)

độ định hướng của các nguồn âm trong hướng , DI là 3dB với

bức xạ bán cầu

r: khoảng cách từ nguồn tới điểm thu.

A: tổng suy giảm âm thanh do hấp thụ khí quyển, thời tiết, rào cản…

p

2 Sự truyền âm

Thông thường, những tính toán này sẽ được thực hiện trong mỗi dải tần octave Phương trình trên thể hiện mỗi tăng gấp đôi khoảng cách từ nguồn, Lp sẽ giảm 6dB Sự suy giảm giá trị do sự hấp thụ khí quyển, điều kiện thời tiết, và các rào cản có thể được xác định từ các tài liệu Trong nhà Lp có thể được ước tính

bằng:

Trong đó:

Q là độ định hướng của nguồn

S là tổng diện tích bề mặt của phòng, ft2 (m2 )

là trung bình Sabine hệ số hấp thụ cho phòng, bao gồm cả đối tượng.

- r lớn thì khoảng cách nhỏ và Lp trong không gian được điều khiển bởi năng lượng dội lại Khi phân tích tiếng ồn trong nhà, tính toán thường được thực hiện trong các dải tần số octave.

II.Các Khái Niêm

3 Tiêu chuẩn tiếng ồn

Tiêu chuẩn tiếng ồn (NC) có sẵn cho ngành công nghiệp năng lượng Mục đích của tiêu chuẩn tiếng ồn là:

+ Giảm khả năng người lao động phải gánh chịu tiếng ồn, hoặc mất thính lực + Tạo một môi trường âm thanh mà nói chuyện trực tiếp hoặc qua điện thoại dễ hiểu hơn

+ Giảm ít phiền toái gây ra bởi những âm thanh đặc biệt.

3 Tiêu chuẩn tiếng ồn

Lưu ý: Không tiếp xúc với âm thanh liên tục lớn hơn 115 dB (A) được phéptheo

quy định Nếu tiếp xúc với 1 loạt các mức độ âm thanh (điển hình trong ngành công

nghiệp), tiếng ồn hàngngày (DND) có thể chấp nhận được:

Trong đó:

+ Cn : thời gian tiếp xúc thực tế ở 1 mức độ âm thanh nào đó.

+ tn : thời gian cho phép tiếp xúc ở mức độ âm thanh

DND nên ít hơn hoặc bằng 1,0.

Các mục tiêu trên có thể đạt được nếu kiểm soát theo các tiêu chuẩn quy định.

Hiện nay, các công ty đã phát triển các mục tiêu hạn chế hơn so với yêu cầu:

+ Mức tiếp xúc cho phép là 85 dB(A) thay vì 90 dB theo yêu cầu.

+ Hạn chế tiếng ồn dưới 85 dB trong tất cả các khu vực nhà máy…

3 Tiêu chuẩn tiếng ồn

-Cần được xác định mức độ tiếng ồn xung quanh cộng đồng.

+điển hình là giá trị Leq hoặc Ldn

+ Thêm vào đó ,đại lượng Lp trong dải octan phải

thường xuyên đo đạc.

-Trong vòng 30 năm trở lại đây, cộng đồng xung quanh nhà máy và những bộ phận công nghiệp khác phàn nàn nhất định

về tiếng ồn khi vận hành nhà máy.Từ đó có thể đánh giá được ảnh hưởng của tiếng ồn bằng chỉ số được gọi là

“Normalized outdoor day-night sound level”

Normalized outdoor day-night sound level

Draft fan noise

- Quạt hút gió có thể hoặc là li tâm hoặc hướng tâm và đều tạo ra

những âm thanh vừa dặc biệt vừa có dải rộng.Âm thanh có dải rộng được tạo bởi tù sự phản ứng của luồng gió rối với bánh cánh quạt ,

đế và lá của quạt Âm thanh đặc biệt được tạo bởi lá cánh quạt khi chúng quay và bị cản trở trong luồng khí và tạo ra những dao động

áp suất

- Trong ứng dụng nhà máy điện điển hình , âm thanh dẫn của lá cánh quạt tạo ra của quạt ly tâm sẽ ở trong dải 120 đến 200 Hz ; đối với quạt hướng tâm những âm thanh này ở trên 200 Hz

FD and FA fan noise

- FD Fan là Forced Draft Fan (Quạt hút cưỡng bức, có thiết kế cánh

kiểu cánh cong ngược)

Ứng dụng: dùng đẩy không khí (air)vào nồi hơi phục vụ quá trình đốt

- Draft Fan (Quạt đẩy thải)dùng hút khí thải trong lò ra ngoài.

