3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время все больше внимания уделяется борь-

бе с шумовым загрязнением окружающей среды, характерным для различных

энергетических систем и комплексов.

Особенно это актуально для энергетических комплексов, которые находятся в

городах. Большинство из них расположены в непосредственной близости от жи-

лых районов. На данных объектах находится большое количество различного обо-

рудования, излучающего шум. Одним из самых массовых и интенсивных источ-

ников шума для окружающего района являются газовоздушные тракты, которые

излучают шум от тягодутьевых машин. Это во многих случаях является причиной

превышения санитарных норм по шуму. Данный вопрос является актуальным в

связи с увеличением энергетических мощностей для обеспечения возрастающих

потребностей в условиях роста численности населения и урбанизации.

Исследованиям по данной тематике посвятили себя многие ученые: Е.Я.

Юдин, А.И. Белов, Н.И. Иванов, Г.Л. Осипов, В.Т Медведев, И.Е. Цукерников,

Л.Р. Яблоник, А.И. Комкин, Г.А. Хорошев, Ю.И. Петров, Л.Беранек, М.Л. Мунь-

ял, Ф.П. Мехель, М. Хекл, Х.А. Мюллер и др.

Снижение шума от энергетического оборудования рассмотрено в работах Ф.Е.

Григорьяна, Е.А. Перцовского, Л.А. Рихтера, В.И. Зинченко, В.Б. Тупова и др.

При этом до настоящего времени многие вопросы остаются недостаточно изу-

ченными.

Целью работы является разработка методов снижения шумового загрязнения

окружающей среды газовоздушными трактами тягодутьевых машин ТЭС.

Методы исследования. Для получения научных результатов в работе приме-

нены расчетные и экспериментальные методы исследования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- показано влияние расположения объектов на территории предприятия и зда-

ний в окружающем районе на уровни звукового давления от газовоздушных трак-

тов тягодутьевых машин, в том числе в 3D моделях с помощью специальной про-

граммы;

- с помощью математического моделирования показано влияние размещения

ступеней пластинчатого глушителя на аэродинамическое сопротивление глуши-

теля и поворота при расположении до или после поворота, а также при одновре-

менном расположении до и после поворота ступеней глушителя;

4

- разработана на основе минимума дисконтированных затрат методика опре-

деления длин многоступенчатых глушителей с разной толщиной пластин.

Достоверность результатов обеспечена применением базовых положений тео-

рии звука, методов статистической обработки полученных результатов, методов

оценки финансово-экономической эффективности инвестиционных проектов, со-

гласованностью полученных результатов с соответствующими теоретическими

представлениями и результатами работ других авторов.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- полученные результаты акустических измерений и расчетов от энергетиче-

ских объектов и газовоздушных трактов тягодутьевых машин могут быть исполь-

зованы при разработке мер по снижению шума от них;

- результаты моделирования позволяют определить место размещения ступе-

ней пластинчатых глушителей в сложных каналах с наименьшим аэродинамиче-

ским сопротивлением;

- разработанная методика позволяет определять длины многоступенчатых

глушителей с разной толщиной пластин для требуемой акустической эффектив-

ности и заданном аэродинамическом сопротивлении с минимальными дисконти-

рованными затратами.

Внедрение результатов. Результаты данной работы использованы при разра-

ботке конструкции глушителей шума газового тракта котлов (БКЗ-320-140ГМ)

№№6,7,8 ТЭЦ-9 – филиала ОАО «Мосэнерго», а также при разработке рекомен-

даций по снижению шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин ОАО

«Новолипецкий металлургический комбинат» (ОАО «НЛМК»).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Зависимость гидравлического сопротивления газовоздушного тракта ТЭС

от расположения ступени пластинчатого глушителя до, после и при одновремен-

ном размещении до и после прямого поворота.

2. Результаты расчетов от энергетических объектов в окружающем районе

при наличии сложной застройки, полученные с помощью современной вычисли-

тельной программы.

