[科普中国]-干式变压器隔声罩消声器

研究背景

噪声污染、大气污染、水污染和固体废弃物，被认为是当今世界四大污染。随着越来越多高密集居住群的出现和大量工业设备的使用，使得人们居住环境里的噪声水平越来越高，严重影响了人们的生活质量。噪声污染问题已成为一个严重的社会问题，严重危害了群众的身心健康。因此，加强噪声控制，降低噪声污染，己成为一巫待解决的环境问题。

随着国民经济迅速发展，城市用电量急剧增加，许多高电压、大容量变压器的安置地点正逐渐进入市区内。特别是近几年来，由于城区不断扩大以及城市电网改造的需要，一些变电站有时要建在靠近居民区处或直接建在居民区内。而干式变压器以其特有的稳定性、安全性及防火性能等优点在城区的党政机关、政府办公大楼、外事活动场所、居民密集区等场合得到了广泛运用。而干式变压器在连续运行时有其所产生的噪声对人们的正常生活和工作造成了很大的影响，使人们在工作时难以集中注意力、工作效率降低，休息时特别是夜间，使人们很难入睡，严重影响人们的睡眠质量，进而对人体健康造成恶性循环，使人们的健康常常处于亚健康状态。浙江大学环境科学系对三个住宅小区的三座住宅大楼底层变压器引起的噪声污染调查实测发现由变压器引起的居民室内夜间噪声A声级较低(包括本底噪声在内均低于40dB )，但噪声烦恼度较高。干式变压器噪声污染所引起的诉讼越来越多，干式变压器的噪声从而也日益受到人们的重视，国内外越来越多的学者、相关的科研人员以及许多的干式变压器制造厂家对变压器的噪声及其控制、治理等进行了深入而又细致的研究，并取得了很大的成就。1

研究历程国外一些大型电力变压器制造公司和相关研究机构早于20世纪20年代就开始对变压器噪声问题进行了研究。涉及到变压器噪声和振动机理、声学特性、降噪方法和措施等诸多领域的研究，也有各国相继制定的一些技术和环保标准。

其研究特点一是研究规模不断扩大，研究对象往往设计到不同规格的各种变压器;二是相关学科领域的新技术被引入到研究方法中，比如利用声振祸合理论对变压器振动、噪声机理的研究，利用声强法进行变压器声级测定和远场辐射噪声分析，利用统计方法对变压器声能分布分析:三是逐步从试验研究转向构筑理论分析的数学模型，比如建立变压器声源数学模型，对新建变电站进行变压器辐射噪声评估;四是出现了一批新型的模拟仿真计算软件。如FLYSTRYD,SYSNOISE5.5等;五是各变压器制造商均在生产工艺、使用材料等方面为降低变压器噪声和成本做了大量的试验和研究。1

研究表明变压器的噪声主要有两个噪声源:一方面是变压器本体噪声，主要是由变压器铁心、绕组、磁屏蔽等振动产生的噪声。另一方面是变压器冷却装置的噪声，主要是变压器冷却风扇引起的噪声。变压器的本体噪声主要是变压器铁心振动引起的，其主要机理如下:变压器铁芯的硅钢片产生磁致伸缩，磁致伸缩引起铁芯振动而产生噪声。所谓磁致伸缩就是铁芯励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸要增加，而垂直于磁力线方向硅钢片的尺寸要缩小。磁致伸缩使得铁芯随着励磁频率的变化之间的磁吸引力而产生，主要出现在铁芯边缘和铁辘的接缝之间。德国Transformatoren Union AG公司试验研究了磁致伸缩现象中在不同退火温度下硅钢片磁致伸缩率与磁感应强度之间的关系和不同机械应力下磁致伸缩率与磁感应强度之间的关系。试验表明，硅钢片的磁致伸缩受到诸多因素的影响，这从一定程度上解释了为什么用不同厂家生产的同一规格的硅钢片制造的同一型号的变压器的噪声水平会有比较大的差异，也提示了铁芯片加工和铁芯装配工艺方法的不同，会导致用同厂家同牌号的硅钢片生产出的同型号变压器具有不同的噪声水平。对考虑磁致伸缩的磁场力计算，许多学者都做了许多研究，其中法国格勒诺勃电工技术实验室G.Reyne等学者在前人研究的基础上提出了一种假设磁感应强度是一状态函数的计算方法，具有一定的计算精度。变压器远场辐射噪声水平是进行新的变电站设计和老变压器改造的重要参数，该值受到各国的普遍重视。其研究途径可分为实测数据统计分析和建立计算模型。美国BBN公司( Bolt Beranek and NewmanInc.)接受ESEERCO公司的委托于1976-1980年对ESEERCO公司下属变电站中40台正在运行的变压器噪声水平进行了实测统计数据分析，为ESEERCO公司新建变电站提供环境噪声数据。

