一种降噪吸声层的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种降噪吸声层，吸声层包括龙骨和吸声构件，构件包括由噪声源向墙壁方向依次设置的微穿孔板2、无纺布3、双组分纤维毡1和背板4。该降噪吸声层的吸声原理耦合了双组分阻性吸声与双层共振吸声的作用，有效吸收变电站变压器和高压电抗器低频噪声，达到降低变电站厂界及站外敏感点的目的。
【专利说明】一种降噪吸声层
【技术领域】
[0001] 本发明涉及阻尼噪声领域，具体讲涉及一种降噪吸声层。
【背景技术】
[0002] 变电站是重要的电力场所，随着城市化进程的加快，土地资源日趋紧张，城市的不 断扩大和城区电网改造的需求，一些变电站须建在商业区和居民区。因为噪声不但污染环 境，危害人类身体健康，变压器的噪声还影响设备正常运行和变电站的占地面积的大小，因 此需要降低变压器噪声。
[0003] 噪声对人的危害很大，长期处于噪声影响下的人往往会出现如下症状：一是影响 听力。二是影响学习工作，干扰睡眠。三是影响心血管功能和内分泌系统。这主要表现在 心跳过快、心律不齐、血压过高等。四是危害中枢神经系统。人们长期处于噪声环境中会出 现头痛、耳痛多梦、记忆力减退、全身乏力等症状。五是影响儿童的智力发展。有报告指出， 在噪声环境下的儿童的智力比在安静环境下的儿童低20%，噪声对胎儿的成长也有影响。
[0004] 虽然变压器噪声并不属于高分贝的强噪声，但其绝大多数情况下产生的低频噪声 会对人体产生慢性损伤，使人烦躁、易怒，有时甚至失去理智，长期受袭扰的话，还可能造成 神经衰弱、失眠等神经系统疾病，如果孕妇长期处于低频噪声中也会影响到腹中胎儿的发 育。环境影响评价专家指出，低频噪声对生理的影响虽然没有高频噪声那么明显，但它可以 直达人的耳骨，使人的交感神经紧张，导致心跳过速、血压升高、内分泌失调等症状。由于低 频噪声主要是通过结构传声的，所以很容易引起人的感觉共鸣。一般而言，人对低频噪声的 忍耐程度相对也较低。正常情况下，30至35分贝一般人还能接受，35分贝以上就会有人明 显感觉到心慌、烦躁等不舒服情况。
[0005] 变电站的主要声源设备是主变压器（主变）和风机，其噪声水平直接决定了变电 站噪声的释放水平。主变的噪声主要是由主变运行时铁芯的磁致伸缩引起，风机运行也会 产生附加噪声。除此以外，变压器本体振动通过底板和墙体向外辐射，引发的结构传声和 二次振动也会提高站界噪声声级。变电站噪声频谱较宽，频率以低频为主，能量主要分布 在50Hz工频以及100HZ、200HZ、400HZ、500Hz的倍频频段上。这类噪声波长大，衰减慢，对 建筑结构的穿透能力强，是变电站降噪工程的重点治理目标。由于某些变电站进排风系统、 墙体和大门设计的不合理，噪声很容易沿着通风管道、或穿透墙体和大门传播到站外。尤其 对于处在噪声传播敏感点附近的居民，他们受到噪声的困扰程度往往数倍于其他位置的居 民。因此，系统的变电站噪声治理工程，往往是针对噪声源、噪声传播途经和噪声敏感点而 展开。
[0006] 吸声、消声、隔声和隔振是治理噪声的几种主要措施，变电站的降噪工程中占着举 足轻重的地位。目前，大多数降噪装置的设计制造，都是基于以上四种降噪理念。例如，针 对噪声声源而设计的b0X-in隔声罩，采取内吸外隔的结构，就是吸声和隔声措施的完美结 合。一般而言，市面上通用的消声、隔声和隔振装置能够满足大多数变电站降噪工程的需 要。但对于吸声材料和装置，由于变电站噪声能量集中在低频频段，常用的矿物质棉、聚氨 酯泡沫等吸声材料难以满足要求。而粉末烧结板、泡沫金属铝等材料的低频吸声效果虽然 较为理想，但材料制造工艺复杂，成本高昂，很难得到大范围推广应用。
[0007] 铝纤维吸声板是一种在变电站噪声治理中应用较广的吸声材料，其质轻、散热性 好、可循环回收利用、绿色环保、耐潮耐久性优良，能够满足多数变电站的服役要求，而且， 通过调整工艺参数就能改变其吸声特性，使之适用于变电站降噪。但单一的铝纤维板的阻 性吸声虽足以处理中低频噪声，但吸声频带较窄，不能兼顾其他噪声能量较高的频段。而微 穿孔板的共振吸声作用，能够针对某一特定频段达到高效吸声效果。将铝纤维板与微穿孔 板相结合，形成阻性与共振复合吸声体系，就能克服这一技术短板。
【发明内容】
[0008] 为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种降噪吸声层，包括共振吸声 构件组成的六面体，六面体与基面垂直的面为龙骨，六面体的与基面平行的面为共振吸声 构件，共振吸声构件包括由噪声源向墙壁方向依次设置的铝板2、无纺布3、双组分纤维毡1 和背板4。经仿真模拟分析及试验室效果验证，该发明可以有效吸收变电站变压器和高压电 抗器低频噪声，达到降低变电站厂界及站外敏感点的目的。
