一種抽水蓄能電站地面低頻振動(dòng)主要噪聲源判斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抽水蓄能電站地面低頻振動(dòng)主要噪聲源判斷方法，針對(duì)抽水蓄能電站噪聲的基本特點(diǎn)，在分析可能噪聲源的基礎(chǔ)上，先在地下廠房內(nèi)測量出機(jī)組運(yùn)行前、后A聲級(jí)和倍頻帶聲壓級(jí)的背景值和噪音值，重點(diǎn)分析頻譜特性，再在山頂?shù)湫兔窬邮覂?nèi)外和野外地面散點(diǎn)測量出機(jī)組運(yùn)行前、后的背景值和噪音值，在充分比較它們的頻譜特性后，對(duì)噪聲1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)進(jìn)行測量，分析噪聲振動(dòng)傳播的衰減規(guī)律以及各可能噪聲源的相關(guān)程度，最后做出是否為主要噪聲聲源的判斷。本發(fā)明的方法技術(shù)解決了傳統(tǒng)方法中對(duì)深埋地下洞室內(nèi)、大體積噪聲源難以實(shí)際觀測的問題。
【專利說明】一種抽水蓄能電站地面低頻振動(dòng)主要噪聲源判斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抽水蓄能電站地面低頻振動(dòng)主要噪聲源判斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002]噪聲實(shí)際上就是一種人們不愿意聽到或感覺到的振動(dòng)信號(hào)。目前噪聲檢測的主要方法是，用專用噪聲檢測儀器——聲級(jí)計(jì)，測試被測體產(chǎn)生噪聲的A聲級(jí)的大小，看它是否超過了國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。判斷噪聲主要聲源有以下方法:分部開動(dòng)法、選擇機(jī)套法、表面振速法、近場聲強(qiáng)法、時(shí)域分析法、相關(guān)分析法、頻域分析法、相干分析法和聲望遠(yuǎn)鏡法等。
[0003]抽水蓄能電站廠房和流道(引水隧道)均深埋于地下幾十米至數(shù)百米的山體洞室內(nèi)，當(dāng)電站運(yùn)行時(shí)，整個(gè)機(jī)組、流道等均為統(tǒng)一整體，因機(jī)組和流道體積龐大，上述方法在實(shí)際中均難以實(shí)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抽水蓄能電站地面低頻振動(dòng)主要噪聲源的判斷方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種抽水蓄能電站地面低頻振動(dòng)主要噪聲源判斷方法。包括以下步驟:
[0006]I)檢測抽水蓄能電站所有可能噪聲源的頻譜特性和實(shí)際噪聲影響地段噪聲的頻譜特性，比較所有可能噪聲源的頻譜特性和實(shí)際噪聲影響地段噪聲的頻譜特性，將與所述實(shí)際噪聲影響地段噪聲的頻譜特性處于同一頻段的可能噪聲源作為待判斷噪聲源；
[0007]2)在實(shí)際噪聲影響地段內(nèi)選定多個(gè)測點(diǎn)，檢測每個(gè)測點(diǎn)的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)，判斷每個(gè)測點(diǎn)的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)是否滿足振動(dòng)衰減規(guī)律公式，去除不滿足振動(dòng)衰減規(guī)律公式的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)對(duì)應(yīng)的測點(diǎn)；
[0008]3)經(jīng)步驟2)處理后剩余的測點(diǎn)的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)構(gòu)成振動(dòng)加速度矩陣；計(jì)算每一個(gè)待判斷噪聲源與所有剩余的測點(diǎn)之間的空間距離，每一個(gè)待判斷噪聲源對(duì)應(yīng)一個(gè)距離矩陣；
[0009]4)計(jì)算振動(dòng)加速度矩陣與每一個(gè)距離矩陣之間對(duì)應(yīng)所述振動(dòng)衰減公式的相關(guān)系數(shù)，將相關(guān)系數(shù)大于0.8的距離矩陣對(duì)應(yīng)的待判斷噪聲源認(rèn)定為可能的實(shí)際噪聲源；
[0010]5)比較所有的可能的實(shí)際噪聲源對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，最大相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的可能的實(shí)際噪聲源即為主要噪聲源。
