降噪装置及其降噪单元和控制方法与流程

1.本发明涉及工业噪声控制技术领域，特别涉及一种降噪装置及其降噪单元和控制方法。


背景技术：

2.噪声是职业性听力损伤的常见危害因素，长期接触高噪声可导致噪声聋。化工企业现场高噪声设备种类繁多，噪声频谱特征不一，且随着工艺参数调整呈现动态变化，严重影响工人的职业健康。在工业噪声危害治理过程中，存在以下问题：
3.(1)化工行业现场噪声频谱特性非常复杂，中高频噪声常规降噪处理效果显著，但中低频为主的噪声治理难度较高。治理方案常常“一点一策”，实施难度大，无法大批量复制推广；
4.(2)多数化工设备需要切换生产工况，生产载荷不同导致噪声频谱特性发生改变，降噪设备或材料的降噪特性不能实时调节，无法满足降噪要求。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的之一在于，提供一种降噪装置及其降噪单元和控制方法，从而改善现有技术中化工行业现场噪声治理难度高，无法推广复制的问题。
7.本发明的另一目的在于，提供一种降噪装置及其降噪单元和控制方法，从而改善现有技术得降噪设备应用范围窄，无法满足生产工况变化的要求等问题。
8.为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种降噪单元，其包括：磁流变降噪层，其包括：封闭壳体，其内填充磁流变液；铁芯，其包裹在封闭壳体外；以及导电线圈，其缠绕在铁芯外；以及上基板和下基板，其分别设置在磁流变降噪层的上下两侧。
9.进一步，上述技术方案中，磁流变液由载液、磁性颗粒和添加剂构成。
10.进一步，上述技术方案中，载液为硅油或矿物油；磁性颗粒的材料为铁、钴、铁钴合金或镍铁合金；添加剂为表面活性剂。
11.进一步，上述技术方案中，添加剂为油酸。
12.进一步，上述技术方案中，磁流变液中磁性颗粒的体积分数为30～45％，响应时间为50～70ms，工作温度范围为0～100℃。
13.进一步，上述技术方案中，磁流变液的厚度为15～25mm，封闭壳体的壁厚为0.5～1mm。
14.进一步，上述技术方案中，上基板和下基板为穿孔板，厚度为0.4～0.8mm，孔径为1.5～4mm，穿孔率为8～18％，上基板和下基板为铝板或镀锌钢板；铁芯的材质为四氧化三铁、铁镍合金或铁铝合金，厚度为5～10mm。
15.进一步，上述技术方案中，降噪单元还包括：外降噪层，其设置在上基板和/或下基
板的外侧，外降噪层由内到外依次包括覆层、吸声层和隔声层，外降噪层。
16.进一步，上述技术方案中，覆层为无纺布或玻纤布，覆层的厚度为0.2～0.4mm，面密度为45～65g/m2。
17.进一步，上述技术方案中，吸声层由多孔吸声材料制成；吸声系数大于或等于0.6；吸声层的厚度为50～80mm。
18.进一步，上述技术方案中，多孔吸声材料为岩棉、矿渣棉、超细玻璃棉、聚氨酯或氨基甲酸乙酯。
19.进一步，上述技术方案中，隔声层为铝塑板，厚度为0.4～1.0mm。
20.根据本发明的第二方面，本发明提供了一种降噪装置，其包括：本体，其由如上述技术方案中任意一项的降噪单元制成；励磁电源，其与降噪单元的导电线圈的两端相连接；磁强仪，其用于检测铁芯与封闭壳体之间的磁场强度；以及控制器，其与励磁电源和磁强仪通信连接。
21.根据本发明的第三方面，本发明提供了一种用于如上述技术方案中任意一项的降噪装置的控制方法，包括步骤：根据待降噪目标的噪声频谱、降噪要求和噪声评价曲线，调节励磁电源输出的励磁电流值。
22.进一步，上述技术方案中，控制方法还包括步骤：建立待降噪目标不同工况下的高噪声频谱数据库，根据待降噪目标的工况调节励磁电源输出的励磁电流值。
23.进一步，上述技术方案中，控制方法还包括：根据待降噪目标的噪声频谱、降噪要求和噪声评价曲线，确定降噪所需磁场强度值，当磁强仪测得的磁场强度与所需磁场强度值不同时，调节励磁电源输出的励磁电流值使磁强仪测得的磁场强度等于所需磁场强度值。
24.与现有技术相比，本发明具有如下一个或多个有益效果：
25.1.本发明的降噪单元结构简单，通用性强，适于标准化和批量生产。可以根据降噪目标的形状、环境等因素方便地调整。
26.2.本发明通过磁流变降噪层对工业复杂环境噪声频谱宽频带、中低频高噪声有良好的隔声降噪效果，并且能够根据生产工况切换等导致的噪声频谱特性改变进行降噪性能的实时调节，从而有效降低工人噪声暴露水平，有效减轻高噪声造成的职业健康损害。