3. Метод определения длины многоступенчатых глушителей с разной толщи-

ной пластин для требуемой акустической эффективности и заданном аэродинами-

ческом сопротивлении с минимальными дисконтированными затратами.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложе-

ны на IV Международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность

5

жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов», (г. Тольятти. 2013

г.), на международной научной конференции «Актуальные вопросы строительной

физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологиче-

ская безопасность», посвящённые памяти академика РААСН Осипова Г.Л., (г.

Москва. 2013 г.), на шестнадцатой, семнадцатой, восемнадцатой, девятнадцатой,

двадцатой и двадцать первой Международных научно-технических конференциях

студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г.

Москва, 2010- 2015 гг.), на научном семинаре и заседании кафедры «Инженерная

экология и охрана труда» ФГБОУ ВПО НИУ «МЭИ» в 2013 г. и 2015 г.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в одиннадцати печатных

работах, в том числе три в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, за-

ключения, списка литературы и двух приложений.

Во введении сформулированы основные понятия, цели и задачи диссертаци-

онной работы, приведены внедрение результатов и апробация работы, показаны

научная новизна и практическая значимость работы, дано краткое описание дис-

сертации.

В первой главе диссертационной работы показана актуальность исследова-

ний по снижению шума от объектов энергетики и промышленности на примере

обзора отчетов и докладов наиболее крупных компаний в данных областях. Про-

веден обзор законодательства Российской федерации, который показывает боль-

шое внимание государства к проблеме превышения санитарных норм по шуму на

жизнедеятельность человека и окружающую среду и мерах, принимаемых для его

снижения.

Проведен обзор наиболее интенсивных источников шума ТЭС. Показано,

что одними из интенсивных постоянных источников шума для окружающего рай-

она являются газовоздушные тракты, из которых излучается шум от тягодутьевых

машин. Особенно сильный шум излучается из газовоздушных трактов осевых тя-

годутьевых машин. Приведены результаты оригинальных измерений около раз-

личных газовоздушных трактов тягодутьевых машин. Показано, что уровни шу-

ма от газовоздушных тактов тягодутьевых машин на производственных местах,

рабочих зонах и в окружающем районе зависят от многих факторов. Обоснованы

основные направления диссертационной работы.

Во второй главе приводятся расчеты уровней звукового давления от шума,

излучаемого газовоздушными трактами ТДМ на производственных зонах и окру-

6

жающем районе в зависимости от влияния рельефа местности, состояние поверх-

ности, а главное – расположения промышленных и жилых зданий по пути распро-

странения шума. Учет всех этих факторов возможен при использовании специа-

лизированных программ.

Проведенный обзор программных продуктов позволяет использовать про-

грамму Predictor (разработка голландско-немецкой фирмы Softnoise) для таких

видов расчетов, в том числе в трехмерном (3D) изображении зданий и сооруже-

ний на территории ТЭС и окружающего района.

В этой программе осуществляются расчеты в соответствии с международным

стандартом ISO 9613-2:1996, который аналогичен российскому ГОСТ 31295.2-

2005. Расчет проводится по известной формуле:

L = Lw + Dc –A, (1)

где Lw – октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ; Dc – по-

правка, учитывающая направленность источника шума, дБ; А – затухание в ок-

тавной полосе частот при распространении звука от источника шума до расчетной

точки, дБ.

Затухание А рассчитывается по формуле:

A = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc , (2)

где Adiv – затухание из-за геометрической дивергенции, дБ; Aatm – затухание

из-за звукопоглощения атмосферой, дБ; Agr – затухание из-за влияния земли, дБ;

Abar – затухание из-за экранирования, дБ; Amisc – затухание из-за влияния прочих

эффектов, при распространении звука: через листву Afol; в промышленных зонах

Asite;в жилых массивах Ahous.

