蒋红樱，刘金生，丁平，颜红勤，夏鹤鹏，彭克伟，成立

（1.江苏省水利工程科技咨询股份有限公司，江苏南京 210029；2.扬州市水利工程建设中心，江苏扬州 225000；3.南京工业大学，江苏南京 210029；4.扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州 225009）

0 引言

潜水贯流泵站因其结构紧凑、流道顺直、装置效率高而被广泛采用于防洪排涝、工农业送水、区域调水等大流量、低扬程场合，由于大多数贯流泵采用干式安装，造成运行时噪声偏大，给泵站运行人员及仪器设备等造成不良影响。抽水泵站因为水泵机组的运行工况、工作年限、负荷状态等原因，在实际运行与工程验收状态下，泵站的声环境与设计并不一定相符，往往不符合设计对噪声控制的要求。因此，如何合理制定泵站的声环境噪声控制目标，保障运行管理人员的生理与心理健康，合理规划泵站的声环境，改善周边人居环境，成为泵站设计、运行管理中亟待解决的问题。对此，研究其产生原因并进行安全评价，对提高泵站安全运行效率和现代化管理水平具有重大实际意义。

目前，国内外学者对泵站现场测试进行了广泛研究。姜明利［1］等分析了抽水蓄能电站噪声特性和特点，并提出有效地降低厂房内噪声，是电站亟需解决的问题，李斌［2］等研发了大型泵站机组振动测试诊断系统，可以实现机组振动、噪声、摆渡等参数的在线监测，柏木生［3］分析了机组产生振动与噪声的原因，并提出降低泵站振动与噪声的措施，石丽建［4］等对不同工况下大型箱涵式泵装置进行压力脉动及振动特性分析，张爱霞［5］等从水泵本身结构设计的改进方面阐述了双向贯流泵提效降噪的方案，陈斌［6］等针对双向贯流泵在干坑安装情况下振动噪声较大的现象，对振动原因进行了诊断分析，张辉［7］从工业厂房噪音的特点及危害入手，阐述了工业厂房的隔音与降噪治理措施，陈贵清［8］等结合具体案例，对引起水电机组共振和噪声的几种主要因素、抬机现象和厂房共振进行了分析研究，杨经卿［9］等对已投运多座大型抽水蓄能电站发电厂房进行噪声测试，分析了解厂房噪声的成因和特性，曹崇宏［10］等从水泵生产振动和噪声的原因入手，提出有效解决水泵振动和噪声的有效措施，王圣光［11］等从水泵系统振动噪声传播途径控制的角度，分析了振动噪声空气传播的阻隔与吸收。国内外学者多以离心泵以及水电机组的振动及噪声测试为研究方向，而对潜水贯流泵振动及噪声的研究较为少见。因此，本文以工程实际为例，通过对泵站周界及泵站内工作面的特征部位展开噪声测试，探询泵站噪声特性、分布规律及产生的原因，从而得出系统性、整体性结论，上述研究成果可为今后同类型泵站噪声环境模拟及控制方案提供坚实的技术支撑。

1 工程概况

某潜水贯流泵站位于东台市境内，站身采用堤身式钢筋砼块基型结构，平面尺寸为26.5 m×16.0 m，水泵采用平直管进水流道，斜直管出水流道，快速闸门断流。泵站布置3 台2000GZBW-8.6/1.9 型潜水贯流泵，配YQGN740-6P-330kW/10kV 潜水电机，采用行星齿轮传动。泵站设计抽引流量24 m3/s，总装机功率990 kW，满足区域供水灌溉，同时承担里下河腹部东南片地区的排涝。图1为该泵站布置图。

2 测试与分析内容及目的

通过对某潜水贯流泵站室内、室外关键部位的噪声测试及分析，探究声源频谱特性、工作面噪声分布规律及该型泵站的噪声特点及特性，为该泵站机组噪声控制、同类型泵站噪声控制目标制定及控制技术提供设计依据。

3 噪声测点分布及排放标准

3.1 噪声测点布置及数据整理

按照《工业企业噪声测量规范》GBJ 122-88要求进行测点布置及噪声测量，噪声测点布置在厂房周界、大门入口，管理区入口，泵室首层工作面、负一层工作面、基坑处，采用NorsonicN140 型声级计对不同开机台数下各工作面噪声声压进行采集，并通过测量的数据提取各测点A计权声压级（LAeq）、各频率声压级及A计权声压级瞬时最大值［LAF（max）］，并将上述数据生成相关图表。

3.2 厂界环境噪声排放标准、各类工作场所噪声限值

根据《工业企业噪声控制设计规范》（GB/T 50087-2013）（以下简称《规范》）及《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348-2008）（以下简称《标准》），工业企业厂界环境噪声排放限值及各类工作场所噪声限值见表1、2。

表1 工业企业厂界环境噪声排放限值 dB（A）Tab.1 Environmental noise emission limits of industrial enterprises

