噪声测试

广义来说，凡人们不欢迎的声音通称为噪声。冷却塔的噪声主要包括风机（含振动）和淋水而产生的两部分。抽风式冷却塔的风机设在塔体上部的风筒内，一般来说是主要噪声源。当风机转动时，叶片间的空气引起压力波动和机械振动而产生噪声，并通过排风口和塔体向四周传播。同时冷却水在下落过程及与塔体底盘的存水撞击中又产生了淋水噪声，其噪声的大小与落水的高度、流量的大小有关。这两股噪声会“污染”周围环境，影响人们的学习、工作和休息。所以，在冷却塔的设计中，应从风机和淋水两方面来控制噪声，使冷却塔产生的噪声降低在尽可能低的范围内。

在声学中，声强、声压、声功率三者的大小都用分贝（dB ）来表示，它是声学中的常用单位，是两个量比值的常用对数。冷却塔的测定属于声压级。因声压变化范围非常大，数量相差很多，用绝对单位表示极不方便，所以，人们把空气中参考声压Pref =2×10-5N／m2（即称“帕”）作为测定声压的零级标准（2×10-5Pa ，此数值是正常人耳对1000 Hz声音所能觉察的声压值，低于此值就不能觉察到了，故把该值作为声压级中的零分贝）。声压级以符号L 表示，其定义为将待测声压有效值与参考声压的比值取常用对数，再乘以20 ，即：

平时人耳所能经受的声压级约140dB ，最高的声压级可高达180dB ，10～20dB 的属于极轻响度；20～40dB 的属于轻响度；80～100dB 属于极响度；100～120dB 属于震耳响度。对居住的安静小区来说，要求白天＜ 55dB ，晚上＜ 50dB 。目前冷却塔的噪声，以离地面1.5m ，距塔1 倍直径（圆形逆流塔）为基准测得的噪声值。标准型塔在68～75dB ；低噪声型塔为60～71dB ；超低噪声55～68dB 。可见，基本上都属于“响的响度”范围之内。

1. 测试仪器及测点布置

（1 ）测试仪器：

丹麦B &K 公司制造的精密声级计，或仿丹麦B &K 公司的国产N D2 型精密声级计。

丹麦B &K 公司制造的倍频程滤波器，或仿丹麦B &K 公司的国产倍频程滤波器（与N D2 型声级计配套）。

丹麦B &K 公司制造的 电容话筒，或仿丹麦B &K 公司的国产 电容话筒（与N D2 型声级计配套）。

N X6 型活塞发声器校正。

测试仪器系统图见图10-11 。

传声器加前置放大器构成传声器单元，传声器单元再加上测量放大器则组成声级计。电容传声器（即电容话筒）是灵敏度和精度较高的声、电换能器，用来检测声音讯号。滤波器是噪声频普分析的核心。在滤波器中配上前、后放大器及检波、表头电路就组成为分析仪器。

（2 ）测点布置： 以机械通风逆流式玻璃钢冷却塔为例，其测点布置如图10-12 所示。可取定6 个测点，第1 点布置在冷却塔风筒出口45°方向，距离为D f （即为风机直径），第2 点至第6点布置在离地面1.5m 高处，距离分别为D（塔体直径）、5m、10m、15m、20m 。当测试横流式冷却塔时，第2 点距离D 的计算式为： ，a 为1／2 （塔顶部长度+塔底部长度），b 为塔宽度。方塔因四条边相等，可采用D =1.13a ，a 为边长。

按上述测点布置，噪声测试时分淋水与不淋水两种情况进行。淋水时测得的为冷却塔的总噪声：不淋水时测得的是风机（含电机）的噪声，两种情况的测试结果都应汇总到记录表中（附表1 ）。

2. 噪声值的修正

在冷却塔噪声测试时，经常会遇到环境噪声（称背景噪声或本底噪声）很大，而背景噪声又以n 个噪声源所组成。这种情况下冷却塔测得噪声是由背景噪声与冷却塔噪声组合成的混合噪声，冷却塔的实际噪声比测得的噪声值要低，故要进行修正。而噪声值的修正要使用到有关噪声的计算公式和曲线，故这里作简要介绍。