[0011]本發(fā)明中，噪聲的頻譜特性可以通過聲級(jí)計(jì)檢測得到；實(shí)際噪聲影響地段是指用聲級(jí)計(jì)可以測量出有噪聲的地段，且該噪聲1/3倍頻帶中心頻率在某些頻段超過了國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值；空間距離，是根據(jù)三維坐標(biāo)(X，Y，Z)計(jì)算得到的。測點(diǎn)的坐標(biāo)、可能噪聲源的坐標(biāo)、待判斷噪聲源的坐標(biāo)都是可以用測量儀(例如全站儀)測量得到的，空間兩點(diǎn)的坐標(biāo)確定了，其空間距離也就可以計(jì)算確定。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明的方法技術(shù)克服了傳統(tǒng)方法中對(duì)深埋地下洞室內(nèi)、大體積噪聲源難以實(shí)際觀測的問題，引入了數(shù)理統(tǒng)計(jì)、對(duì)比分析和振動(dòng)衰減理論，容易實(shí)現(xiàn)，且判斷結(jié)果可靠，為判斷低頻振動(dòng)主要噪聲源提供了數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析與相關(guān)計(jì)算的邏輯判斷方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的邏輯推理與方法流程圖；
[0014]圖2(a)為本發(fā)明實(shí)施例地下廠房及進(jìn)廠交通洞內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測點(diǎn)(位于同一高程，距離可實(shí)際測量)1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La的背景值測量結(jié)果圖；圖2(13)為本發(fā)明一實(shí)施例地下廠房及進(jìn)廠交通洞內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測點(diǎn)1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La的噪聲值測量結(jié)果比較圖；
[0015]圖3(a)為本發(fā)明實(shí)施例地下廠房區(qū)其他測點(diǎn)(位于不同高程，距離是根據(jù)三維坐標(biāo)計(jì)算得到的)1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La背景值測量結(jié)果圖；圖3(13)為本發(fā)明實(shí)施例地下廠房區(qū)其他測點(diǎn)1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La噪聲值測量結(jié)果比較圖；圖3((:)為本發(fā)明實(shí)施例山頂居民室內(nèi)測點(diǎn)(位于不同高程，距離是根據(jù)三維坐標(biāo)計(jì)算得到的)1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La背景值測量結(jié)果圖；圖3(d)為本發(fā)明實(shí)施例山頂居民室內(nèi)測點(diǎn)1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La噪聲值測量結(jié)果比較圖；圖3(0為本發(fā)明實(shí)施例山頂?shù)孛嬉巴馍Ⅻc(diǎn)(位于不同高程，距離是根據(jù)三維坐標(biāo)計(jì)算得到的)1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La背景值測量結(jié)果圖；圖3(f)為本發(fā)明實(shí)施例山頂?shù)孛嬉巴馍Ⅻc(diǎn)1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La噪聲值測量結(jié)果比較圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例標(biāo)準(zhǔn)測點(diǎn)相關(guān)分析模型關(guān)系曲線圖；
[0017]圖5(a)為假設(shè)機(jī)組為振源，樣本數(shù)為59個(gè)時(shí)的重構(gòu)相關(guān)分析模型關(guān)系曲線圖；圖5(b)為假設(shè)流道為振源，樣本數(shù)為59個(gè)時(shí)的重構(gòu)相關(guān)分析模型關(guān)系曲線圖；圖5(c)為假設(shè)機(jī)組為振源，樣本數(shù)為55個(gè)時(shí)的重構(gòu)相關(guān)分析模型關(guān)系曲線圖；圖5((1)為假設(shè)流道為振源，樣本數(shù)為55個(gè)時(shí)的重構(gòu)相關(guān)分析模型關(guān)系曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的方法主要包括下述2個(gè)步驟:
[0019]第一步，測出可能噪聲源的頻譜特性(低頻特性是指500Hz以下頻段出現(xiàn)超標(biāo)；中頻特性是指500Hz頻段出現(xiàn)超標(biāo)；高頻特性是指500Hz以上頻段出現(xiàn)超標(biāo)；寬帶特性是指500Hz及左右頻段出現(xiàn)超標(biāo)。超標(biāo)是指需要作出判斷的噪聲源運(yùn)行與停止運(yùn)行時(shí)，受影響相應(yīng)測點(diǎn)實(shí)際測量的噪聲倍頻帶聲壓級(jí)超出限值的部分與峰值頻率對(duì)應(yīng)的峰值聲壓級(jí)差的結(jié)果應(yīng)大于5dB。聲壓級(jí)限值是根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)的；抽水蓄能電站可能噪聲源有機(jī)組、流道、高壓線路和變壓器等)，再測出實(shí)際噪聲影響地段噪聲的頻譜特性，通過比較，判斷兩者噪聲頻譜特性是否相同或一致，若噪聲頻譜特性不一致，則可直接否定其為噪聲源，反之就可以初步認(rèn)定為可能的噪聲源。