- Đối với quạt Fd , trong ứng dụng nồi hơi hút cân bằng, tiếng ồn của quạt sẽ ở dải rộng cho mỗi hệ thống phân luồng hoặc không phân

luồng.Tuy nhiên, Sự tăng áp suất qua quạt được tăng tới dải 25 H2O

(6000 Pa) hoặc cao hơn , Tiếng ồn sẽ chiếm ưu thế bởi âm thanh tại tần

số BPF Điều này cũng đúng đối với quạt PA và FD dùng làm nồi hơi tăng áp

FD and FA fan noise

FD and FA fan noise

ID FAN NOISE

• Khác nhau ở cả lượng hút vào và

xả ra

• Cường độ âm gần quạt ID nhỏ

hơn quạt ly tâm FD

• Lan truyền theo đường xả ống thông khí tới ngăn xếp nồi hơi roài tỏa ra từ phía trên cùng của ngăn xếp.Điều này gây ra tiếng ồn

• Dựa theo thông số nhà sản xuất cho.nhà sản xuất cung cấp thông tin dải tần

số Lw để chọn một điểm làm việ thường gần các điểm có hiệu suất tĩnh lớn nhất

• Với hoạt động tải nhỏ Lw tăng từ 6-8db ứng quạt ly tâm.Thông số Lw

được xác định bằng phép ngoại suy từ kết quả trong phòng thí nghiệm nên khi sản suất quạt có thể tăng thêm Lw bằng cách thêm hệ số an toàn cho

phép

• Thực tế vẫn chưa có phương pháp ước lượng hiệ xuất chính xác trong các điệu kiện khác nhau dựa theo giá trị Lw để xác định

Hiệu xuất tĩnh đối với hoạt động ngoài

giờ cao điểm

Công thức tính Lw

1.5 Mức công suất cụ thể của âm thanh của quạt có dạng cánh lưỡi công

ngược và lưỡi nghiêng

Hình 1.7 phổ âm thanh ở những khoảng cách khác nhau từ lò hơi cấp cho máy bơm

Bảng 1.6.mức năng lượng cụ thể âm thanh

cho loại quạt ly tâm , quạt hút(quạt đầy

thải)

• Cuối cùng, ngay cả với các công cụ và các thông tin nói trên, không chắc chắn đoán mức công suất âm thanh là chính xác nhất, đặc biệt là quạt ID.Với mức công suất cụ thể cho giá trị tại vỏ Lω được đưa ra trong bảng 1.6,bài toán đặt ra là khắc phục tiếng ồn của nó tạo ra một cách hiệu quả nhất

Tiếng ồn từ bơm tiếp nước nồi

hơi

1 Chức năng

• Được dùng để bơm nước cấp mới cho nồi hơi

2 Đặc điểm

• Áp lực bơm lớn để thắng được áp suất rất cao trong nồi hơi(~ 160bar).

• Dẫn động bằng tuabin hơi nước tốc độ cao ( ~ 7500rpm).

• Đặt phía dưới tuabin chính từ 1 đến 2 tầng cách ly

Tiếng ồn gây ra khi vận hành

* Âm phát ra phụ thuộc vào tốc độ của bơm,

số cánh bơm và công suất của bơm

Tiếng ồn của van tiếp hơi nước

và van an toàn

Tiếng ồn của van cấp hơi nước

Van cấp hơi nước

Chức năng

• Cung cấp hơi nước cho tuabin

• Có thể thay đổi lưu lượng hơi qua van tùy theo công suất yêu cầu.

Tiếng ồn gây ra phụ thuộc vào mức độ tải của van

tiếng ồn gây ra phụ thuộc vào mức độ

mở của van theo yêu cầu tải.

Mối liên hệ giữa tiếng ồn và độ mở van

Tiếng ồn của van an toàn

Van an toàn

1.Chức năng

• Điều tiết áp suất hơi nước trong nồi hơi trong phạm vi cho phép

2.Đặc điểm

• Van thường xuyên phải hoạt động,gây tiếng ồn lớn trong nhà máy

• Số lượng van được lắp đặt là rất lớn,gây ô nhiễm tiếng ồn trầm trọng

* Xét 1 đo đạc đã được tiến hành

* Như vậy tiếng ồn lọt được ra khu dân sinh quá mức cho phép (40~45dB)

* Khắc phục :Do số lượng van an toàn trong nhà máy là rất lớn nên nếu lắp

thêm hệ thống giảm thanh cho từng van để triệt âm hoàn toàn sẽ cần kinh

phí rất lớn,cho nên 1 giải pháp là chỉ cần giảm từ 20 ~ 25dB là vừa đủ yêu cầu về kĩ thuật cũng như kinh tế.

