缓冲器在高层楼供水系统中减振降噪应用研究

　　随着科学技术的不断发展,人民生活水平不断提高,城市人口不断增长,城市建筑不断向高层化发展,这就涉及到高层供水问题。据调查结果表明:多数高楼供水系统设计时考虑结构、流量、水压和安全性较多,而对其动态特性考虑不足,从而导致许多供水系统振动大,噪声污染严重,例如天津某单位高层住宅楼的供水系统,其标准点噪声高达105 dB,超过了噪声标准,影响了居民的身心健康。因此研究高层楼供水系统的动态特性,解决其振动和噪声污染问题,具有重要现实意义。本文以高层住宅楼供水系统的改造为例,对缓冲器在供水系统中的应用进行理论及实验研究,并取得了明显的减振降噪效果,使噪声从105 dB降至44dB。

　　1　噪声源的识别[1]

　　采用分步运行法并结合功率谱分析、相干分析、模态分析等方法对该高层供水系统进行噪声源的识别,最后得出结论:该供水系统的噪声主要是由管路振动引起的,而管路振动则是叶片泵的叶片旋转产生水流脉动,其脉动频率包含了与系统的固频相吻合的成分,从而引起管道振动发声,进而引起房腔共鸣。所以解决因流体脉动引起的管路振动的问题,是解决高层供水系统噪声的一个重要途径。

　　2　缓冲器的应用计算

　　据有关资料研究表明,管路中的压力脉动主要是由流量脉动遇到系统阻抗引起的。因此控制压力脉动一般可以从减小泵、阀等管路部件的流量脉动等措施着手。在管路中安装缓冲器(又称膨胀室,是一种液体消声器),一方面可以直接吸收或衰减管路中的压力脉动,另一方面通过改变消声器的安装位置减少对系统的输入阻抗产生的影响,使管理中的压力脉动变小,从而减少管路振动,降低管道噪声。

　　2.1　缓冲器的结构型式

　　缓冲器的常见结构型式有下列3种(如图1所示),由文献[4]可知,图中(a)形式的缓冲作用最差,(b)形工的缓冲作用可提高150/⁰~200/⁰,(c)形式比(a)形式的脉冲振幅减少600/⁰。

　　考虑到本算例共有四台叶泵工作的实际情况,以及缓冲器的制造工艺等问题,决定采取图1(b)所示结构型式,并做成如图2所示集管器的型式。

　　2.2　缓冲器的安装位置确定

　　实践表明,缓冲器应尽可能安装在叶片泵附近,最好是直接与叶片泵连接在一起,在确保后续管道中有较小的水流压力脉动。在本例中,由于安装位置不允许与叶片泵直接相连,而采用尽可能靠近叶片泵的安装方案,同时在设计连接管时,使管道的通流面积增加500/⁰,以保证该段管路内水流脉动尽可能小,不产生激振力,并采取减振隔振措施以减少该段管路因水流脉动引起的振动发声。