27.3.传统的吸隔声材料包扎对工业复杂环境噪声效果不显著，或者包扎材料过厚过重，影响管线承重。本发明所采用的磁流变液是一种可控阻尼材料，在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，而在磁场作用下液体转变为粘弹性固体。当磁流变液在磁场作用下由液体转变为粘弹性固体时，其阻尼特性将机械振动和声振动的能量转变为热能耗散掉，从而达到降噪效果。磁流变液具有可逆性好、阻尼力大、能量损耗少、响应速度快等优点。不同励磁电流产生不同磁场强度，磁流变液变化后的阻尼参数不同，针对不同频谱特性的噪声均有良好的阻隔性能。
28.4.当多种工况比较稳定时，可采集每种工况下，高噪声频谱特性，每当工况切换时，可根据数据库数据，调整本发明降噪装置的励磁电流、磁场强度，阻隔相应频谱噪声强度。
29.5.本发明的降噪单元还设有外降噪层，外降噪层厚度50～80mm，能够有效降低1000～5000hz中高频段噪声强度。
30.上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
31.图1是根据本发明的一实施方式的降噪装置的纵向剖视示意图。
32.图2是根据本发明的一实施方式的磁流变降噪层的俯视示意图，其中未示出上基板。
33.主要附图标记说明：
34.10-降噪单元，11-磁流变液，12-封闭壳体，13-铁芯，14-导电线圈，21-上基板，22-下基板，30-外降噪层，40-励磁电源，41-电源开关，42-电源调节器，50-磁强仪。
具体实施方式
35.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
36.除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
37.在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
38.在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
39.如图1和图2所示，根据本发明具体实施方式的降噪单元10包括磁流变降噪层。磁流变降噪层中，磁流变液11储存于封闭壳体12中，封闭壳体12外包裹有适合工作场所的铁芯13，铁芯13外缠绕导电线圈14，形成电磁铁。磁流变降噪层的上下两侧分别设有上基板21和下基板22。
40.进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，磁流变液11由载液、磁性颗粒和添加剂构成。示例性而非限制地，载液可以为硅油或矿物油；磁性颗粒的材料可以选用铁粉、钴粉、铁钴合金或镍铁合金等；添加剂可以选用油酸等表面活性剂。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，磁流变液11中磁性颗粒的体积分数为30～45％，响应时间为50～70ms，工作温度范围为0～100℃。示例性地，磁流变液11的厚度为15～25mm，封闭壳体12的壁厚为0.5～1mm。
41.进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，上基板21和下基板22为微
穿孔板，例如，铝板、镀锌钢板等金属穿孔板。上基板21和下基板22的厚度可以为0.4～0.8mm，孔径为1.5～4mm，穿孔率为8～18％。穿孔样式包括长方孔、方孔、菱形孔、圆孔、长圆孔、六角形孔、十字孔、三角孔、长腰孔、梅花孔、鱼鳞孔、图案孔、八字网、人字孔、五角星形孔、不规则孔、起鼓孔、异型孔、百叶孔等，本发明并不以此为限。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，铁芯13可以采用四氧化三铁、铁镍合金或铁铝合金制成，厚度可以为5～10mm。
42.进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，降噪单元10还包括外降噪层30，外降噪层30设置在上基板21和/或下基板22的外侧，外降噪层30由内到外依次包括覆层、吸声层和隔声层。在图1所示的实施方式中，上基板21和下基板22的外侧都设有外降噪层30，应了解的是，本发明并不以此为限，本领域技术人员可以根据降噪需要进行删减或改造。
43.进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，覆层可以为无纺布或玻纤布等，黏贴在上基板或下基板的外侧。覆层的厚度为0.2～0.4mm，面密度为45～65g/m2。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，吸声层可以采用多孔吸声材料制成，例如，岩棉、矿渣棉、超细玻璃棉、聚氨酯或氨基甲酸乙酯及其制品等。吸声层的厚度吸声系数大于或等于0.6；吸声材料占吸声层的面积不小于30％，吸声层的厚度为50～80mm。不同材料最佳容重参数不同，一般选取24～80kn/m3之间。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，隔声层可以为铝塑板，厚度为0.4～1.0mm。