[0020]在實(shí)際操作中，先假設(shè)電站的機(jī)組和流道系統(tǒng)分別為可能的噪聲源。在地下廠房內(nèi)測量出電站抽水發(fā)電前、后機(jī)組和流道附近A聲級(jí)、倍頻帶聲壓級(jí)的背景值(指機(jī)組停止運(yùn)行時(shí)的噪聲值)和噪音值(指機(jī)組運(yùn)行時(shí)的噪聲值)，重點(diǎn)分析頻譜特性，再在可感覺得到噪聲的民居室內(nèi)、外和山頂?shù)孛婕匆巴馍Ⅻc(diǎn)進(jìn)行測試。測試結(jié)果比較后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電站抽水和發(fā)電時(shí)，機(jī)組、流道附近和人們可感覺得到噪聲的民居室內(nèi)外、野外散點(diǎn)噪聲的頻譜特性均在500Hz以下頻段出現(xiàn)超標(biāo)，均呈低頻特性。據(jù)此初步認(rèn)定，機(jī)組和流道均為可能噪聲源(詳見實(shí)例分析說明“2.噪聲頻譜特性及主要噪聲源初步分析”)。
[0021]第二步，在上述可能噪聲源認(rèn)定的基礎(chǔ)上，測試人們能感覺得到有噪聲的區(qū)域(即噪聲實(shí)際影響范圍內(nèi))選定測點(diǎn)的振動(dòng)加速度值，通過統(tǒng)計(jì)回歸做相關(guān)分析計(jì)算，研究其是否遵循某一振動(dòng)衰減規(guī)律公式(該規(guī)律公式需由統(tǒng)計(jì)分析確定；對(duì)于不同的噪聲源，公式中的k和β取值可能不同，其中k和β含義詳見后文)，若在滿足衰減規(guī)律公式的同時(shí)，相關(guān)系數(shù)也在0.8以上，則認(rèn)為可能噪聲源的相關(guān)性較強(qiáng)，進(jìn)一步判斷初步認(rèn)定的可能噪聲源即為實(shí)際噪聲源。在認(rèn)定噪聲源的基礎(chǔ)上，再分析實(shí)測振動(dòng)加速度值與哪種可能噪聲源的預(yù)測值(即計(jì)算的理論值)吻合性更好，即比較相關(guān)系數(shù)的大小，相關(guān)系數(shù)大值者可作為最終判斷主要噪聲源的依據(jù)。
[0022]實(shí)際操作時(shí)，在第一步認(rèn)定機(jī)組和流道為可能噪聲源的基礎(chǔ)上，再測試噪聲影響范圍內(nèi)所選測點(diǎn)(如人們有噪聲感覺的民居室、內(nèi)外和野外各散點(diǎn))的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)，包括背景值和噪聲值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電站停止抽水和發(fā)電時(shí)，背景值的振動(dòng)頻率較為雜亂，基本無規(guī)律，而當(dāng)電站抽水和發(fā)電時(shí)，所測噪聲值振動(dòng)頻率呈現(xiàn)出較強(qiáng)的規(guī)律性且增大較為顯著，其最大分頻振動(dòng)加速度級(jí)的主頻均在80Hz?10Hz左右。統(tǒng)計(jì)測試數(shù)據(jù)并作相關(guān)分析計(jì)算，該抽水蓄能電站在1#機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)a與距離R滿足公式:
[0023]a = k.IT0 ；
[0024]所示的衰減規(guī)律(k為場地系數(shù)，β為衰減系數(shù))。公式中，振動(dòng)加速度級(jí)a與距離R的相關(guān)系數(shù)在0.8以上，表明低頻振動(dòng)噪聲具有較強(qiáng)的衰減規(guī)律(詳見實(shí)例分析說明“3.低頻噪聲振動(dòng)測量與衰減規(guī)律”)。
[0025]比較各可能噪聲源的相關(guān)程度，在充分考慮測試數(shù)據(jù)代表性和全面性前提條件下，選取相關(guān)系數(shù)達(dá)0.894、k值為4260、β值為1.471的衰減規(guī)律公式，作為該抽水蓄能電站推薦的低頻振動(dòng)噪聲1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)a與距離R的衰減規(guī)律計(jì)算式，即a =4260R- 1.471。
[0026]綜合上述2個(gè)步驟的邏輯推理，最后判定該抽水蓄能電站機(jī)組運(yùn)行所產(chǎn)生的低頻振動(dòng)是引起山頂居民區(qū)和野外地面散點(diǎn)處主要噪聲源的正確判斷(詳見實(shí)例分析說明“4.主要噪聲源研究與判斷”)。
[0027]本發(fā)明中判斷主要噪聲源的邏輯推理與流程見圖1。
[0028]實(shí)例分析說明
[0029]1.觀測點(diǎn)位選擇和主要觀測參數(shù)