Tiếng ồn máy biến áp

-Trong nhà máy nhiệt điện,nhà máy hạt nhân nguyên tử máy biến áp là

nguồn chính gây ra tiếng ồn

-Tiếng ồn ở nhà máy nhiệt điện còn lớn hơn tại các trạm phân phối điện -Tiếng ồn của máy biến áp chủ yếu do các thành phần bội số 2 lần của

tần số dòng điện (60Hz) như là 120, 240, 360Hz…

-Âm có tần số cở bản là 120Hz là rắc rối hơn cả vì nó có thể lan truyền

trong các điều kiện thời tiết thích hợp với khoảng cách rất xa với sự suy giảm rất ít

-Để đảm bảo cho sự an toàn của người dân.Các máy biến áp phải đặt tại

địa điểm cách xa dân cư 1km-3km

-Trong nhiều năm nay, ngành công nghiệp MBA phải sử dụng các quy

định của hiêp hội các nhà sản xuất điện NEMA (National Electrical Manufacturers association)về mức độ âm thanh để chỉ định âm

thanh của MBA

-Hệ thống đánh giá này chỉ đòi hỏi phải xác định mức âm thanh trung

bình tại khoảng cách 1ft (0.3m) từ bề mặt của các MBA

-Tiêu chuẩn NEMA được thực hiện rộng rãi nhằm đánh giá mức độ

tiếng ồn trong nhà máy cao hay thấp

-Để giảm tiếng ồn trong nhà MBA có thể dùng cách tăng bề dầy bức

tường chắn,sử dụng lõi lớn hơn bình thường

Tiếng ồn do động cơ điện

-Động cơ điện là nguyên nhân chính gây ra tiếng ồn trong các nhà máy

điện

-Tiếng ồn của các động cơ điện được phát ra từ các lỗ thông gió hoặc từ

hệ thống làm mát không khí

-Ở động cơ cỡ lớn các nhà sản xuất có các cách thiết kế để kiểm soát

tiếng ồn:Lựa chọn tốc độ,gắn các bộ giảm âm,giảm âm truyền trong các kẽ hở không khí

-Để đánh giá tiếng ồn tại nhà máy có thể dùng tiêu chuẩn IEEE

(Institute of Electrical and Electronics Engineers) để đo và kiểm tra tiếng ồn của nhà máy phát

tuabin máy phát

-Hệ thống tuabin- máy phát là thành phần chính trong nhà máy điện.Do

đó tiếng ồn của hệ thống này cũng rất được quan tâm

-Nguồn gây tiếng ồn trong hệ thống tuabin máy phát bao gồm van đưa

hơi vào, tuabin, máy phát, kích từ, chổi than, bô phận dẫn từ, trục nồi hơi với máy bơm, khớp nối của nó với trục tuabin

-Ngoài ra trong buồng tuabin còn có thể có các van điều khiển phát ra

âm thanh mà có thể xuất hiện do hệ thống tuabin

-Các biện pháp kiểm soát tiếng ồn do hệ thống tuabin bao gồm các biện

pháp hấp thụ âm thanh của phòng tuabin,cách âm hệ thống làm mát cho kích từ và chổi than

III PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT

TIẾNG ỒN

• Nhiễu thông tin…

Nguồn gốc sinh tiếng ồn?

Biện pháp khắc phục

• Giảm tiếng ồn tại nguồn

• Giảm tiếng ồn trên đường làn

truyền

• Bảo hộ cá nhân

• Chọn vị trí hợp lý

• Cải thiện dòng chảy không khí

• Vỏ cách âm cho nguồn

• Hệ thống tiêu âm, ống giảm thanh

• Vật liệu hấp thụ âm

• Tường chắn âm…

Trong các nhà máy điện:

• Các thiết bị đã được lắp đặt sẵn

• Nhiều loại nguồn âm

• Vị trí nguồn và đích thường cố định

⇒ Điều chỉnh truyền âm

Lắp đặt: tường ngăn âm, bộ tiêu âm, vật liệu hấp thụ âm…

Bộ tiêu âm (Muffler)

• Làm giảm sự lan truyền âm trong các vật dẫn

• Không làm cản trở dòng chảy khí hay gas

• Gồm: thành phần tiêu tán, túi giãn nở.