Проведены акустические расчеты на примере типичной ТЭЦ, характерной

для городов. Для выполнения расчета смоделирована станция с двумя котлами

ТГМ-84 и тремя котлами БКЗ-320-140ГМ. На станции имеются паровые турбины

ПТ-60/75-130/22, ПТ-70/80-130/13, ПТ-80/100-130/13. Подачу воздуха к котлам

осуществляют четыре дутьевых вентиляторов ВДН-24 и шесть ВДН-20. Эвакуа-

ция дымовых газов осуществляется четырьмя дымососами Д-21,5х2, четырьмя

дымососами ДН-21,5х2У и двумя ДН-24х2-0,62. При этом учитывалось, что шум

от тягодутьевых машин излучается как от корпуса и от воздухозаборов дутьевых

вентиляторов, так и от срезов дымовых труб дымососами. При расчете учитывал-

ся шум от шести трансформаторов, ГРП, двух градирен, а также других источни-

ков. Всего при проведении акустического расчета учтено 14 постоянных источни-

ков шума ТЭС. Выполненные расчеты позволили выявить изменение уровней

7

шума от различного оборудования, в зависимости от его мощности и количества,

расположения на территории ТЭС, жилой застройки в окружающей производст-

венной и селитебной территориях. Показано изменение уровней шума по высоте

различных производственных и жилых зданий.

На рис.1 приведены примеры визуализация результатов акустических расче-

тов при работе одного котла (рис.1 а) и при работе пяти котлов (рис.1 б). Особен-

ностью этих расчетов является наличие очень большого количества постоянных

источников шума, вклад которых в формование общего фона для территорий

предприятия и окружающего района может сильно отличаться. Показано, что

шум, излучаемый газовоздушными трактами тягодутьевых машин, является наи-

более интенсивным источником шума ТЭЦ.

а

б

Рис.1. Визуализация уровней звука в окружающем районе при различных режи-

мах работы ТЭС для следующих случаев: а — в работе один котел; б — в работе

все котлы.

Визуализированные акустические расчеты от оборудования ТЭЦ позволяют

определить зоны и территории, где имеет место превышение санитарных норм,

необходимость мер по охране труда для территории ТЭС, так и меры по шумо-

глушению как на производственной территории, так и в окружающем районе.

8

Проведенное сравнение натурных и расчетных данных по данной программе

показывает удовлетворительную сходимость. Расхождение натурных и расчетных

данных не превышает ±3 дБ.

Третья глава посвящена разработке эффективных шумоглушителей, позво-

ляющих обеспечить требуемое снижение уровня шума с минимальным аэродина-

мическим сопротивлением в сложных каналах с поворотами. Конструкции аб-

сорбционных (диссипативных) глушителей, которые широко используются, в том

числе в энергетике, отличаются размещением звукопоглощающего материала по

сечению канала, который защищается от выдувания перфорированных листом и

стеклотканью. Установка таких шумоглушителей связана с увеличением аэроди-

намического сопротивления, которое определяет дополнительные затраты на соб-

ственные нужды, а также необходимостью принятия решений по изменению про-

ходного сечения канала. Особенно это важно для больших каналов, где происхо-

дит транспортировка больших объемов газов. Поэтому уменьшение аэродинами-

ческого сопротивления является важной задачей при использовании того или ино-

го глушителя. Известно, что элементы газовоздушных трактов могут оказывать

взаимное влияние на суммарное аэродинамическое сопротивление канала. В на-

стоящее время апробированные методики не позволяют определить аэродинами-

ческое сопротивление пластинчатых глушителей и поворотов с учетом их взаимо-

влияния. Физическое моделирование для больших каналов выполнить затрудни-

тельно.

Поэтому целесообразно использовать для расчета аэродинамических со-

противлений специальные пакеты программ, таких как Flow Vision, Star-CD,

Fluent и ANSYS CFX.

В данной работе для определения значения коэффициента сопротивления

при различном расположении ступеней глушителя в канале с прямым поворотом

использована программа Flow Simulation программного комплекса SolidWorks.

В этой программе течение потока в каналах выражается уравнениями На-

вье-Стокса, записанными для турбулентных течений в форме Рейнольдса и опи-

сывающих в нестационарной постановке законы сохранения массы, импульса и

энергии движущейся среды. Для замыкания системы уравнений применяются со-

отношения энергии турбулентности и её диссипации с использованием k – ε мо-

дели турбулентности. Кроме полного давления внутри канала, программа рассчи-

тывает скорости и траектории движения среды.