[0009] 为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：
[0010] -种降噪吸声层，吸声层包括龙骨和吸声构件，构件包括由噪声源向墙壁方向依 次设置的微穿孔板2、无纺布3、双组分纤维毡1和背板4。
[0011] 进一步的，吸声构件与基面间形成20mm?180mm厚度的空气层。
[0012] 进一步的，吸声构件与基面间形成40mm?80mm厚度的空气层。
[0013] 进一步的，微穿孔板2、双组分纤维毡1和背板4的与墙面平行面的长度和宽度 分别相等，无纺布3与墙面平行面的长度和宽度均为微穿孔板2的长度和宽度的60%? 80%〇
[0014] 进一步的，无纺布3为PP棉，厚度为0. 5mm?I. 0mm。
[0015] 进一步的，双组分纤维毡1由直径为20μπι?60μπι的铝纤维和直径30μπι? 200μm的聚醋纤维共混加工而成的面密度为100g/m2?280g/m2、厚度20mm?50mm、错纤 维体积分数为10 %?50 %的双组分纤维毡。
[0016] 铝纤维和聚酯纤维共混在一起，通过铺毡工艺加工而成。
[0017] 铝纤维与聚酯纤维通过纤维间空隙内空气的振动和纤维本身的振动，将声能转化 为热能，达到阻性吸声效果，聚酯纤维、铝纤维分别具有很好的高频、低频吸声效果，形成层 次分明的吸声结构，铝纤维和聚酯纤维不同的化学组成和结构导致了它们内聚能与粘弹特 性的不同，从而使得它们在骨架强度，弯曲度等诸多物理性质上存在区别，吸声性能也有较 大差异，经过共混加工后相互搭接交错形成双组分纤维毡，形成较为复杂的双组分吸声体 系，形成较为复杂的双组分吸声网络结构，其对噪声声波在穿透自身时的折射、反射作用也 会被加强，声能量因此被大量吸收，增加了声能量传播的势皇，双组分阻性吸声，具有较宽 的高效阻性吸声频带。
[0018] 双组分结构形成的温度梯度保证良好的散热性，聚酯纤维和无纺布属于有机纤维 材料，其热导率低，在相对封闭的环境中长时间工作会产生较高的热量，而双组分纤维微孔 复合吸声板的铝制结构和固定用螺栓导热性优良，纤维毡中的铝纤维通过相互间的直接接 触或是聚酯纤维的连接形成的散热体系也会加快热量的散失，这样不仅提高产品使用安全 性，同时良好的散热性能促进了声能向热能转化的过程，从而增强吸声效果。
[0019] 进一步的，垂直于双组分纤维毡的平面上设置有圆锥形和圆形两部分组成的孔 道。
[0020] 进一步的，圆锥形和圆形在同一轴线上，且圆的直径和圆锥锥部的直径相等。
[0021] 进一步的，孔道为指向所述基面的锥形孔5,锥形孔5的大孔孔径为20?60mm，小 孔孔径为5?10mm，维度为30°?70°，相邻维形孔中心距为50mm?180mm〇
[0022] 通过切削工艺在毡上开出锥形孔。
[0023] 相邻的锥形孔形成类似吸收尖劈的结构，噪声声波入射到锥形圆孔中，会被其斜 面多次反射吸收，能够有效吸收散射的声波，吸声效率因而得到提高。相邻锥形孔形成的锥 形平台，其截面从小逐渐增大，与空气特性阻抗比较匹配，类似于吸声尖劈的结构，更加有 利于声能的吸收，毡上的锥形孔作为微穿孔板微穿孔部分的共振空腔，通过共振作用消耗 大量声能量，双组份纤维毡综合了阻性吸声与共振吸声原理，具有很好的吸声性能。
[0024] 进一步的，微穿孔板2厚度为I.Omm?I. 5mm，微穿孔板2的表面与无纺布重合 部分均匀分布有圆孔，圆孔与双组分纤维毡1大孔相对应，孔径为〇. 5?1. 0_，穿孔率为 1%?3%〇
[0025] 进一步的，微穿孔板2厚度为I.Omm?I. 3mm，孔径为0· 8mm?I.Omm，穿孔率为 1%?2%〇
[0026] 进一步的，背板4厚度为I.Omm?I. 5mm。
[0027] 进一步的，背板4厚度为I. 0?I. 3mm。
[0028] 进一步的，用垂直并穿过依次设置的微穿孔板2、无纺布3、双组分纤维毡1和背板 4的固定件固定在基面上。
[0029] 进一步的，固定件为螺钉和螺母。
[0030] 进一步的，微穿孔板2为胶合板、金属板、石膏板或亚克力板中的一种。
[0031] 进一步的，背板4为胶合板、金属板、石膏板或亚克力板中的一种。
[0032] 进一步的，金属板为镀锌板或铝板。
[0033] 背板与基面形成封闭空气层，构成平板共振吸声结构。由平板的弹性和空气层的 弹性与板的质量形成一个共振系统，在系统共振频率附近具有较大的吸声作用。当声波入 射到平板结构时，平板在声波高变压力激发下而振动，使平板发生弯曲变形，出现了板内部 摩擦损耗，在共振频率时，消耗声能最大。
[0034] 设有吸声孔的背板与基面形成的空气层，构成微穿孔共振吸声结构。在平板上穿 孔并在平板后的锥形孔可以理解为空气层，可以看作是质量和弹簧组成的共振系统。当入 射声波的频率和系统共振频率一致时，穿孔板的空腔产生振动摩擦，起到吸声的作用。