（1 ）分贝的“相加”修正

如果一台机器在某点产生的声压级为80dB （分贝），另一台机器为85dB ，那么这点的总声压级是多少分贝，这不是简单的算术相加，而应该用声能量叠加的概念和原理，两个声源在该点产生的总声压P T 应有：

由式（10-25 ）绘制成曲线如图10-13 所示，这里假定L p1 ≥ L p2 ，这样，用图10-13可不经过对数和指数运算便可很方便而快速地查出两个声压级叠加后的总声压级。 如已知一个声压级比另一个声压级高出2.5dB ，即ΔL p =L p1 -L p2 =2.5dB ，则从图10-13 横坐标2.5dB 处向上作垂线与曲线交于一点，该点的纵坐标值为2.0dB ，则得ΔL ′=2.0dB ，即总声压级比第一个声压级高出2.0dB 。

从图10-13 中曲线可以看出：两个声压级相差越大，即ΔL p 越大，则叠加后的总声压级比其中大的一个声压级增加得越小，即ΔL ′越小。如ΔL p =9dB （比上述ΔL p =2.5dB 大7.5dB ），查图10-13 曲线得ΔL ′=0.5dB （比上述ΔL ′=2.0 分贝小1.5分贝）。故当两个声压级相差值达到10dB 以上时，增加值可忽略不计。对于多于两个（即n ＞ 2 ）的声压级叠加，除用式（10-21 ）计算外，也可以利用两个声压级叠加方法求得，就是把其中两个声压级先叠加，将叠加结果与第三个声压级叠加，如此一直叠加到最后一个声压级。为简便起见，常常从其中较大的声压级开始，这样在叠加过程中当叠加声压级大于后面尚未叠加的声压级10dB 以上时，如果未叠加的声压级数目不多，则后面的这些声压级就可略去不计了。

（2 ）分贝的“相减”修正

在冷却塔测试噪声的过程中，常受背景噪声的干扰。如果包括背景噪声在内测得的冷却塔总声压级为L pT ，则冷却塔停止运行时，测得的背景噪声声压级为L pB ，那么如何从这一测试结果中得出冷却塔的真实声压级，这是求L pT 中扣去因L pB 所引起的增加值等于多少，即分贝“相减”修正问题。

由式（10-22 ）可得到被测冷却塔的声压级为：

如果令总声压级L PT 与背景噪声声压级的差值ΔL pB =L pT -L pB ，则总声压级L pT 与被冷却塔声压级L pS 的差值ΔL pS 可从式（10-26 ）中得出：

如L PT =91dB ，L PB =83dB ，则按式（10-26 ）计算得L PS =90.3dB 。如果按式（10-27 ）计算，ΔL PB =L PT -L PB =8dB ，求得ΔL PS =0.7dB ，从而得L PS =L PT -ΔL PS =90.3dB 。

例如：测得某冷却塔的综合总声压级为74dB ，冷却塔停止运行时背景噪声声压级为68dB ，求此冷却塔的实际声压级。

现L pT =74dB ，L pB =68dB 按式（10-27 ）计算为：

所以： L pS =L pT -ΔL pS =74 -1.26 =72.74dB 查图10-14 ，由L pB =74 -68 =6dB ，在图中横坐标6

向上作垂线与曲线交点，得ΔL pS =1.25dB ，则得： L pS =L pT -ΔL pS =72.75dB

如果测试的是多频率复合噪声的声压级，则在测背景噪声和冷却塔噪声时，应分别按各个频率进行测试，对每一频率带声压级逐一加以修正。

冷却塔噪声测试中，基本上均采用分贝“相减”修正法。测得总声压级L pT 值和背景声压级L pB 值后，一般均采用查图10-14 曲线得冷却塔的实际声压级值L pS 。