9

Проведена верификация программы для поворотов с известными коэффи-

циентами аэродинамического сопротивления. Результаты расчетов по верифика-

ции программы показали, что с увеличением числа расчетных ячеек разница меж-

ду значениями коэффициентов сопротивлений, полученных по результатам мате-

матического моделирования и известными справочными данными, уменьшается.

При сетке с количеством ячеек 10 млн. отклонение составляет 8,1%. Увеличение

количества расчетных точек значительно увеличивает время расчетов. В резуль-

тате верификации данных получаем, что сетка с количеством 10 млн. ячеек явля-

ется достаточной для выполнения дальнейших расчетов и моделирования.

Программа Flow Simulation с построенным необходимым количеством ячеек,

использовалась для расчета коэффициента сопротивления участка с прямым по-

воротом и глушителем шума пластинчатого типа, ступень которого была распо-

ложена на разных расстояниях до и после поворота. Кроме этого исследовался ва-

риант, когда ступени пластинчатого глушителя размещались одновременно до и

после поворота.

Изменение коэффициента сопротивления участка в зависимости от располо-

жения ступени до, после и одновременно до и после прямого поворота показано

на рис. 2.

Из рис. 2 видно, что минимальный коэффициент аэродинамического сопро-

тивления участка с глушителем и прямым поворотом находится при размещении:

глушителя после поворота на расстоянии l=(0,1—1) D; глушителя до поворота на

расстоянии больше l=1,5 D; при одновременном размещении ступеней глушителя

до и после поворота на расстоянии l= (0,1—0,8) D, где D=4S/П- гидравлический

диаметр, м, S- площадь проходного сечения канала, м2, П- периметр канала, м.

Коэффициент сопротивления участка при размещении одной ступени пла-

стинчатого глушителя после поворота меньше, чем до поворота при расстояниях

меньше 1 калибра (гидравлического диаметра) до него. Отношение суммарных

коэффициентов сопротивления участков при расположении глушителя до и после

поворота для одинаковых расстояний составляют 1,25. Результаты математиче-

ского моделирования показывают, что при расположении глушителя после пово-

рота на расстоянии l=(0,1—1) D имеет место минимум коэффициента сопротив-

ления. Отношение между минимальным и максимальным значением для этого

участка составляет 1,16.

При расположении глушителя до поворота коэффициент сопротивления уча-

стка увеличивается при уменьшении расстоянии от глушителя до поворота, начи-

10

ная с 0,4D. При расположении глушителя на расстоянии больше l=1,5 D до пово-

рота изменение суммарного коэффициента сопротивления участка отсутствует.

Полученные результаты объясняются тем, что основное аэродинамическое

сопротивление участка обусловлено отрывом потока с внутренней кромки прямо-

го поворота.

При расположении глушителя после поворота происходит уменьшение вы-

шеуказанного эффекта и соответственно уменьшается коэффициент местного со-

противления, а, следовательно, и аэродинамическое сопротивление всего участка.

При увеличении расстояния от прямого поворота до глушителя данный эффект

минимизируется.

Математическое моделирование проводилось и для более сложных каналов с

несколькими поворотами и несколькими ступенями пластинчатого глушителя с

разной толщиной пластин. Результаты расчетов приведены на рис.3-4. Первая сту-

пень глушителя состоит из 4-х пластин толщиной 400 мм и длиной 1500 мм, раз-

мещенных равномерно в газоходе размерами 2300х5500 мм. Расстояние между

пластинами составляет 975 мм, расстояние между крайними пластинами и стен-

кой газохода – 488 мм. При таком размещении пластин относительное проходное

сечение составляет 71%. Вторая после прямого поворота по ходу газа ступень

глушителя состоит из 8-ми пластин толщиной 200 мм и длиной 3000 мм, разме-

щенных равномерно в газоходе размерами 2300х5500 мм.