• Bố trí thành các tấm song song chứa vật liệu tiêu âm,

không tiếp xúc trực tiếp với dòng khí ( tránh xâm thực)

• Ứng dụng: trong các ống dẫn khói, ngăn quạt

Bộ tiêu âm (Muffler)

Đặc tính khí động học:

• Áp suất được chuẩn hóa theo Pa (cột nước) cho một thể tích

không khí/ gas chảy qua một đơn vị khối lập phương trong mỗi giây

Các yếu tố quan tâm khác: chất liệu, cấu trúc thiết kế, giá cả…

• Là ứng dụng của chất liệu đàn hồi, chống thấm nước

• Bảo vệ quanh đường ống hoặc thiết bị điều khiển khỏi bức xạ nhiệt

• Cấu tạo: sợi thủy tinh, sợi vô cơ, bọt polyurethane,

nhựa matin mịn, hoặc lớp chì dát mỏng

Hàng rào chắn âm

• Có thể điều chỉnh trong toàn dải không gian của căn phòng

• Bao gồm chủ yếu là các ô không thấm nước, có thể đồng đều hay không đồng đều chất liệu, và các khe hở là khác nhau

• Thông thường trong mỗi hàng rào đều có chất hấp thụ âm

• Dải âm tần cao: khối lượng hàng rào cỡ 10-20 kg/m2

• Dải âm tần thấp: khối lượng hàng rào cỡ 50-250 kg/m2

• Các yếu tố quan tâm khi lựa chọn hàng rào: thành phần cầu trúc, độ cứng, vật liệu dễ kiếm, dễ chế tạo, bảo trì, giá cả.

• Hiệu suất chắn âm phụ thuộc bởi các lỗ hổng của hàng rào, chất liệu tiêu âm, khối lượng.

• Đệm cửa, khớp nối, khe hở trục…thường làm giảm hiệu suất hàng rào

• Ví dụ: một bức tường cung cấp NR là 30dB nếu có

- lỗ hổng 0.1% diện tích bề mặt thì NR còn 27dB

- lỗ hổng 1% diện tích bề mặt thì NR còn 20dB

- lỗ hổng 10% diện tích bề mặt thì NR còn <10dB

Hàng rào chắn âm

• Thiết kế:

- Đánh giá/ước lượng mức độ tạp âm sinh ra bởi nguồn

- So sánh với chuẩn tạp âm cho phép để định ra NR

- Bố trí vật liệu làm vỏ bọc cho hàng rào, định ra TL – tổn hao khi truyền.

Thường chọn TL lớn hơn NR

- cỡ 10dB với hàng rào có chất hấp thụ âm

- Cỡ 20dB với hàng rào không có chất hấp thụ âm

- 15 dB với hàng rào

- TL thường tăng theo khối lượng và tần số.

• Chắn trực tiếp đường truyền âm giữa nguồn và thiết bị tiếp nhận âm

• NR phụ thuộc vào chiều cao tương đối của vách ngăn với đường ngắm thẳng giữa nguồn và vật thu d1; khoảng cách giữa nguồn và vật thu d2.

• Nếu Dvách ngăn-nguồn < Dvách ngăn-vật thu thì IL tỷ

lệ với chiều cao đường ngắm, tỷ lệ nghịch với độ dài bước sóng Thường IL nằm trong khoảng 5 – 10 dB.

• Ở khoảng cách >300m hiệu suất chắn giảm đi.

Xử lý hấp thụ âm thanh

• Sự phản xạ từ các bề mặt bên trong không gian chứa

nguồn âm tạo nên các âm vang.

• Chất hấp thụ âm có thể làm giảm được âm vang: sợi thủy tinh, bọt urepolythane…có cấu trúc lát phủ (25-100mm).

• NR phụ thuộc phổ âm thanh, hình dạng và kích thước

phòng, loại, độ dày, phạm vi xử lý.

• Chất hấp thụ âm giúp xử lý suy giảm tạp âm tại nhiều

nguồn âm khác nhau

• Ví dụ, khi xử lý trần nhà và tường lắp cho phòng

tuabin lớn với trần phẳng, thấp và chứa nhiều bộ phận phát sinh, mức độ nhiễu âm trong một diện tích bị chi

phối bởi các đơn vị gần nhất và không bị ảnh hưởng

đáng kể từ các đơn vị khác.