CC BY
18
УДК 628.517
Хакимуллин Б.Р. студент
кафедра ПТЭ, институт теплоэнергетики
Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедры ПЭС
ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
В статье рассматриваются шумовые характеристики газотурбинных установок. Характер возникновения звукового давления в элементах газовой турбины.
Ключевые слова: газотурбинная установка, шум, звуковое давление, энергетическое оборудование.
Hakimullin B.R.
Zainullin R.R.
NOISE CHARACTERISTICS OF GAS-TURBINE INSTALLATIONS
In article noise characteristics of gas-turbine installations are considered. Nature of emergence of soundpressure in elements of the gas turbine.
Keywords: gas-turbine installation, noise, sound pressure, power equipment.
Из энергетического оборудования тепловых электрических станций (ТЭС) газотурбинные установки являются одними из самых мощных источников постоянного шума, воздействующего на окружающую среду. Газотурбинные установки (ГТУ) в основном используются для покрытия максимума нагрузки в электрических системах, широко применяются они на газоперекачивающих станциях. Возможность быстрого монтажа, возросшая экономичность этих установок, малые размеры оборудования делает предпочтительным использование ГТУ для покрытия не только пиковой нагрузки. Возможность широкого внедрения ГТУ будет определяться во многом шумовыми характеристиками оборудования, его шумовым влиянием на окружающий район [1].
Для окружающей среды сильными источниками шума от ГТУ являются всасывающие и выхлопные тракты, а в некоторых случаях -корпуса генераторов и турбомашин. Влияние шума от корпуса агрегата определяется звукоизолирующими свойствами помещения, где он установлен, и обычно невелико. Основной источник шума ГТУ -компрессор, создающий сильный «аэродинамический» шум, который распространяется по системе всасывания через воздухозаборную камеру в атмосферу. Шум системы всасывания ГТУ обусловлен переменными аэродинамическими силами взаимодействия турбулизированного воздуха от ротора и статора компрессора, а также явлениями неустойчивости турбулентного потока. В спектре этого шума имеются тональные
составляющие, характерные для вихревого и сиренного шумов. Основная частота вихревого шума для газотурбинных установок (50-160 Гц) пропорциональна частоте вращения ротора турбины. Наиболее интенсивные тональные составляющие приходятся на частоты сиренного шума, которые равны произведению числа лопаток ротора на частоту вращения. Для газовых турбин частота сиренного шума лежит в пределах 1000-5000 Гц [2].
Общая звуковая мощность шума, излучаемого через систему всасывания ГТУ, зависит от многих факторов: массового расхода воздуха через компрессор, адиабатного напора, наружного диаметра рабочего колеса первой ступени компрессора, адиабатного КПД компрессора.
В табл. 1 приведены уровни звуковой мощности шума в системе всасывания воздуха энергетических ГТУ отечественного производства и фирмы «Фиат-Вестингауз» [3].
Таблица 1
Уровни звуковой мощности, дБ, шума, излучаемого, из систем
воздухозабора ГТУ
ГТУ Среднегеометрическая частота, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
ГТУ-15 (фирма «Фиат-Вестингауз» 120 121 122 122 126 127 140 131
ГТУ-31 130 128 127 125 130 144 142 141
ГТУ-35 (ХТГЗ) 125 124 124 126 131 144 146 130
ГТ-100 (ЛМЗ) 130 129 131 135 150 146 141 135
Уровень звука от шума компрессора ГТУ мощностью 100 МВт, излучаемого через воздухозабор без глушителей, составляет 110 дБА на расстоянии 120 м от него. Поэтому на воздухозаборе ГТУ всегда устанавливают глушитель. Система шумоглушения входного тракта ГТУ должна обеспечивать снижение уровня звука до 80 дБ, на расстоянии 1 м от плоскости воздухозабора [4].
Шум, излучаемый выхлопным трактом ГТУ, вызван процессом горения, высокой скоростью прохождения газов через проточную часть турбины и турбулентностью газового потока. Уровень шума от дымовой трубы ГТУ меньше, чем уровень шума от системы воздухозабора. Например, уровень звука от дымовой трубы ГТУ мощностью 100 МВт без системы шумоглушения на расстоянии 120 м от нее составляет 84 дБА. Максимальные уровни шума приходятся на высокие (4000-8000 Гц) и низкие (31-125 Гц) частоты. Шум, излучаемый на низких частотах, наиболее трудно устраним, и может вызывать вибрацию в близкорасположенных зданиях [5].
Выхлопные газы после ГТУ могут направляться для утилизации их теплоты в котел или специальный теплообменник, которые можно рассматривать как устройства, дополнительно снижающие шум. Следует
иметь в виду, что при неблагоприятных сочетаниях конструктивных параметров в теплообменниках утилизаторов могут возникнуть сильные колебания, в некоторых случаях вызывающие даже их разрушение.
Средний уровень, звука на расстоянии 1 м от поверхности газовых турбин составляет (95±5) дБА, что превышает допустимые нормы для рабочих мест. Нормальная эксплуатация газовых турбин обеспечивается установкой на них кожуха.
Особенность снижения шума в энергетике состоит в том, что здесь необходимо принимать комплекс мер по уменьшению шума от разного типа оборудования. В настоящее время идут работы по промышленному использованию глушителей активного типа для снижения шума энергетических газовоздухопроводов. Известны работы датских, английских и американских ученых по использованию системы активного подавления шума в энергетике. С помощью динамиков громкоговорителя создаются волны в противофазе с шумом источника, амплитуды которых при наложении становятся равными нулю. Это достигается с помощью процессора, который получает сигналы от микрофонов и генерирует вторичные звуковые сигналы через громкоговоритель. Глушитель активного типа не создает дополнительного сопротивления и может снижать шум в запыленном и агрессивном потоке газов. Недостатком является высокая стоимость оборудования, необходимого для активного глушения.
Использованные источники:
1.Гафуров А.М., Усков Д.А., Шубина А.С. Энергетическая установка на базе ГТУ НК-37 с двумя теплоутилизирующими рабочими контурами. // Энергетика Татарстана. - 2012. - № 3. - С. 35-41.
2.Шум газотурбинных установок - Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://leg.co.ua/arhiv/generaciya/raschet-i-proektirovanie-glushiteley-shuma-energoustanovok-6.html.
3.Тупов В.Б. Снижение шумового воздействия от оборудования в энергетике. - М.: 2004. - 285 с.
4.Чугунков Д.В. Особенности снижения шума выброса пара на объектах энергетики. [Электронный ресурс] / Режим доступа: reg.onlinereg.ru/documents/240/abstracts/010000055d/preview.doc. 5.Защита от шума и ультразвука. Методы борьбы с шумом. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://ohrana-bgd.narod.ru/mashin/mashin_044_1.html.
