某办公楼中央空调冷却塔减振降噪综合改造方法

摘要：本文分析了冷却塔振动及噪音的来源、传递路径，以及造成的影响。在普遍采用的围蔽降噪解决方法的基础上，提出了通过隔绝振动传递、减少振动及噪音来源及采用电机变频驱动控制技术减少风机满载运行的噪声影响时间的综合改造治理方法，同时还实现冷却塔的节能效果。

关键词：冷却塔减振降噪综合改造风机节能Abstract: This paper analyzes the source of vibration, noise and cooling tower of the transmission path, and effects. In the surrounding noise reduction method based on, proposed by isolation of vibration transfer, reduce vibration and noise source and the motor drive control noise influence comprehensive transformation time management techniques to reduce fan full-load operation, but also to achieve energy saving effect of cooling tower.

Keywords: cooling tower; vibration reduction; comprehensive transformation; fan energy-saving;

中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：

1、前言

随着中央空调系统在越来越多的建筑被采用，作为配套设备的冷却塔也得到广泛应用。冷却塔由于风机运转振动噪声、空气动力噪声、冷却水滴落飞溅及撞击噪声等，对周围建筑物产生强烈的噪音污染，尤其是在高层楼房的裙楼上或楼顶上的安装使用，其振动和气流噪声严重的还对附近居民的生活或工作环境造成了干扰和危害，不能得到及时或有效解决的还产生了不少业主与居民间的冲突和矛盾。因此，冷却塔振动和噪音的控制或治理是当今须要重视和解决的问题。

通常，中央空调设计人员在冷却塔选型时只偏重于对冷却塔定型设备的选型和安装选址，以尽量避免对周边环境的影响，而冷却塔生产厂家对产品噪音的控制多数采用隔音帽、隔音屏蔽围边的等措施，均未能结合冷却塔的振动和噪音的各方面产生原因和影响因素提出更为全面有效的解决方案。特别是对于冷却塔运行时产生的各种振动，不像噪声出现的那么直观，更容易被忽视，其危害更具有隐蔽性。机械振动通过安装基础和周围结构以低频声形式向四周八方传播，对结构存在潜在危害，在建筑结构表面还会产生辐射二次固体声，从而加剧了环境噪声的污染。

以下，笔者根据十多年的空调工程安装施工经验，以及对竣工项目的跟踪调查信息，总结出了从冷却塔安装施工的振动隔离措施、风机选型措施及电气控制设计等方面着手，从减少振动来源等方能出发，提出了对冷却塔减振降噪综合改造方案，也可作为新设备安装时的施工设计方案。

2、工程概况

本工程实例为某政府办公楼中央空调系统的冷却塔设备的降噪、降振、节能改造项目，设备安装在大楼15层天台，共有4台马利牌SC-350型方形横流式冷却塔（冷却水量：350m³/h，风机电机功率：11KW）。因冷却塔安装时缺乏良好的减振预防措施，导致冷却塔风机电机运行振动通过设备安装基础传递至建筑物，特别是14层振感显著、噪音严重。经现场检测，冷却塔噪音值为71.2dB(A)（测点位置距离冷却塔边沿4m、高1.5m处），根据《城市区域环境噪音标准》要求，此噪音值已经超标，需对冷却塔举行减振降噪处理。考虑到原有的冷却塔设备仅运行使用了七、八年，设备其它方面的整体状况良好，还具有相当时期的使用寿命，故采取了对原有冷却塔增加减振降噪措施，通过安装基础加装减振器、进出水管加装挠性接管，并采用低噪音风机电机及增加变频驱动控制方式等措施，以远低于更换新设备工程造价的费用支出来达到良好的实施效果。

3、冷却塔减振降噪措施

3.1 冷却塔底座加强减振措施

对冷却塔机械振动的控制，最行之有效的方法是从振动传递路径上进行隔离。当前，对转速900r/min以上的水泵、风机等设备，其隔振设计已相当成熟，故选用了技术成熟的阻尼弹簧隔振器系列产品，其固有频率为3.5Hz，能得到满意的隔振效果。然而，常规产品对于低转速（300r/min）的冷却塔是无能为力的。为此，笔者专门联系厂家咨询了低频的弹簧隔振器，对隔振器弹簧采用超常设计，取大直径、大中径、高径比小、并且具有应力小、抗疲劳强度高、水平刚度大、使用寿命长、被隔振设备运行稳定性好、高度可调和安装方便等优点。

按照冷却塔基础布置情况，冷却塔底座加减振器选用某品牌的ZGT-D2型钢弹簧减振器。每台冷却塔选用减振器20个，根据受力状况均匀布置，从而消除减少冷却塔从安装基础传递至建筑结构荷的噪音振动。

该项目采用的ZGT-D2型可调式低频阻尼钢弹簧减振器，是制造商根据大型冷水机组、冷却塔、动力设备低速、扰力较大而设计的产品，由多重组合弹簧组成，弹簧件选用优质60Si2Mn弹簧钢材，耐疲劳、强度高、承载力大、使用寿命长；上下钢板及钢板外表面黏贴橡胶防滑垫等组成。此产品安装方便，稳定性好，固有频率低，隔振效果显著等特点。安装时可直接安放在设备下，若动力设备扰力较大，先调节重心，并将减振器底座固定孔用螺栓固定地基。本项目减振器的安装采用均匀分布，具体方式如下图：