На рис.3 приведены результаты математического моделирования полного

давления среды внутри канала при минимальном расстоянии от ступеней глуши-

теля до поворота (а) и при расстоянии 1,5 м от каждой из ступеней (б). Видно, что

полное давление среды в случае (а) несколько выше, чем в случае (б). В случае (б)

происходит более равномерное снижение полного давления среды, особенно хо-

рошо это видно после первой ступени глушителя, где в случае (а) преобладают

зоны повышенного давления.

На рис.4 даны результаты математического моделирования скорости среды

внутри газового тракта при минимальном расстоянии от ступеней глушителя до

поворота (а) и при расстоянии 1,5 м от каждой из ступеней (б).

11

Рис.2. Изменение коэффициента аэродинамического сопротивления участка в за-

висимости от местоположения ступеней глушителя

относительно прямого поворота

а

Рекомендуемое ме-сто расположения ступени глушителя

Расположе-ние ступени глушителя не влияет на ко-эффициент местного со-противления

12

б

Рис.3. Результаты математического моделирования полного давления среды внут-

ри канала при минимальном расстоянии от ступеней глушителя до поворота (а) и

при расстоянии 1,5 м от каждой из ступеней (б)

а

13

б

Рис.4. Результаты математического моделирования скорости среды внутри канала

при минимальном расстоянии от ступеней глушителя до поворота (а)

и при расстоянии 1,5 м от каждой из ступеней (б)

В четвертой главе дан анализ наиболее распространенных методов технико-

экономического определения конструкции глушителя и обосновывается примене-

ние метода минимума дисконтированных затрат для определения длин ступеней

пластинчатых глушителей с разной толщиной пластин.

Для этого используется известное условие, при котором будет минимум сум-

марных дисконтированных затрат Зд, руб, на многоступенчатый глушитель:

nccc ...21 , (3)

где сn = dЗn/dLn прирост дисконтированных затрат на единицу снижения

шума источника n. Учитывается, что суммарные дисконтированные затраты Зд в

общем виде определяются по известной формуле:

рT

t

tамглд EИИKЗ

0

)1)(( , (4)

где Kгл — капитальные вложения в мероприятия в год t, руб; И — издержки

без учета амортизации в год t, руб.; Иам — амортизационные отчисления в год t,

руб.; E — ставка дисконтирования; Tр — расчетный период, годы.

Капитальные затраты на диссипативный пластинчатый глушитель, как прави-

ло, имеют разовый характер и могут быть представлены, как:

удiгл LlkК , (5)

14

где l –длина глушителя, м; ΔLудi– удельная эффективность глушителя для i-ой

среднегеометрической частоты, дБ/м; k– удельная стоимость снижения погонным

метром глушителя, руб/дБ.

Рассмотрим многоступенчатый глушитель, когда гидравлическое сопротив-

ление ступеней равно Н1=Н2=…= Нi.

В общем виде соотношение длин пластин многоступенчатого глушителя:

j

inудn

jудj

n lLk

Lkl i

, (6)

где j=1…m, а n Є [1…m] – номера ступени глушителя; i- номер среднегеомет-

рической частоты.

Отношение длин многоступенчатого глушителя может быть представлено че-

рез величину требуемого снижения уровня шума, учитывая, что:

m

jjудjiтр lLL

i1

, (7)

Подставляя (7) в (6) получаем:

)(

1

m

j j

nудn

iтр

n

k

kL

Ll

i

, (8)

Для двухступенчатого глушителя формула (8) примет вид:

211

221 l

Lk

Lkl

iуд

уд i

, (9)

а (6) преобразуется к виду:

)1(

2

11

1

k

kL

Ll

iуд

iтр

, (10)

Из (6) видно, что длины ступеней зависят от отношений удельных стоимостей

снижения шума на 1 дБ (n

j

k

k) и отношений удельных акустических эффективно-

стей (iудn

удj

L

Li

). Чем больше эти отношения, тем ступень длиннее.

Видно, что длина ступени глушителя также зависит от требуемого снижения

шума и чем это значение больше, тем ступень глушителя длиннее.

