CC BY
93
УДК 621.436.038.001
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ШУМА ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ
А.Л. Терехов1,0.Н. Емельянов2
1) Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий Россия 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка 2) Кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Российского университета дружбы народов Россия 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
В работе описаны основные результаты исследований, проводимых ООО «ВНИИГАЗ» в рамках решения задачи по созданию малошумных газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Приведены примеры практической реализации разработок института на действующих ГПА. Проанализированы результаты исследований глушителей шума комбинированного типа и показана перспективность их использования при решении задачи снижения шума всасывания и выхлопа ГПА.
В рамках работы по снижению шума на предприятиях транспорта газа ООО «ВНИИГАЗ» проводились исследования, направленные на создание перспективных методов и средств снижения шума газоперекачивающих агрегатов [1].
При этом особое внимание уделялось вопросам снижения себестоимости изготавливаемых изделий, уменьшения их габаритов и повышения долговечности элементов шумоглушения.
Результатами исследований по данному направлению являются:
-методы численного решения задачи шумоглушения в трактах всасывания и выхлопа ГПА со звукопоглощающими элементами произвольной формы;
- методы определения фактических акустических свойств и область применимости элементов шумоглушения с ячеистой облицовкой;
- определенные характер и степень влияния элементов газовоздушного тракта на спектральный состав шумового излучения ГПА;
- изученные зависимости акустических характеристик пластинчатых глушителей от конструктивных параметров элементов глушениня;
- разработанные практические методики расчета и проектирование эффективных глушителей шума и звукоизолирующих ограждений ГПА с газотурбинным приводом;
- разработанная физико-математическая модель для описания и расчета величины звукоизоляции в энергетическом приближении;
- разработанная инженерная методика эффективности средств звукоизоляции и вибропоглощения для трубопроводов;
- разработанные практические рекомендации по применению средств снижения шума и вибрации трубопроводов;
-выполненные численные расчеты типовых моделей интерференционных глушителей шума выхлопа ГПА, на основании которых предложены базовые соотношения для оптимизации его геометрических параметров, позволяющие приступить к конкретному проектированию шумочастотных глушителей выхлопа газоперекачивающих агрегатов.
Результаты внедрены в практику проектирования систем шумоглушения ГПА, что позволило снизить затраты на мероприятия по обеспечению современных норм и стандартов по шуму на действующих и вводимых вновь предприятиях газовой промышленности и прилегающих территориях. Внедрение разработанных новых технических решений при ремонте агрегатов ГПА-Ц-6,3 позволило значительно улучшить (на 12-15 дБ) шумовые характеристики агрегата данного вида на КС «Торжок». Для улучшения условий труда персонала, обслуживающего агрегаты ГТК-10, ГТ-6-750, ГТ-750-6 ВНИИГАЗом разработаны глушители шума всасывания и выхлопа ГПА.
Опытные образцы глушителей шума всасывания и выхлопа агрегатов ГТ-750-6, установлены на компрессорных станциях (КС) КС-15 (пос. Нюксеница) и КС-10 (пос. Сосногорск) ООО «Севергазпром». В результате внедрения глушителей шума
увеличивается допустимое время пребывания в зоне всасывания и выхлопа , а установка глушителей на КС-15 обеспечила выполнение санитарных норм по шуму в помещениях административного корпуса, а также профилактория, находящегося на территории КС и близлежащего жилого поселка.
Одним из способов уменьшения габаритных размеров глушителей всасывания и выхлопа ГПА и как следствие уменьшения их себестоимости является создание малошумных газовоздушных трактов (ГВТ).
Разработанные рекомендации по созданию акустически совершенных ГВТ были использованы при проектировании новых газоперекачивающих агрегатов (газовоздушный тракт ОАО «НПО «Сатурн» агрегат ГПА-4РМ.).
Примером создания новых малошумных агрегатов являются опытные образцы газоперекачивающих агрегатов ГПА-12 «Урал», ГПА-12Р «Урал», ГПА-16РП «Урал». В результате внедрения предложенных ООО «ВНИИГАЗ» мероприятий впервые был создан газоперекачивающий агрегат, отвечающий требованиям санитарных норм по шуму. Реализация предложений ООО «ВНИИГАЗ» в конструкциях средств снижения шума агрегатов ГПА-12 Р «Урал»», ГПА-16РП «Урал», позволила снизить уровни звука на 12-15 дБ в машинном зале компрессорного цеха и на 15-18 дБ на близлежащей к цеху территории в сравнении с существующими аналогами.
Помимо перечисленных выше примеров внедрения разработок ООО «ВНИИГАЗ» по снижению шума при создании новых ГПА рекомендации института использованы в проектах агрегатов ГПА-16 «Нева» , ГПА-6,3 «Нева», разрабатываемых АО «Кировский завод» г. Санкт-Петербург, ГПА-16 «Волга» (разработчик АО «Турбокомпрессор» г. Казань), ГПА-Ц-16С (разработчик АО «СМНПО им. М.В. Фрунзе» г. Сумы). Перечисленные выше агрегаты находятся на стадии изготовления опытных образцов.