另外BBN公司ColinC}Gordon在1979年对90台变压器的近场和远场噪声水平进行了统计分析和研究，为NEMA变压器声级标准的修订提供依据。由于实测数据统计分析法所耗费的人力和物力是客观的，于是一些研究人员希望通过建立变压器噪声源计算模型来计算其远场辐射噪声。1

可以说到目前为止，尚未有一种变压器辐射噪声计算模型得到各国的广泛认可，但这种研究方法代表了变压器的研究方向。随着技术的发展，这方面一定会取得新的进展。有些学者在变压器辐射声研究中利用声强法可以有效地避免周围环境对噪声测量影响的优点而引入了声强法。

在噪声控制方面，有源消声技术也被用来降低变压器噪声，它是采用发出相同功率但相位相反的声音来抵消已有的噪声。1996年美国电力部门在10台变压器上安装了有源消声系统，此套系统有三个硬件部分，分别是调节器、传感器和电子控制器。试验表明该系统在变压器的主要噪声频率点100Hz, 200Hz, 400Hz的降噪量分别是15~25dB(L), 10~12dB (L), 6~8dB (L)，此降噪量己是非常客观了。可见有源消声系统这种新的技术将会在变压器噪声控制方面得到很大的发展。

国内对变压器噪声方面的研究相对滞后于国外，主要集中在变压器噪声机理以及控制，定性分析和实践经验总结上，从多方面提出了降低变压器噪声的方法。随着测试技术和计算机辅助分析的发展，国内有些学者从测试变压器噪声振动频谱方面进行分析，还有利用有限元技术分析变压器噪声机理。1

变压器基本工况变压器在工作时有一定的能量损失，而损失的大部分能量都转化成了热量。以T06-245 SCR10-1250型干式变压器为例，工作6小时后高压端的温升为95.1k，工作10个小时温升达到119k，而变压器又有它工作的环境温度，因此设计者在变压器的隔声降噪方面必须考虑通风散热，以使得变压器正常运行。在干式变压器隔声罩的研究设计中，必需设计一种恰当的隔声罩消声器。

干式变压器主要安置在居民区或高层建筑地下室或变电室内，噪声污染主要是变压器的机体振动通过振动桥传到建筑物上产生的结构声和变压器本身产生的空气噪声

干式变压器隔声罩的工作重点是隔声罩消声器的设计。变压器安装地点空间有限，且工作环境比较复杂，有些环境甚至比较恶劣。另外依据多次对变压器噪声测量的数据分析表明:SCR10-1250变压器的噪声主要是50Hz的谐频，特别是200Hz, 300Hz, 400Hz等频率处的低频噪声。对于消声器的设计来言，因为阻性消声器是利用吸声材料消声，消除的一般是中高频噪声，此类消声器对所在的运行环境要求较高。而抗性消声器是利用噪声通过结构的干涉、反射等来消除噪声，一般消除的也是中高频噪声。利用此类消声器消除低频时，则消声器在长度方面就要求长些，消声量要大时就要求其截面尺寸要大，从而使消声器体积增大。在保证变压器自然通风散热的前提下，降低变压器低频噪声对人的影响，隔声罩消声器的设计显得非常关键。1

干式变压器噪声产生原因变压器本体噪声产生的主要原因有硅钢片磁致伸缩引起的铁芯振动、硅钢片接缝处和叠片间漏磁引起的铁芯振动、绕组负载电流漏磁引起的绕组振动等，干式变压器如右图所示。