44.参考图1所示，根据本发明具体实施方式的降噪装置包括本体，本体由降噪单元10制成。降噪单元10的导电线圈14的两端与励磁电源40相连接。示例性地，导电线圈14与励磁电源40之间的线路上设有电源开关41和电源调节器42。磁强仪50用于检测磁场强度，磁强探针垂直于磁场方向放置，具体可以布置在铁芯13与封闭壳体12之间。本发明的降噪装置设有控制器(图中未示出)，控制器与励磁电源40和磁强仪50通信连接，从而起到控制和调节作用。
45.根据本发明具体实施方式的用于如上述技术方案中任意一项的降噪装置的控制方法，包括步骤：根据待降噪目标的噪声频谱、降噪要求和噪声评价曲线，调节励磁电源输出的励磁电流值。
46.进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，控制方法还包括步骤：建立待降噪目标不同工况下的高噪声频谱数据库，根据待降噪目标的工况调节励磁电源输出的励磁电流值。
47.进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，控制方法还包括：根据待降噪目标的噪声频谱、降噪要求和噪声评价曲线，确定降噪所需磁场强度值，当磁强仪测得的磁场强度与所需磁场强度值不同时，调节励磁电源输出的励磁电流值使磁强仪测得的磁场强度等于所需磁场强度值。
48.下面以具体实施例的方式更详细地说明本发明，应了解的是，本发明并不以此为限。
49.实施例1
50.本实施例采用本发明的降噪装置(参考图1所示)对高噪声设备管线进行降噪。该高噪声设备管线噪声频谱呈现宽频带、中低频突出、高强度特征，传统吸隔声包扎效果不显
著，或者包扎材料过厚过重，影响管线承重。
51.本实施例的降噪装置安装不需要骨架，仅需将相应形状的降噪单元10固定于高噪声设备管线外表面，例如，通过卡、扣等方式固定。当励磁电流0.5～3a时，磁场强度50～350mt(50mt、100mt、150mt、200mt、250mt、300mt、350mt)，可有效阻隔50～2000hz中低频噪声，整体隔声量15～30db，其变化范围内数据对应关系形成磁流变技术参数数据库。一般情况下，将励磁电流调节至相应数值便可达到所需降噪效果，但是有时受外界因素影响，励磁电流实际获得的磁场强度(即磁强仪测得的磁场强度)并不符合二者的对应关系，此时，需要继续调节励磁电流直到磁强仪测得的磁场强度符合磁流变技术参数数据库中的要求，从而达到相应的降噪效果。
52.根据高噪声设备管线的频谱特性，打开电源开关41，调整电源调节器42以产生合适的励磁电流，同时观察磁强仪50的读数，保证磁场强度满足要求。当磁流变液11在磁场作用下由液体转变为粘弹性固体时，其阻尼特性将机械振动和声振动的能量转变为热能耗散掉。
53.实施例2
54.本实施例采用本发明的降噪装置(参考图1所示)对高噪声设备进行降噪。该高噪声设备噪声频谱呈现宽频带、中低频突出、高强度特征，因此需要在高噪声设备周围加装隔声罩或巡检路线上加装隔声屏障。
55.本实施例的降噪装置可以采用轻钢龙骨作为骨架，将相应形状的降噪单元10作为模块固定于骨架上，例如，通过卡、扣、吊、铆等方式固定。有特殊工艺要求时，如检维门窗、工艺操作门窗、仪表读取门窗、贯穿工艺管线或电缆等，可在降噪单元10上开相应门窗或洞口，但门窗或洞口要填充密封材料保证其密封性，防止漏声。当励磁电流0.5～3a时，磁场强度50～350mt，可有效阻隔50～2000hz中低频噪声，整体隔声量15～30db，其变化范围内数据对应关系形成磁流变技术参数数据库。
56.投用时，根据高噪声设备的频谱特性，打开电源开关41，调整电源调节器42以产生合适的励磁电流，同时观察磁强仪50的读数，保证磁场强度满足要求。当磁流变液11在磁场作用下由液体转变为粘弹性固体时，其阻尼特性将机械振动和声振动的能量转变为热能耗散掉。
57.实施例3
58.随着高噪声设备长周期运行，内部零部件由于损坏、润滑不够、位置跑偏等各种原因，导致高噪声设备频谱特性向中低频偏移，而设备大检修时间普遍较长，设备需要长时间运行，噪声治理难度较大。本实施例采用本发明的降噪装置(参考图1)，将降噪单元10贴附于高噪声设备振幅较大的位置，根据噪声频谱特性及振动频率，通过调整励磁电流，进而改变磁场强度、磁流变液阻尼特性，可消除特定频率下的振动峰值，提高设备的运行稳定性，降低设备中低频噪声强度。可将高噪声设备的振动能量转移并耗散掉，有效抑制共振。
59.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，
都应落入本发明的保护范围。