Выполненный анализ предложений по совершенствованию систем шумоглушения газовоздушных трактов ГПА показал, что наиболее эффективна разработка устройств шумоглушения комбинированного типа, включающих в себя элементы звукопоглощения и звукоизоляции, размещенные в ГВТ (комбинированные глушителей шума).
Развитие устройств комбинированного шумоглушения до последнего времени сдерживалось отсутствием достаточно точных методов их расчета. На основании разработанной математической модели процесса генерации и распространения звука по ГВТ ГПА может быть определена эффективность таких устройств.
Разработанная методика расчета комбинированного типа хорошо согласуется с результатами экспериментальных исследований проведенных на акустическом стенде ЦКТИ.
Исследования проводились на двух базовых моделях. Первая модель представляет собой размещенный в аэродинамической трубе участок прямого облицованного канала имитирующий элемент пластинчатого глушителя. Исследовалась ячеистая облицовка, механизм которой сочетает в себе эффекты звукопоглощения и отражения звука (т.с. глушитель комбинированного типа).
Элементы с ячеистой структурой звукопоглотителя уже доказали свою перспективность [2], однако, их применение до последнего времени сдерживалось практической неосуществимостью достаточно точного расчета. Использовались модели звукопрозрачные с перфорированными и звукопроницаемыми перегородки между ячейками.
Показано, что может быть получена оптимальная конструкция пространственнонеоднородных глушителей в зависимости от спектра шума требуемыми уровнями его снижения.
По первому варианту комбинированного глушителя были исследованы спектральные характеристики 14 вариантов возможного заполнения ячеек ЗПМ и наличие между ними звуконепроницаемых перегородок.
Результаты экспериментов показали:
- эффективность глушителя увеличивается с увеличением эффективной площади звукопоглощающего материала;
- наличие звуконепроницаемых перегородок между ячейками глушителя приводит к увеличению его эффективности в высокочастотной области (1000-8000 Гц) рассматриваемого спектра;
- использование вместо одного протяженного глушителя (сплошная набивка) модели с разделенной эффективной длиной глушителя на две сравнительно протяженные части (порядка 3-5 калибров) приводит к увеличению его эффективность в области средних частот 1800 Гц-2000 Гц) и некоторой потери эффективности (до 10 дБ) в высокочастотной области спектра;
- глушители данного типа обладают слабой эффективностью в области низких (63-500 Г ц) частот.
Вторая модель -это устройства, представляющие собой синтез камерного и экранного глушителя.
Предполагается, что такого рода устройства могут использоваться для глушения низкочастотного шума выхлопного тракта путем установки в виде насадки на выхлопной трубе.
По второй модели комбинированного глушителя результаты исследований могут быть оценены следующим образом:
- исследуемая конструкция глушителя является эффективным средством снижения низкочастотного шума (сравнение с традиционными пластинчатым глушителями показывает, что эффективность глушителя в области низких частот 60-300 Гц на 30-40 дБ выше).
- наибольшая эффективность данной модели на высоких частотах 6-10 кГц (20-35 дБ) достигается при минимально-возможном (с точки зрения гидравлических потерь, сопротивлении на глушителе) расположении звукоотражающего экрана от входного сечения камеры глушителя. Однако эти уровни следует признать незначительными по сравнению с действием диссипативных глушителей;
- существование эффекта не зависит, вообще говоря от формы поперечного сечения камеры.
Исследованная модель может быть рекомендована в качестве низкочастотного выхлопного глушителя наряду с традиционными абсорбционными глушителями (в том числе и трубчатыми)
Конкретные варианты реализации рассматриваемого устройства могут быть разнообразными и зависят, главным образом, от габаритных и технологических ограничений, а также фактических требований по снижению низкочастотного шума выхлопа ГТУ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Терехов ' А.Л. Исследование и снижение шума на компрессорных станциях магистральных газопроводов. М., ИРЦ Газпром, 2002. 304 с.
2. Справочник по технической акустике: Пер. с нем./Под ред. М.Хекла и Х.А.Мюллера.-JI. Судостроение, 1980-440 с.
UDC 621.436.038.001
PERSPECTIVE METHODS OF NOISE DECREASE AT GAS PUMP MACHINES
A.L. Terekhov*, O.N. Emeljanov
Russia Research Institute of Natural Gas and Gas Technologies Razvilka, 142717 Moscow region, Russia * Department of Industrial Ecology and Safety of Life Peoples’ Friendship University of Russia Miklukho-Maklaya St., 6, 117198, Russia
VNIIGAS research results on creating of low-noise gas pump machines are described. Noise reducing results are analysed and perspective of their use is shown.
