本发明涉及核电站降噪,具体涉及一种核电站用声学超结构设计安装方法。
背景技术:
1、核能发电作为一种重要的清洁能源,其电厂内部存在诸多封闭的工作区域,如主控室、泵房以及各类管道密集区域等,这些区域内的机械设备(如泵、风机)及流体管路在运行过程中会产生持续的结构振动与空气声波,导致建筑墙体等结构振动并辐射出显著的低频噪声。此类噪声能量主要集中在中低频段,尤其是150hz至300hz,其波长较长,穿透力强,不仅恶化了厂区的声学环境,影响工作人员的身心健康与沟通效率,长期作用下还可能引发电气设备连接松动、仪表指示异常等问题,对核电站的安全、稳定与长期可靠运行构成了潜在威胁。
2、目前,针对核电站建筑结构的降噪措施,通常采用传统的多孔吸声材料如玻璃棉或岩棉设置在室内墙体上来实现,但是存在一定的问题:
3、首先,上述传统材料低频吸声性能不足,多孔吸声材料的吸声机制主要依赖于声波在材料内部微孔中的粘滞损耗和热传导效应,其在低频段的吸声系数普遍偏低,且往往需要较大的材料厚度才能达到一定的效果,而核电站空间有限,尤其是墙面存在大量管道、门、仪表盘等不可铺设区域的现实情况相矛盾,实施难度大,并且核电站内部环境特殊,要求降噪材料具备良好的防辐射、耐老化、耐高温高湿及防火等性能,传统的有机高分子多孔材料在长期辐射和热环境下易发生老化、粉化,导致吸声性能衰减,使用寿命有限,无法满足核电站高标准的安全与寿命要求。
4、此外,当前针对不同场景进行降噪通常是采用同一降噪材料和同一连接方式进行安装,降噪材料和连接方式无法根据实际降噪场景和所要实现的降噪效果进行适应性设计安装,降噪效果差,而现有的降噪措施多采用直接粘贴、焊接或通过螺栓固定于墙体的永久性连接方式,这种方式存在拆卸困难,更换维护成本高昂,施工周期长的问题,尤其不适用于大面积安装铺设。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题,本发明提供一种核电站用声学超结构设计安装方法,通过优化声学超结构设计,并优化声学超结构与墙体根据实际降噪情况的适应性连接方式,实现高效降噪与便捷安装维护。
2、本发明的技术方案如下:
3、在本发明的第一方面,提供了一种核电站用声学超结构设计安装方法,包括:
4、基于核电站墙体的结构特征和降噪需求,确定声学超结构的铺设方案,所述铺设方案包括单层铺设、双层铺设或混合连接铺设中的一种;
5、确定用于将声学超结构安装于墙体的龙骨钢架,基于声学仿真分析,优化确定所述声学超结构与所述龙骨钢架之间的连接件的刚度参数,根据连接件的刚度参数确定声学超结构与龙骨钢架之间采用刚性连接或弹性连接;
6、测量墙体的尺寸及不可铺设区域得到测量结果,基于测量结果规划声学超结构的标准件和非标准件的尺寸与数量,并生成安装施工图纸;
7、根据安装施工图纸安装龙骨钢架、连接件及声学超结构,并在相邻声学超结构之间填充密封条。
8、在本发明的一些实施方式中,所述声学超结构的基本单元为基于赫姆霍兹共振原理设计的单元胞结构,所述单元胞结构的穿孔孔径、孔深及空腔体积基于目标降噪频率进行适应性设计。
9、在本发明的一些实施方式中,所述基于声学仿真分析,优化确定所述声学超结构与所述龙骨钢架之间的连接件的刚度,具体为:
10、建立包含声学超结构、墙体、连接件及空气域的仿真模型;
11、定义材料属性及边界条件,并施加平面波声激励;
12、对不同刚度的连接件进行隔声量仿真计算;