（1）硅钢片磁致伸缩引起的铁芯振动硅钢片磁致伸缩引起的铁芯振动磁致伸缩是铁芯励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸增加，而垂直于磁力线方向的尺寸缩小的现象。磁致伸缩使得铁芯随着励磁频率的变化而周期性振动。由于磁致伸缩的变化周期为电源周期的一半，故磁致伸缩引起的铁芯噪声是以两倍的电源频率为基频的。因为铁芯磁致伸缩的非线性、以及沿着铁芯内框和外框的磁通路径长短不同等原因，铁芯噪声中除了基频外还包括高次谐波。2

（2）漏磁引起的铁芯振动

硅钢片接缝处和叠片间存在因漏磁而产生的电磁吸引，由此引起铁芯振动。由于铁芯叠积方式得到不断改进，接缝处和叠片之间的电磁吸引力引起的铁芯振动，比磁致伸缩引起的铁芯振动小得多，因此这部分嗓声通常可以忽略不计。

（3）漏磁引起的绕组振动

绕组负载电流产生的漏磁将引起绕组的振动。当变压器的额定工作磁通密度在1. 5-1. 8T范围时这种振动与磁致伸缩引起的铁芯振动相比较小。但由于绕组可以看成一个壳体结构，其振动声辐射效率高于平板结构，故而在相同的振动位移条件下，绕组的声辐射效率将大于铁芯的声辐射效率，同时绕组的表面积也大于铁芯表面积，可见绕组振动产生的声辐射可以与铁芯相当;负载电流漏磁产生的噪声与负载电流的平方成正比，当变压器的额定磁通密度降低到1. 4T以下时，绕组的振动与硅钢片磁致伸缩引起的铁芯振动相接近，此时，绕组产生的声辐射将大大增加，甚至可以超过铁芯所产生的声辐射，这也是在磁通降低时，变压器噪声增大的原因。1

（4）本体噪声理论特性

变压器噪声以铁芯噪声为主，由于磁致伸缩的变化周期恰恰是电源频率的半个周期，所以磁致伸缩引起的变压器的本体振动噪声，是以两倍的电源频率为其基频的。由于铁芯磁致伸缩特性的非线性、多级铁芯中芯柱和铁辘相应的截面不同，以及沿铁芯内框和外框的磁通路径长短不同等等原因，均使得磁通明显地偏离了正弦波波形，即有高次谐波的磁通分量存在，这样就使得铁芯的振动频谱中除了有基频振动以外，还包含有其基频整数倍的高频成分;此外，绕组振动频率与铁芯振动频率不同，其产生的噪声频率也与铁芯噪声不同，这也会使总体噪声偏离正弦形式。研究结果表明，电力变压器铁芯振动噪声的频谱范围通常在100- 500Hz之间，变压器的额定容量越大，在铁芯的噪声中基频分量所占的比例越大，二次以及以上高频分量所占的比例越小而变压器的额定容量越小，在铁芯的噪声中基频分量所占的比例越小。也就是说，对于不同容量的电力变压器，其铁芯噪声的频谱是不一样的。2

影响干式变压器噪声因素1、硅钢片磁致伸缩的影响

硅钢片磁致伸缩大小直接影响变压器本体噪声的强弱，因此减小硅钢片的磁致伸缩是降低变压器噪声最根本有效的方法。磁致伸缩的大小主要取决于励磁时硅钢片中晶粒转动的情况，晶粒取向为结晶方向，且取向完整度越好，磁致伸缩率越低，因此在磁通密度相同的条件下，优质硅钢片的磁致伸缩较小。另外铁芯组件的缺陷、毛刺等将对变压区噪声级有着显著影响，因此硅钢片应该平整度完好，波浪性小，这样有助于降低铁芯噪声。绝缘涂层在硅钢片表面形成张力，也可以减小磁致伸缩。硅钢片越薄，绝缘涂层越厚，涂层与硅钢片之间的反应层越深，涂层张力则越大，硅钢片的磁致伸缩越小。涂层厚度通常以50-100 fon为宜，太薄降噪效果不明显，太厚则影响铁芯的散热，反过来影响铁芯噪声。通常，硅钢片的含硅量也是影响磁致伸缩的因素，一般硅钢片的含硅量为2-3%，试验研究表明当含硅量为6. 5%时，硅钢片的磁致伸缩近似为零。不过当硅含量超过3. 5%时硅钢片将变得很脆，加工困难。