[0030]在電站地下廠房、水輪機(jī)層、交通洞、廊道、山頂?shù)湫兔穹渴覂?nèi)外和山頂野外地面等位置選擇布置適量觀測點(diǎn)。主要觀測參數(shù)包括A聲級(jí)、倍頻帶聲壓級(jí)Lp和1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)La。
[0031]2.噪聲頻譜特性及主要噪聲源初步分析
[0032]地下廠房區(qū)域(測點(diǎn)編號(hào)COl?C15)聲環(huán)境質(zhì)量頻譜特性測試結(jié)果見表1:當(dāng)機(jī)組抽水運(yùn)行時(shí)，影響廠房、水輪機(jī)層、上/中層排水廊道各測點(diǎn)和交通洞內(nèi)廠房西170m測點(diǎn)的聲環(huán)境質(zhì)量主要呈低頻(LF)特性(倍頻程中心頻率為125Hz?250Hz)，且峰值聲壓級(jí)差大于5dB，主要噪聲源來自機(jī)組系統(tǒng)；個(gè)別較遠(yuǎn)處測點(diǎn)(如交通洞內(nèi)廠房西380m遠(yuǎn)的C05)的聲環(huán)境質(zhì)量主要呈高頻(HF)特性，且峰值聲壓級(jí)差小于5dB，主要噪聲源為自然環(huán)境噪聲，與機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行基本無關(guān)；在機(jī)組發(fā)電運(yùn)行時(shí)，影響水輪機(jī)層內(nèi)兩測點(diǎn)的聲環(huán)境質(zhì)量主要呈LF和寬帶(BB)特性，峰值聲壓級(jí)差大于5dB，主要噪聲源來自機(jī)組系統(tǒng)。
[0033]表1地下廠房聲環(huán)境質(zhì)量頻譜特性結(jié)果統(tǒng)計(jì)表
[0034]

【權(quán)利要求】
1.一種抽水蓄能電站地面低頻振動(dòng)主要噪聲源判斷方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)檢測抽水蓄能電站所有可能噪聲源的頻譜特性和實(shí)際噪聲影響地段噪聲的頻譜特性，比較所有可能噪聲源的頻譜特性和實(shí)際噪聲影響地段噪聲的頻譜特性，將與所述實(shí)際噪聲影響地段噪聲的頻譜特性處于同一頻段的可能噪聲源作為待判斷噪聲源； 2)在實(shí)際噪聲影響地段內(nèi)選定多個(gè)測點(diǎn)，檢測每個(gè)測點(diǎn)的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)，判斷每個(gè)測點(diǎn)的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)是否滿足振動(dòng)衰減規(guī)律公式，去除不滿足振動(dòng)衰減規(guī)律公式的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)對(duì)應(yīng)的測點(diǎn)； 3)經(jīng)步驟2)處理后剩余的測點(diǎn)的1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)構(gòu)成振動(dòng)加速度矩陣；計(jì)算每一個(gè)待判斷噪聲源與所有剩余的測點(diǎn)之間的空間距離，每一個(gè)待判斷噪聲源對(duì)應(yīng)一個(gè)距離矩陣； 4)計(jì)算振動(dòng)加速度矩陣與每一個(gè)距離矩陣之間對(duì)應(yīng)所述振動(dòng)衰減公式的相關(guān)系數(shù)，將相關(guān)系數(shù)大于0.8的距離矩陣對(duì)應(yīng)的待判斷噪聲源認(rèn)定為可能的實(shí)際噪聲源； 5)比較所有的可能的實(shí)際噪聲源對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，最大相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的可能的實(shí)際噪聲源即為主要噪聲源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽水蓄能電站地面低頻振動(dòng)主要噪聲源判斷方法，其特征在于，所述步驟2)中，振動(dòng)衰減規(guī)律公式如下:a = k.R_e ;其中，k為場地系數(shù)，β為衰減系數(shù)，a為1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)，R為測點(diǎn)與某一可能的噪聲源之間的空間距離冰和β通過相關(guān)分析計(jì)算確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抽水蓄能電站地面噪聲源判斷方法，其特征在于，k值為.4260、β 值為 1.471。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK104075799SQ201410341365
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】曹樂輝, 左國清 申請(qǐng)人:中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司