13、对比仿真结果,以在目标降噪频段内隔声量最大为准则,选定最优的连接件刚度参数。
14、在本发明的一些实施方式中,所述龙骨钢架设有若干个u形钢,所述若干个u形钢沿墙面竖向间隔设定距离设置在墙面上,所述声学超结构设置在上下两端的u形钢之间,所述声学超结构与u形钢的连接位置处设有连接件。
15、在本发明的一些实施方式中,所述u形钢设有凸起端和翼板端,所述凸起端与墙体连接,所述翼板端连接声学超结构,在所述翼板端与声学超结构之间设置连接件。
16、在本发明的一些实施方式中,所述连接件设置为l形隔振块,当采用弹性连接时,所述l形隔振块的材质设置为橡胶;当采用刚性连接时,所述l形隔振块设置为折制钢片。
17、在本发明的一些实施方式中,所述基于测量结果规划声学超结构的标准件和非标准件的尺寸与数量,原则为,所述标准件的长度和宽度均不大于一米,且能适配多个墙体的完整铺设需求。
18、在本发明的一些实施方式中,所述的混合连接铺设具体为,在墙面的不同区域安装声学超结构与龙骨钢架时,同时采用刚性连接和弹性连接。
19、在本发明的一些实施方式中,所述根据安装施工图纸安装龙骨钢架、连接件及声学超结构,并在相邻声学超结构之间填充密封条,具体为:
20、清理墙面并标记龙骨钢架的安装位置,先在所需施工墙面安装最下层的龙骨钢架,并将其固定于墙体,在已安装的龙骨钢架上装配连接件,安装声学超结构件,使其与所述连接件嵌合,在相邻声学超结构件之间填充密封条;
21、重复上述步骤,在施工墙面自下而上循环安装龙骨钢架、连接件及声学超结构,直至完成整面墙体的铺设;
22、墙面铺设完成后,检查声学超结构件的固定稳定性、密封性及隔声效果。
23、在本发明的一些实施方式中,所述声学超结构件包括根据所述安装施工图纸制备的标准件和非标准件,所述非标准件通过对标准件进行裁剪或扩大以适应墙体的不可铺设区域;
24、所述龙骨钢架通过膨胀螺栓或紧固螺丝固定于墙体,所述声学超结构通过铆钉与所述龙骨钢架连接。
25、本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果:
26、本发明所提供的一种核电站用声学超结构设计安装方法,所采用的声学超结构,其基本单元为基于赫姆霍兹共振原理设计的单元胞结构,通过针对性设计其穿孔孔径、孔深及空腔体积,实现了对核电站典型低频噪声的高效吸收,从根本上克服了传统多孔吸声材料在低频段吸声系数低,所需厚度大的固有缺陷,声学超结构本身结构紧凑,能够适应核电站墙体存在大量管道、仪表盘不可铺设区域的复杂空间限制。
27、通过建立包含声学超结构、墙体、连接件及空气域的仿真模型,能够科学地确定连接件是采用刚性连接还是弹性连接,并优选其刚度参数,使得降噪方案能够精准匹配不同区域的声学与振动特性,解决了传统采用同一连接方式导致的降噪效果不佳问题,u形钢构成的龙骨钢架与l形隔振块连接件的配合使用,既保证了结构连接的牢固性,又有效阻隔了结构振动的传递路径。
28、通过预先测量墙体并规划标准件与非标准件,生成安装施工图纸,实现了声学超结构的模块化、标准化安装,标准件便于批量生产与快速铺设,非标准件通过裁剪适配边角区域,确保了降噪覆盖的完整性与严密性,自下而上的安装流程配合密封条的填充,进一步保证了整体声学屏障的密封性能,龙骨钢架通过膨胀螺栓固定,声学超结构通过铆钉连接,这种可拆卸的安装方式极大方便了后期的维护与部件更换,有效解决了传统永久性连接方式带来的维护成本高昂问题。