此外，磁力线和硅钢片压延方向的夹角对磁致伸缩影响也很大，当夹角为50-60度时磁致伸缩最小，因此硅钢片采用斜接缝或者阶梯接缝可减小磁致伸缩。磁通密度的大小同样影响磁致伸缩，磁通密度越大则磁致伸缩越大，磁通密度降低0. 1T时，噪声水平可以下降2dB。尤其当硅钢片表面有涂层时磁致伸缩随磁通密度增大而增大的趋势更加明显。1

2、铁芯结构对噪声的影响

(1)几何尺寸的影响。由于铁芯中磁密度分布的不均匀性和硅钢片的磁性能的各向异性使得铁芯不同区段的磁致伸缩不一致。铁芯磁致伸缩的不均匀性和铁芯的几何尺寸紧密相关。

(2)结构方式的影响。铁芯的噪声还与铁芯的结构形式有关，比如卷铁芯和叠片式铁芯的噪声有所不同。卷铁芯是采用专门的铁芯绕卷机不间断地卷制而成，不含接缝，因此不会产生普通叠片式铁芯因磁路不连贯而产生的噪声。

(3)搭接面积的影响。在采用斜搭接以降低噪声时，搭接区的搭接面积对噪声也有一定的影响。增大搭接面积可以提高铁芯的机械强度，但磁路经过硅钢片非轧制方向的区域增大，从而使噪声增加。因此在满足铁芯机械强度的条件下，应该选择最小的搭接面积以降低铁芯的噪声。

(4)铁芯夹紧力的影响。铁芯噪声与铁芯夹紧力密切相关。铁芯夹紧力存在最佳值，为0. 08-0. 12MPa。夹紧力低于最佳值时硅钢片的自重将使铁芯产生弯曲变形，致使磁致伸缩，增大变压器噪声;另一方面变形后同层的芯片和扼片不在同一平面，引起横向磁通，导致磁致伸缩引起的噪声高频成分增加，增大变压器噪声:而夹紧力过大时，磁致伸缩增大，铁芯噪声提高，并可能引起零件在高频下的共振。干式变压器铁芯多采用树脂固化代替绑扎，这种方式可以降低噪声2dB左右，但如果树脂涂敷不好或者由于树脂质量低劣及比例调配不当引起树脂脱落则会引起噪声增加。

(5)运行状态的影响。国内外的运行实践告诉我们，变压器运行时的噪声往往要高于出厂时的测量值。这主要由以下因素引起:运行过程中负载电流产生的漏磁会引起绕组的振动，从而产生附加的振动噪声，这种附加的振动噪声的大小是与负载电流的平方成正比的;铁芯加热后，由于谐振频率和机械应力的变化，其噪声会随着温度的升高而增大;运行现场的环境对噪声有影响:表现为当负载电流中叠加有直流分量和谐波分量时，会使噪声升高。1

干式变压器噪声源控制任何一个声学系统主要由声源、传播媒介和接受者三个环节组成(如右图所示)。声源可以是单个声源，也可以是多个同时作用的声源;声的传播途径可以是单条，但也可以是多条的，并且不是固定不变的;声的接受者可以是人，也可以是仪器设备。因此，噪声控制就相应的有声源控制、传播途径控制和接受者控制三个方面，任何噪声控制技术和措施也都应从这三个方面考虑，至于具体主要采用应从控制要求、技术、经济等因素综合考虑决定，有时需几个方面的综合。

声源控制是噪声控制中最根本、最有效的、治本的途径。对机械设备的噪声控制而言，它包括机器设计阶段的低噪声设计、噪声预估，以及机器制造出来后的测试分析;对机器自身在降噪方面的改进，如减小振动、改善动平衡、结构改进等。为进行声源控制，就必须研究并弄清声源发声的机理，据此限制噪声的发生。

声源控制的基本方法是:

1、降低激振力、提高结构的抗振性能等。具体的有改进机器的性能参数、减小运动部件之间的冲击、提高机器和运动部件的平衡精度，减少运动部件的质量和降低其运动速度、用连续运动代替不连续运动。另外还有增加动刚度、改变零件的结构或尺寸来改变其固有频率、正确对中、改善润滑件、采用大阻尼材料或阻尼结构、采用减振器或缓冲器等;1

2、利用阻尼减振等措施减小表面振动速度、降低结构声辐射能量等;

3、隔离或阻碍声振传递能量(隔振、隔声)。具体由改进结构和材料、合理设计罩壳、盖板以防止激振来减少噪声辐射、合理地设计局部的隔声罩和隔振器或隔振垫等;

4、降低气体动力性噪声。具体如防止气流突变以消除湍流噪声、射流噪声和激波噪声、降低气流速度、减小气体压降和分散压减、改变气流的频谱特性使之向高频方向移动以利于消声、降低气流管道噪声、设计高效的消声器等。

结合以上噪声源控制方法，干式变压器的声源控制可从以下进行考虑:

(1)合理缩小铁芯直径，减小铁芯的体积。铁芯是变压器的主要噪声源，减少铁芯的体积和重量，可十分明显地降低噪声。

(2)采用阶梯接缝叠片方式，可以在不增加材料成本的前提下，十分有效地降低产品的噪声。其原因是，采用阶梯接缝叠片方式可以有效地降低铁芯的局部磁密。由于铁芯接缝处为硅钢片的自由端，因此降低接缝处产生的局部磁密，可十分有效地降低接缝处产生的噪声。

(3)分隔铁芯与低压绕组间的气隙。变压器的铁芯截面是对称的多级梯形的近似圆形的截面，铁芯为噪声源，可视作无数个对称的小声波源，如果将铁芯与低压绕组间的气隙进行分隔，截断对称声波源的相干途径，可以将噪声大大降低。1

(4)改善铁芯的夹紧结构。夹紧件的钢性不够，往往导致铁扼夹紧时两端往内弯曲但中间往外膨胀的现象，导致同层的芯片与辘片不在同一平面，从而引起横向磁通。这使得磁密波形不是正弦曲线，结果导致磁滞伸缩引起的噪声中的高次谐波成分增加，导致产品的噪声增大。改进夹紧件的结构，在夹紧件两端增加限位装置并注意控制适当的铁芯夹紧力，能在一定程度上起到降低产品噪声的效果。

(5)尽量减小变压器对基础和周围建筑的振动激励，从而降低因变压器振动引起的结构声。

需要特别指明的是通过采用改进干式变压器的材料或干式变压器的结构，控制或降低变压器的噪声是有限的。特别是通过降低磁密来降低噪声，则变压器的能耗就明显增加。从而在干式变压器的噪声治理中，不宜采用改动变压器的结构或铁心的材料等来降低变压器的噪声。1

干式变压器噪声传播途径控制噪声传播途径控制是在声源控制受到局限或限制时所用的最常见的控制技术，特别是对已有机器设备的噪声控制来说，声源控制常常受到某些限制，有时甚至不可能，而采用传播途径控制则余地甚大。

隔声、吸声和消声是噪声传播途径控制中的三大控制技术。隔声是利用结构的密实性阻隔噪声的传播:吸声是利用多孔性材料或柔顺性结构的声热转换消耗噪声能量;消声是利用阻性、抗性结构降低管道流动噪声。

隔声与吸声技术的具体工程应用主要有隔声罩、隔声屏(声屏障)、隔声间和各种吸声技术.隔声罩在机械工程中是由隔声构件将产生噪声的机器或机械设备(声源)包围并密闭在较小空间内，使其传出的噪声减弱的一种噪声控制措施。隔声罩在实际设计中当用薄板做隔声罩时，应注意罩壁在声波作用下产生共振或吻合效应的问题，因为一旦出现，将使罩的隔声能力大大降低，例如当罩发生共振时，其插入损失很小，甚至为负值，即罩辐射的声能比未加罩的声源还要大，此时罩起到了一个共振放大器的作用，为避免罩的共振，就应提高罩的固有频率。在尺寸已定的情况下，应选用劲度大(或杨式模量)而重量轻的材料制作隔声罩来提高罩的固有频率。另外还要注意为了实际工作的需要，声源不能达到完全被罩封闭，例如需要为管道、轴、操作手柄等留出一些开口，需要在罩上留观察窗、通风散热口等，即使密闭，也还会留下缝隙，在这种情况下，声音总会通过开口或缝隙向外传播，这将大大降低罩的隔声量。因此，应该注意开口、孔洞、缝隙对隔声罩隔声量的影响。1