15

Выполнены расчеты для отношения удельных стоимостей снижения шума на

1 дБ (n

j

k

k) для наиболее часто встречающихся сочетаний пластин: 100 мм и 200

мм, 200 мм и 400 мм, 100 мм и 400 мм. Проходное сечение каждой ступени глу-

шителя одинаковое.

Определены отношения удельных стоимостей снижения шума (дБ) на погон-

ный метр для ступени с пластинами 400 мм (k1) к ступени с пластинами 200 мм

(k2), учитывая, что удельная стоимость снижения шума дБ на погонный метр для

ступени с пластинами 200 мм (k2):

к22 n кkk , (11)

где kк2– стоимость кассеты толщиной 200 мм и длиной 1 м, руб/м; nк – коли-

чество кассет толщиной 200 мм в ступени глушителя длиной 1 м.

В этом случае удельная стоимость одного погонного метра глушителя k1 с

толщиной пластин 400 мм будет:

211к

к

nkk , (12)

где kк1 — стоимость одной кассеты толщиной 400 мм, которая равна стоимо-

сти двух кассет по 200 мм за вычетом стоимости двух боковых перфорированных

листов kл_п :

плкк kkk _21 22 , (13)

Отношение стоимости одного погонного метра глушителя с пластинами тол-

щиной 400 мм по сравнению со стоимостью одного погонного метра глушителя с

пластинами толщиной 200 мм будет:

2

_

2

1 1к

пл

k

k

k

k , (14)

Показано, что изготовление одного погонного метра ступени с пластинами

толщиной 400 мм меньше по стоимости одного погонного метра ступени глуши-

теля с толщиной пластин 200 мм, что объясняется как меньшим количеством кас-

сет толщиной 400 мм, так и экономией на перфорированных листах закрывающих

боковую стенку кассеты. При этом стоимость одной кассеты толщиной 400 мм

больше стоимости кассеты 200 мм. По данным заводов-изготовителей определяем

стоимость бокового перфорированного листа, и кассеты толщиной 200 мм разме-

рами 1000х1000 мм. Получаем значение отношения 78.02

1 k

k. Инфляция, безус-

16

ловно, изменяет стоимость пластин и металлических перфорированных листов.

Но если считать, что это изменение будет пропорциональным для разных толщин

пластин, то отношение их стоимостей будет приблизительно одинаковым во вре-

мени. Важно отметить, что отношение стоимостей погонных метров глушителей

не зависит от сечения канала, в котором устанавливаются глушители.

Аналогично найдём отношение стоимостей одного погонного метра ступени

глушителя для других сочетаний кассет.

Отношение стоимостей одного погонного метра глушителя с пластинами

толщиной 200 мм k2 по сравнению со стоимостью одного погонного метра глуши-

теля с пластинами толщиной 100 мм k3:

78.013

_

3

2 к

пл

k

k

k

k, (15)

Отношение стоимостей одного погонного метра глушителя с пластинами

толщиной 400 мм по сравнению с одним погонным метром глушителя с пласти-

нами толщиной 100 мм:

61.02

31

3

_

3

1

к

пл

k

k

k

k, (16)

Полученные отношения стоимостей одного погонного метра с пластинами

разной толщины можно использовать для относительного сравнения различных

вариантов и определения длин пластинчатых глушителей при разработке реко-

мендаций для снижения шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин.

В пятой главе представлены результаты внедрения мероприятий по сниже-

нию шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин. Полученные в третьей

главе результаты по расположению ступеней глушителя до и после поворота и

разработанный в четвертой главе метод по определению длин двухступенчатого

глушителя с разной толщиной пластин были применены для энергетических кот-

лов эк. №№ 6,7,8 ТЭЦ-9 - филиал ОАО «Мосэнерго» в рамках договора

№15205/МЭИ 2159120 «Разработка рабочей документации для глушителей шума

на энергоблоках №№6, 7, 8 и на пиковой водогрейной котельной ТЭЦ-9 – филиа-

ла ОАО «Мосэнерго» между ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» и ООО «ПРО ГРЭС» от

15 октября 2012 г.