这里论述的是采用能量叠加的概念和原理，故关于分贝“相加”和“相减”的计算公式和曲线也都适用于声强级和声功率级，不仅局限于声压级。

3. 噪声评价标准

声压随时间变化都是正弦形式的，则这声音是只含有单一频率的纯音。而在冷却塔测试中，噪声都是由许多频率声波组成的复合声。而采用频谱分析后再进行噪声评价很复杂。

目前国内外采用两种评价噪声的标准：一是用A 声级，单位是dB （A ），它测定容易、直观，是目前冷却塔噪声测试中最常用的，都是以A 声级来表明冷却塔噪声的大小。但由于A 声级是所有频率的综合反映，同一个A 声级的两种噪声频谱可以大不相同，因而引起的干扰也就不同。

为此，就采用第二种评价标准—“噪声评价曲线”（或称“噪声评价指数”），图10-15是目前应用比较广泛的国际标准化组织（ISO ）推荐的噪声评价曲线，N 值等于中心频率为1000 Hz 倍频程声压级的分贝数。曲线已考虑到高频噪声比低频噪声对人们的影响严重些的因素，故在同一曲线上的各倍频噪声级，可以认为具有相同程度的干扰。显然，用“噪声评价曲线”进行噪声评定是把某一测点，按图中不同的“倍频程中心频率”测得相应的“倍频程声压级”（dB ）值，然后把测得的各值点到“评价曲线”图上，再把各点连接起来成曲线，来分析和评价该冷却塔的噪声。如按图10215 中倍频中心频率63～8K ，在测点2 测得的声压级（dB ）分别为61、62.5、61、43.5、32、23 ，则绘到“噪声评价曲线”上如虚线所示，则该点的噪声评价符合N60。

4. 噪声测试报告

噪声测试报告包括以下内容：

（1 ）委托单位：写明委托单位全名称。

（2 ）测试对象：写明冷却塔的型号、水量、配用的风机及电机（含电机功率）。

（3 ）测试内容：噪声测试。

（4 ）工况：淋水与不淋水。

（5 ）使用仪器：测试仪器及型号。

（6 ）环境条件：测试当地、 当时的环境噪声，温度湿度，风向风速等。

（7 ）测试地点：

（8 ）测试人员：

（9 ）测试时间：

（10 ）测点布置：附上测点布置图

（11 ）测试仪器系统图：

（12 ）测试记录表：见附表1 ，即“噪声特性测定结果”。并在“倍频程评价曲线上选代表性的测点绘出“倍频程中心频率”与“倍频程声压级”曲线。

（13 ）分析与建议：对测定结果与国内外同类型冷却塔进行比较，作出评价及提出建议。对测试中出现或存在的问题进行分析。

振动测试

早期国内在冷却塔测试中，对振动没有引起重视，没有列入测试项目中，现列为冷却塔测试项目之一，因它关系到冷却塔的动平衡问题及声音的固体传布问题，引起同行们的关注和重视。但对冷却塔的振动与平衡测试，目前还没有一个统一的规范和检验标准，故也还没有一个评定好与差的标准，只是与同类冷却塔进行相对比较而言。

1. 测试仪器

丹麦B &K 公司制造的精密声级计，或仿B &K 公司制造的国产N D 2 型精密声级计，都附有一套测振动的附件，振动测定就用该套附件进行，亦可用ZDS-4 闪光动平衡仪、平秤、橡皮泥进行测定。

2. 测点布置：

因为对冷却塔的振动与平衡测试还没有一个统一的规范和标准，所以在测点布置上也还没有一个统一的要求。一般情况下，对逆流式冷却塔代表性的测点布置如图10-16 所示。在正常情况下，测得的振幅值自上而下逐渐减少。振幅值是以μ （微米）为单位表示的。测点④ 是主要部位，该处振幅（包括水平方向和垂直方向）越小，说明整机运转平稳，振动属于良好状态。

3. 测试报告

委托单位： 测试对象： 测试内容： 工艺条件： 使用仪器： 测试地点： 测试人员： 测试日期： 测点布置：附上测点布置图 测试数据：附上按布置测点测得的数据记录表（表10-3 ）。有必要时进行频普分析。

分析和建议：

对测定结果与同类塔的振动与平衡进行比较，作出适当的评价。对测试中出现的问题进行分析，并提出建议。

关键词:噪声测试 振动测试 测试仪器 冷却塔

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编辑：夏立

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