吸声技术主要是吸声材料和吸声结构。吸声材料多是一些多孔材料，如玻璃棉、矿渣棉、岩棉、毛毡、吸声砖等，这些材料的组织构造特征是在材料中有许多微小的孔和相连通的孔隙，这些孔隙并与外界相通，当声波经材料表面而入射到内部时，引起孔隙间的空气分子和纤维振动，由于摩擦阻力、空气的粘滞阻力、热传导等作用，使相当一部分声能转化为热能而被消耗掉，从而起到吸声的作用。多孔材料的吸声性能除与材料的本身性能有关外，还与材料的厚度、密度、安装方式有关(背后有无空气层、空气层的厚度、固定方式等)、入射声波的频率、以及入射声波的角度等因素有关。应当指出的是，有些多孔材料，它的孔隙是独立的，彼此封闭并不连通，因而吸声性能较差，其吸声机理是当声波入射到材料表面时，很难透入材料内部，而只能是材料作整体振动，由于材料内部的摩擦而消耗一部分声能，因此，其吸声性能具有明显的共振吸声特性。将多孔材料用适当粘合剂粘合后，可制成各种吸声体，在不妨碍操作、灯光等情况下，尽量低悬于房间内成为空间吸声体，是一种有效使用吸声材料的方法，其吸声量有时可达到同样材料装在墙面或屋顶上时的数倍。吸声结构可以弥补多孔材料在低频吸声方面的不足，上述吸声体就是一种吸声结构，常用的吸声结构还有薄板吸声结、薄膜吸声结构、穿孔板吸声结构、微穿孔板吸声结构等。微穿孔板吸声结构是我国著名声学专家马大献创建的，在当今世界得到了广泛应用。它是在厚度小于1mm的金属板上钻以孔径小于1mm的微孔，穿孔率为1%~5%，并在板后留有一定厚度空间层的新型吸声结构，微穿孔板可用单层，也可用双层，其吸声机理主要是利用声波传播时空气在小孔中来往摩擦消耗声能。由于穿孔直径甚小，故具有相当大的声阻，因而能取得较大的吸声系数和较宽的吸声频带。控制板后空气层的厚度可以控制吸声峰的共振频率，空气层厚度越大，共振频率越低。微穿孔板吸声结构特别适用于高温、高速和潮湿等条件下的吸声处理。1

消声技术主要是消声器的设计与应用。用的最多的是阻性消声结构、抗性消声结构、扩张式消声结构。阻性消声结构在管道内以一定的方式布置多孔性吸声材料，当气流通过时，声波便引起吸声材料孔隙中的空气和细小纤维振动，由于摩擦和粘滞阻力，使声能转化为热能而被消耗掉，从而起到消声作用。

阻性消声器的消声效率与吸声材料的吸声系数、吸声材料护面部分长度、吸声材料断面的周长面积比等参数有关。吸声材料越厚，所能吸收声音的频率越低。相对于一定宽度(或直径)的气流通道，当噪声频率高于一定值后，由于噪声波长相对于管道尺寸较小，则声波成束状直接通过气流通道，不与吸声材料接触，造成消声器消声性能下降，这时如果采用较窄的气流通道可取得较好的效果。

抗性消声结构是利用不同形状的管道和共振腔进行适当的组合，借助于管道截面和形状的变化而引起阻抗不匹配所产生的反射和干涉作用，达到衰减噪声的目的。其消声效果与管道形状、尺寸、结构有关，一般频率选择性较强，适用于窄带噪声和低、中频噪声的消减。在有些情况下，常常是阻性消声结构和抗性消声结构的结合。

结合以上噪声源控制方法，干式变压器的传播途径的控制可从以下进行考虑:

隔、吸、消声技术是噪声控制和治理的常用技术，在工程实际中得到了广泛应用。考虑到声源控制的有限性和局限性，针对干式变压器的噪声特点和现有的噪声控制条件，在原有的干式变压器安全罩的基础上，设计研制干式变压器隔声罩对干式变压器的噪声进行控制。利用隔声罩隔声技术降低变压器噪声对人们的影响，同时采用了吸声技术，在隔声罩的边边缝隙间，用吸声密封材料进行处理。在考虑如何保证变压器的通风散热、正常工作的前提下确保隔声罩的隔声降噪效果方面，本文进行了干式变压器隔声罩消声器设计。在消声器的设计中广泛采用了消声器的设计理论，对不同种消声器的消声技术都做了许多尝试，特别是微穿孔板消声器和迷宫型消声器分别做了一定的研究工作，并进行了消声器的设计，实现了工程化。1

消声器消声评价指标消声器是一种既允许气流通过而又能衰减或阻碍声音传播的装置。是噪声控制中消声技术的重要体现。它控制空气动力性噪声，简单而又有效。例如在输气管道中或进、排气口辐射的噪声。

消声器的主要评价指标为消声量(dB )、消声频率范围(主要为消声量峰值的频率范围)及阻力损失;此外，消声器还应具有好的结构刚性，防止受激振而辐射再生噪声，尺寸适宜、便于安装等。在某些情况下，要求内部结构能耐高温和抗腐蚀。一般主要同时考虑声学性能、空气动力性能和结构性能三个方面。

（1）声学性能

消声器的声学性能包括消声量大小和消声频率范围宽窄两个方面。设计消声器应根据声源特点，使在所需要消声的频率范围内有足够大的消声量。否则，消声器的消声频率范围尽管宽，消声量也较大，如果恰好在所要消声的频率上消声效果不好，也往往得不到预想的结果。消声器的声学性能用消声量(包括计权声级和各频带声压级的消声量)来表征。

（2）空气动力性能

消声器的空气动力性能是评价消声器性能好坏的另一项重要指标。是指消声器对气流阻力的大小。也就是指安装消声器后输气是否通畅，对风量有无影响，风压有无变化。消声器的空气动力性能通常用阻力系数或阻力损失来表示。阻力系数是指消声器安装前后的声压差与安装前声压比，它能全面地反映消声器的空气动力性能。一个确定的消声器的阻力系数是一个定值。气流的阻力损失都与速度头成正比，即与气流速度的平方成正比。也就是说，当气流速度增高时，阻损的增加要比气流速度的增加快得多。因此，如果采用较高的气流速度，会使阻损增大，使消声器的空气动力性能变坏。在设计消声器时，从消声器的声学性能和空气动力性能两方面考虑，都以采用较低的流速为利。1

（3）结构性能

消声器结构性能是指它的外形尺寸、坚固程度、维护要求、使用寿命等，它也是评价消声器性能的一项指标。

好的消声器应有好的声学性能和空气动力性能外，还应该具有体积小、重量轻、结构简单、造价便宜等特点。

在设计和评价消声器时，声学性能、空气动力学性能、结构性能这三个方面应根据具体情况做具体分析，应该有所侧重。在本文的消声器设计中，根据项目需要，消声器的声学性能、空气动力学性能必须满足变压器隔声罩的需要，既要达到降低噪声的要求又要满足变压器通风散热的要求。

消声器的设计和研究是以声学基本理论和分析理论方法为基础的，恰当地利用声学理论解释和指导设计消声器，利用现有的消声器设计方法和工具进一步研究消声器的消声器机理已是现代消声器设计发展的趋势。1

典型消声器简介1、反作用式消声器

反作用式消声器基本上不用吸声材料，是用一个或多个小室来反射和衰减入射的声能。当噪声包含离散声时，它们最有用，因为通常它们是窄带装置。在气流是脏的，也许要堵塞或粘住吸收式消声器的地方，反作用式消声器是有生命力的。这种装置经济且压力降低;然而，在高频且当和大直径管道一起使用时，它们的性能就变坏。典型的反作用消声器有扩张型消声器、空腔谐振器(又称“亥姆霍兹谐振器”)、HQ管反声消声器等。