Общий вид глушителя шума показан на рис.5. Сравнение акустической

эффективности глушителя газового тракта котла БКЗ-320-140ГМ с величиной

требуемого снижения уровня шума приведено на рис.6. Акустическая

17

эффективность двухступенчатых глушителей изменяется от 5,7 дБ на

среднегеометрической частоте 63 Гц до 16,0 дБ на среднегеометрической частоте

1000 Гц. Требуемое снижение уровней звукового давления, заданное техническим

заданием, для указанных среднегеометрических частот составляет 1 и 14 дБ

соответственно. Таким образом, акустическая эффективность глушителей выше

требуемых значений, определённых техническим заданием для всех

среднегеометрических частот.

Аэродинамическое сопротивление глушителя с учётом поправки на полную

нагрузку котла составляет 3,51 мм.вод.ст. (примерно 34 Па), что значительно

меньше допустимого аэродинамического сопротивления, равного по условиям

технического задания 24,5 мм.вод.ст. (примерно 240 Па).

Рис.5. Общий вид двухступенчатого глушителя шума для газоходов котлов типа

БКЗ-320-140ГМ: 1– первая ступень с пластинами толщиной 400 мм; 2 –вторая

ступень с пластинами толщиной 200 мм; 3 –перфорированный металлический

лист; 4 – обтекатель; 5 – дверь для осмотра; 6 - точки акустических измерений

через штуцера

6

18

Рис.6. Сравнение акустической эффективности глушителя газового тракта котла

БКЗ-320-140ГМ с величиной требуемого снижения уровня шума:1 – снижение

уровня звуковой мощности (УЗМ) в глушителе шума; 2 – требуемое снижение

УЗМ

Результаты диссертационной работы были также использованы в рамках до-

говора № 2068140 между ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» и ОАО «НЛМК» (г. Ли-

пецк) в рекомендациях по снижению шума газовоздушных трактов тягодутьевых

машин, а именно:

1. от среза трубы ферросплавного цеха;

2. от среза трубы доменного цеха №2 ДП №6.;

3. от среза трубы доменного цеха №1;

4. от среза трубы доменного цеха №2;

5. от воздухозаборов дутьевых вентиляторов аглоцеха №2.

В 2014 г. рекомендации по снижению шума газовых и воздушных трактов тя-

годутьевых машин на ОАО «НЛМК» были приняты Заказчиком.

Разработанные в диссертационной работе подходы для выполнения и разме-

щения в сложных каналах глушителей могут применяться для различных газовоз-

душных трактов тягодутьевых машин.

ВЫВОДЫ

1. Показана актуальность разработки методов снижения шумового загрязнения окружающей среды энергетическим оборудованием ТЭС, в том числе от газо-воздухопроводов тягодутьевых машин с целью повышения безопасности жиз-недеятельности человека. Показано, что наиболее распространенными источ-никами постоянного шума на ТЭС являются газовоздушные тракты тягодутье-вых машин.

1

2

19

2. Проведенные визуализированные акустические расчеты в 3D, на примере ти-пичной ТЭЦ, показали влияние расположения: построек и промышленных зда-ний, дымовых труб, жилых домов, а также их высот на уровни звукового дав-ления для производственных зон и селитебной территории. Это позволяет оп-ределить необходимость мер как по охране труда для территории ТЭС, так и по снижению шума в окружающем районе.

3. Показано, что минимальный коэффициент аэродинамического сопротивления участка с глушителем и прямым поворотом находится при размещении: глуши-теля после поворота на расстоянии l=(0,1—1) D; глушителя до поворота на рас-стоянии больше l=1,5 D; при одновременном размещении ступеней глушителя до и после поворота на расстоянии l= (0,1—0,8) D, где D=4S/П- гидравлический диаметр, м, S- площадь проходного сечения канала, м2, П- периметр канала, м.

4. Разработан метод определения длин многоступенчатых пластинчатых глушите-лей, с разной толщиной пластин, устанавливаемых в газовоздушных трактах ТЭС на основе минимума дисконтированных затрат.

