高层楼供水系统噪声源的识别

　　随着我国国民经济腾飞,人们的用房必向高层方向发展,必将涉及到高层的供水,据调查结果表明:多数高层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,例如天津海关高层住宅楼的供水系统,其标准点噪声高达105dB,严重污染了环境,影响了人们的工作和生活。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,具有广泛推广应用价值。而对高层楼供水系统噪声源的识别是解决上述问题的前提和关键。

　　根据本次项目的现场分析被测系统,结合仪器设备,决定采用功率谱分析、相干分析、模态分析等相结合的方法对供水系统进行噪声源的识别。

　　1　振动与噪声信号采集与分析

　　1.1　振动与噪声信号采集

　　振动与噪声信号采集与分析框图如图1所示。噪声与振动信号测点布置如图2所示,泵房内共有4台泵,正常工作时一台自动,另3台备用。实验表明4台泵各自单独运转时,测的信号相近。标准点位置在一号泵正前方400mm、高1200mm。在一号泵及管道上布置九个点作为拾振点。用磁带机的两通道同时记录噪声与振动信号,然后通过计算机将信号进行分析。

图1　振动与噪声信号的采集与分析系统框图

　　1.2　振动与噪声信号分析

　　1.2.1　振动与噪声功率谱分析

　　功率谱分析法,就是将试验信号经窗处理得到的离散时域序列做快速傅立叶变换(FFT),在频率域内分析其频率结构,还可进行信号的幅值分析、及能量分布分析。

　　功率谱分析的框图如图3所示。

　　功率谱分析的功能是:①求得动态信号中各个信号频率成分和频率分布范围;②求得动态信号中各个频率成方的幅值分布和能量分布,从而得到主要频率成分的频率值与幅值[4]。

　　利用功率谱分析所提供的频率值、幅值和各种密度可研究动态过程的传递和衰减机理,并可求得被测结构的传递函数、振型、结构动力反应的各种模态参数,并为进行模态分析及为解决减振、隔振等问题提供理论依据。限于篇幅,下文仅对9点的振动信号来进行分析,实际中其它测点结果类似。图4为1号泵正常工作时,标准点的噪声功率谱图。从图4中可看出噪声的前5位的频率为:250、621.09、60.547、357.42、1.9531Hz,相应功率谱幅值如图4所示。

　　图4为9点的振动功率谱图:

　　从图4振动的功率谱图可知其主要成分为250、1.9531、597、125、583.98Hz,综合两图可知主要频率成分都包含250,1.9531Hz,那么噪声是否由振动引起的则须由相干分析来研究。