2、吸收式消声器

通常，吸收式消声器也称为阻性消声器，这类消声器的噪声降低是通过吸声材料或吸声结构的毡层产生的。这种材料的吸声系数将随厚度而增加。这类消声器对宽频带的噪声(或频率随工作速度变化的窄带噪声)是非常有用的，并对高频提供良好的吸声作用。对安置在高速或高温气流的管道中的吸声材料来说可能需要特殊的保护贴面。其典型的吸收式消声器有加衬的管道、平行式或交叉式隔声板、压气室等。1

3、微穿孔板消声器

它是利用微穿孔吸声结构制成的消声器。这是我国噪声控制工作者在上世纪研制成功的一种新型消声器。通过选择微穿孔板上的不同穿孔率与板后的不同腔深，能够在较宽的频率范围内获得良好的消声效果。因此，微穿孔板消声器能起到阻抗复合型的消声作用。

近年来，我国已研制成功在多种条件下使用的微穿孔板消声器，如通风空调消声器，鼓风机进排气消声器，燃汽轮机消声器，飞机发动机试车消声器，内燃机消声器，并己形成系列化产品，经工程上应用，其性能良好。

在普通条件下使用，经适当的组合，微穿孔消声器能够在一个宽阔的频率范围内或在某些特定的频率范围内得到高的消声量，而且阻损可以控制的很小。

在特殊条件下，它能够耐高温和气流冲击，不怕油雾和水蒸气。即便是有水流流过，也有好的消声效果。受到短期的火焰喷射也不至于损坏，这对于蒸气排气放空系统、内燃机、嫩气轮机以及发动机试验站的排气系统的消声是很有意义的。

在高速气流下，微穿孔板消声器具有比阻性消声器、扩张室消声器、阻抗复合消声器更好的消声性能和空气动力性能。这对于高速送风系统、消声器内流速高的空气动力设备是有益的。由于在很高气流下，微穿孔板消声器还有一定的消声性能，这对大型空气动力设备的消声器可以较大幅度地减少尺寸，降低造价。1

展望(1)在干式变压器的噪声机理研究方面，由于变压器是个电磁、力、结构场相互作用的祸合系统，如何计算其振动噪声的辐射量值和远场声压及声强，如何从电磁力等方面着手计算其振动激励，进而计算其声辐射特性，从而对变压器进行优化设计、有效控制变压器噪声将是一个十分艰巨的任务。这方面的研究工作将从以下几个方面入手:一方面总结现有的变压器噪声机理方面的结论，进一步研究铁芯磁致伸缩的特性，找出磁致伸缩力的统一计算模型;另一方面，在弄清变压器磁致伸缩力的基础上，结合铁芯的结构特性，合理简化变压器的本体结构，计算变压器铁芯的振动特性，得出铁芯表面的法向振动速度，进而利用声振祸合分析软件，求解出铁芯的振动声辐射，计算其远场声压分布。1

(2)在变压器的噪声控制方面，根据变压器噪声的特点，适宜采用主动消声，而主动消声技术还不成熟，本身还存在着一些难以克服的难题。但主动消声技术具有很大的发展前景，尤其是在变压器的噪声治理方面。基于此，随后在这方面的研究重点是在目前本实验室主动消声初步的研究成果上，进一步优化算法，采用速度更快和精度更高的数字处理芯片，合理地设计实验，设计出一个实时跟踪处理程序，从而保持主动消声效果的长期有效性。

(3)在消声器的研究方面，在总结国内外消声器研究成果的基础上，进一步从数值计算仿真和实验室实验的角度进一步研究消声器的消声机理，如何填补消声器在声学理论方面的不足，从而得出一些利于工程运用的结论来指导具体的设计工作。特别是迷宫型消声器，目前还没有给出一个具体的像简单扩张式消声器的经验性工程和具体的声学理论来指导具体的工程实践中的设计工作。

(4)低频噪声一直是噪声治理中的难点，也是振动与噪声控制工作者工作的重点。许多低频噪声除了有声源或振源本身引起的以外，大多是通过结构产生的结构声或称为二次噪声，此噪声显著特点是低频噪声，扰民严重。如何进一步消除或减弱低频噪声，将是今后振动与噪声中心研究的重点。1