5. Получено соотношение для определения длин многоступенчатых глушителей с разной толщиной пластин на основе метода обеспечения минимума дисконти-рованных затрат при достижении необходимой акустической эффективности и допустимом аэродинамическом сопротивлении глушителя. Отношение стоимо-стей одного погонного метра глушителя с пластинами толщиной 200 мм k2 по сравнению со стоимостью одного погонного метра глушителя с пластинами

толщиной 100 мм k3: 78.01

3

_

3

2 к

пл

k

k

k

k

Отношение стоимостей одного погонного метра глушителя с пластинами

толщиной 400 мм по сравнению с одним погонным метром глушителя с пласти-

нами толщиной 100 мм: 61.0

2

31

3

_

3

1

к

пл

k

k

k

k

Показано влияние стоимости погонного метра глушителя, величины тре-

буемого снижения и удельной акустической эффективности в зависимости от среднегеометрической частоты на длину каждой ступени глушителя. 6. Разработанные в диссертационной работе новые подходы были реализованы в рекомендациях по снижению шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин: при разработке двухступенчатых пластинчатых глушителей для трёх

газовых трактов после котлов типа БКЗ-320-140ГМ №№6,7,8 ТЭЦ-9 филиала ОАО «Мосэнерго». Высокие технические характеристики разработки подтверждаются актом внедрения;

при разработке глушителей газовоздушных трактов на ОАО «НЛМК», а именно: от среза трубы ферросплавного цеха, от среза трубы доменного цеха №2, от среза трубы доменного цеха №1, от среза трубы доменного цеха №2,

20

от воздухозаборов дутьевых вентиляторов аглоцеха №2. Разработанные рекомендации были приняты заказчиком для использования в 2014 г.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях: 1. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Определение длин многоступенчатых глу-

шителей с разной толщиной пластин //Теплоэнергетика. №3, 2014. С.66-69. 2. Медведев В.Т., Тупов В.Б., Тараторин А.А., Тупов Б.В. Визуализация

шумового загрязнения от ТЭС // Электрические станции. №3. 2014. С. 29-32. 3. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Многоступенчатые глушители шума газовых

трактов с улучшенными технико-экономическими характеристиками //Электрические станции. №8, 2014 .С.31-32.

4. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Результаты аэродинамического моделирования глушителей шума для больших энергетических газовоздухопроводов // Сборник трудов IV Международного экологического конгресса «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов», г. Тольятти. 2013.С.253-258.

5. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Особенности использования современных про-грамм для расчета аэродинамических характеристик глушителей // Материалы международной научной конференции «Актуальные вопросы строительной физи-ки. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность», посвящённые памяти академика РААСН Осипова Г.Л., Москва. 2013.С.15.

6. Тупов Б. В., Семин С.А. Сравнительный анализ методик расчета уровней звукового давления // Шестнадцатая международная научно-техническая конфе-ренция студентов и аспирантов. Том 3. 2010. С.137-138.

7. Тупов Б. В., Семин С.А. Шумовое воздействие энергетических объектов с турбинами типа ПТ на окружающий район // Семнадцатая международная науч-но-техническая конференция студентов и аспирантов. Том 3. 2011. С. 143-144.

8. Tupov B.V., Semin S.F., Paterson E. Error estimation of sound power level de-termination in exhaust systems with monopole/quadrupole noise sources // Восемна-дцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Том 4. 2012. С. 124-125.

9. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Расчет уровня шума от комплекса источников ТЭЦ// Девятнадцатая Международная научно-техническая конференция студен-тов и аспирантов:— В 4 т.М.: Издательский дом МЭИ.2013. С.88.

10. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Сравнение способов определения акустической эффективности шумоглушителей газовых трактов ТЭС // Двадцатая Международ-ная научно-техническая конференция студентов и аспирантов:— В 4 т.М.: Изда-тельский дом МЭИ. 2014 . С.87.

11. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Определение местоположения глушителя шума в сложных газовоздухопроводах котлов, соответствующего минимальному аэроди-намическому сопротивлению//Двадцать первая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов:— В 4 т. М.: Издательский дом МЭИ. 2015. Т. 4. С.20.