图1 冷却塔基础加装减振器布置图

3.2 冷却塔进出水管加软接隔离振动传播

在冷却塔进出水接口加装橡胶挠性接管，以隔绝冷却塔向冷却水管路系统传递振动和噪声，同时也避免冷却水泵的振动经冷却水管传递至冷却塔引起共振。

冷却塔进出水管软接选用某品牌的JZH1-N型橡胶挠性接管（单球体）。其该类产品采用外国线材技术，由内胶层、尼龙帘布增强、外胶层复合的橡胶球体、骨架层硬钢丝和低碳钢360°转动法兰组成。具有耐高压抗爆力大、弹性好、位移量大、吸振能力强、减噪效果好等特点。专业用来防护和治理暖通空调水系统管道工程隔振降噪。

3.3 更换低噪音风机及电机

冷却塔风机及电机的运转振动及噪音是冷却塔振动及噪音的主要来源。本项目将原有的风机更换成更低转速、更低噪音的新型风机，从源头上减少冷却塔的振动及噪音。传统的冷却塔风机为4叶片，但目前也有更低转速、更低噪音的6风叶风机。笔者通过多方调研和论证比较，在本项目中采用了此项技术，原有风机为4叶片，转速为300 r/min，选型更换为六风叶风机，转速约降至220 r/min。

本项改造中，风叶的选型及装配至关重要，为了提高风机的效率，风叶与风筒间需保持尽量小的间隙。由于风筒是玻璃钢材质，刚度较差容易变形，变形严重时，风叶会蹭到风筒，剧烈摩擦会使风叶及风筒严重磨损，甚至折断风叶。因此须控制风叶与风筒间隙在20～35mm，并有效地控制其运转振动的水平偏移位置，以保证风叶与风筒的配合。

3.4 风机电机变频节能改造

由于冷却塔的设备容量是根据在夏天最大热负载的条件下选定的，在实际设备运行中经常是处于在较低热负载的情况下运行，因此，通过变频驱动控制调节冷却风机电机的转速，以适应部分负荷情况，既能节约电耗，又能在大部分时间降低电机及风机转速，同步实现节能及降噪的目的。本项目通过对风机电机增加电气驱动的变频改造，在绝大部分时间实现了良好减振降噪效果，并且改造工程完工并投入使用后的第一年期间实现了节电率达28%~30%的良好经济效果。

在本项目中，为4台冷却塔风机电机各配备一台变频器，根据冷却塔出水温度的变化来对冷却塔风机运行转速进行变频驱动控制，实现对冷却塔出水温度的调节，从而使冷却水系统的水温控制在一个稳定的状态。变频驱动控制方式如下：

a) 正常使用的运行启动时，启动开关切至自动运行模式，冷却水泵启动后自动启动第一台冷却塔风机，由温度传感器测定冷却塔出水温度，并在冷水机组启动后经过控制器根据设定的控制温度和实测温度的比较运算来控制冷却塔风机的转速，从而调节风机的运行风量，从而控制冷却塔的出水温度在设定的范围内。

b) 如一台冷却塔风机满载运行时尚不能满足冷却降温要求时，系统自动增加启动一台冷却塔风机，依此类推，直到满足运行所需的冷却降温要求为止（标准设计工况为冷却水出水水温≤32℃）。运行负荷的减载控制则为逆向进行，整个控制系统为一个闭环调节系统，并加入设备均衡磨损控制功能，做到最先运行的风机最先卸载，各风机电机轮替运行，从而延长设备使用寿命及减少设备不良工况下的异常振动。

c) 当变频系统控制回路或者变频器出故障的时候，将转换开关切换到手动状态，风机电动机运行在工频状态仍可满足应急使用要求。

4、改造效果

本项目改造后4台冷却塔全部重新投入正常运行，根据实测效果，运行噪音值平均降低了18%，达到超低噪音型冷却塔标准；隔振效果良好，消除了冷却塔安装附近楼层的低频振动噪音困扰。

表1冷却塔噪音检测值单位：dB(A)

5 结束语

冷却塔振动及噪音控制是一项广泛存在的施工难题，本文总结的冷却塔减振降噪综合改造方案，结合了笔者多年来在众多缺陷项目的案例调研及对空调设备运行使用特点的研究，并在实际应用中取得了良好效果，特作总结以供同行参考和借鉴。

参考文献：

1. 孙海倩.2004.浅议公共建筑空调用冷却塔对环境的负面影响及对策.《制冷空调与电力机械》(第2期).55-56页。

2. 许俊杰,朱武.2007.冷却塔噪音治理实践及效果.《现代机械》(第6期). 33-34页。

3. 李杨,梁锋.2008.冷却塔振动控制.《噪声与振动控制》(第6期).178-178页。

4. 中华人民共和国国家标准. 2008.《玻璃纤维增强塑料冷却塔第1部分:中小型玻璃纤维增强塑料冷却塔》(GBT 7190.1).中国标准出版社。