[0035] 微穿孔板与普通穿孔板相比，声阻与声质量之比大为提高，是良好的吸声材料。
[0036] 根据微穿孔板共振峰的计算公式：
[0037]
【权利要求】
1. 一种降噪吸声层，所述吸声层包括龙骨和吸声构件，其特征在于：所述构件包括由 噪声源向墙壁方向依次设置的微穿孔板2、无纺布3、双组分纤维毡1和背板4。
2. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述吸声构件与基面间形成 20mm?180mm厚度的空气层。
3. 如权利要求2所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述吸声构件与基面间形成 40mm?80mm厚度的空气层。
4. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述微穿孔板2、双组分纤维毡 1和背板4的与墙面平行面的长度和宽度分别相等，所述无纺布3与墙面平行面的长度和宽 度均为微穿孔板2的长度和宽度的60 %?80%。
5. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述无纺布3为纯PP棉，厚度 为 0? 5mm ?1. 0mm〇
6. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述双组分纤维毡1由直径 为20 ym?60 ym的错纤维和直径30 ym?200 ym的聚酯纤维共混加工而成的面密度为 100?280g/m2、厚度20mm?50mm、铝纤维体积分数为10%?50%的双组分纤维毡。
7. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：垂直于所述双组分纤维毡的平 面上设置有圆锥形和圆形两部分组成的孔道。
8. 如权利要求7所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述圆锥形和圆形在同一轴线 上，且所述圆的直径和所述圆锥锥部的直径相等。
9. 如权利要求7所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述孔道为指向所述基面的锥 形孔5,所述锥形孔5的大孔孔径为20?60mm，小孔孔径为5?10mm，锥度为30°?70°， 相邻维形孔中心距为50mm?180mm。
10. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述微穿孔板2厚度为 1. 0mm?1. 5_，微穿孔板2的表面与无纺布重合部分均勾分布有圆孔，所述圆孔与双组分 纤维毡1大孔相对应，孔径为0. 5?1. 0mm，穿孔率为1 %?3 %。
11. 如权利要求10所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述微穿孔板2厚度为 1. 0mm?1. 3謹，孔径为0? 8mm?1. 0mm.，穿孔率为1 %?2%。
12. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述背板4厚度为1. 0mm? 1. 5mm〇
13. 如权利要求12所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述背板4厚度为1. 0? 1. 3mm〇
14. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述用垂直并穿过依次设置的 所述微穿孔板2、无纺布3、双组分纤维毡1和背板4的固定件固定在所述基面上。
15. 如权利要求12所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述固定件为螺钉和螺母。
16. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述微穿孔板2为胶合板、金 属板、石膏板或亚克力板中的一种。
17. 如权利要求1所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述背板4为胶合板、金属板、 石膏板或亚克力板中的一种。
18. 如权利要求16或17所述的一种降噪吸声层，其特征在于：所述金属板为镀锌板或 铝板。
【文档编号】G10K11/162GK104485096SQ201410742096
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】田一, 陈新, 韩钰, 樊超, 王广克, 马光, 杨富尧, 祝志祥, 程灵, 陈保安, 朱全军, 聂京凯 申请人:国家电网公司, 国网智能电网研究院