表2 各类工作场所噪声限值 dB（A）Tab.2 Noise limits of various workplaces

4 测试结果分析

4.1 泵站室外噪声分布情况

按照《工业企业噪声测量规范》GBJ 122-88 要求，对抽水泵站室外噪声进行了测量，噪声水平及频谱特性分布见图2、3。

图2 泵站开机、未开机状态下室外噪声对比图Fig.2 Comparison of outdoor noise when the pumping station is start-up and shutdown

图3 泵站室外开机状态各点位噪声频谱分布图Fig.3 Noise spectrum distribution of outdoor points when the pumping station is started

由于所测泵站周边环境空旷，且临近区域没有工业、企业，因此厂界周边环境本底噪声水平低，各点位噪声均在40～45 dB（A）。在开机状态下厂界噪声排放达到《标准》［13］中厂界外声环境功能区类别1 类标准。对各测点噪声频谱进行分析，发现其主要以中、低频声为主。通过测试与分析，该泵站室外声环境良好，无需要特殊考虑要素。

4.2 泵站室内噪声分布情况

按照《工业企业噪声测量规范》要求，依次对泵站开1 台、3台泵机组（全开）时首层工作面（1F）、负一层工作面（-1F）、基坑进行了噪声测量，见图4、5，之后将两种工况下首层工作面、负一层工作面、基坑的噪声测量结果及频谱分布如下，见图6～20。

图4 只开2号机组时噪声测量点位图Fig.4 Noise measurement points when only No.2 unit is operated

图5 3台机组全开时噪声测量点位图Fig.5 Noise measurement points when 3 units is fully operated

图6 开2号机1F（首层）等效A声级及最大值分布图Fig.6 Equivalent A sound level and maximum value of the first floor when only No.2 unit is operated

图7 开2号机1F（首层）各点位噪声频谱分布图Fig.7 Noise spectrum at each point of the first floor when only No.2 unit is operated

图8 开2号机-1F（负一层）等效A声级及最大值分布图Fig.8 Equivalent A sound level and maximum value at the negative layer when No.2 unit is operated

图9 开2号机-1F（负一层）各点位噪声频谱分布图Fig.9 Noise spectrum at each point of the negative layer when No.2 unit is operated

图10 2号基坑等效A声级及最大值分布图Fig.10 Distribution diagram of equivalent A sound level and maximum value at No.2 foundation pit

图11 2号基坑各点位噪声频谱分布图Fig.11 Noise spectrum distribution of each point at No.2 foundation pit

图12 1F（首层）3台全开等效A声级及最大值分布图Fig.12 Equivalent A sound level and maximum value at the ground floor when 3 units is fully operated

图13 1F（首层）3台全开各点位噪声频谱分布图Fig.13 Noise spectrum at each point of the ground floor when 3 units is fully operated

图14 -1F（负一层）3台全开等效A声级及最大值分布图Fig.14 Equivalent A sound level and maximum value at the negative layer when 3 units is fully operated

图15 -1F（负一层）3台全开各点位噪声频谱分布图Fig.15 Noise spectrum at each point of the negative layer when 3 units is fully operated

根据测量结果，在泵站只开1 台（2 号）泵机组情况下，首层、负一层工作面各测量点位无论是等效A 声级还是瞬间最大值均满足《规范》［12］中规定的生产车间85 dB（A）的噪声限值要求，只有个别点位超标；但是在2号基坑内各测量点位无论等效A 声级还是瞬间最大值都大大超过了限值，超限最大值为9 dB（A）。2 号基坑（图10）等效A 声级及最大值分布图出现突降点，主要是该点位附近有连接相邻基坑的出入洞口，该处的声音反射声较弱，因此声压级较低。

图16 基坑位置三台全开等效A声级及最大值分布图Fig.16 Equivalent A sound level and maximum value at the foundation pit when 3 units is fully operated

图17 三台全开基坑位置各点位噪声频谱分布图Fig.17 Noise spectrum at each point at the foundation pit when 3 units is fully operated

图18 1F（首层）开2号机、三台全开噪声对比分析图Fig.18 Comparative analysis of the noise of No.2 unit operation on the ground floor and fully 3 units operation

图19 -1F（负一层）开2号机、三台全开噪声对比分析图Fig.19 Comparative analysis of the noise of No.2 unit operation on the negative layer and fully 3 units operation

图20 2号基坑开2号机、三台全开噪声对比分析图Fig.20 Comparative analysis of the noise of the 2#unit operation at No.2 foundation pit and fully 3 units operation

在泵站3台泵机组同时开启时，首层工作面、负一层工作面只有个别点位等效A 声级不超过限值，瞬间最大值都超过了噪声限值，负一层工作面超限最大值为2 dB（A）；基坑内各点位超限最大值为10 dB（A）。各层工作面、基坑各点位噪声频谱特性基本相同，由图21可计算出基坑内修正后低、中、高频区噪声平均声压级分别为74、83.5、62 dB，未修正低、中、高频区噪声平均声压级分别为97、86、63 dB，由此可知高频声能在总声能中的占比很小，超标噪声绝大部分主要分布在中、低频区域，声能分布由低频向中高频逐渐降低，中低频声能占比较大。因此后期噪声治理措施应主要针对31.5、63、125、250、500、1 000、2 000 Hz的噪声展开。见图21。

图21 基坑位置各频率修正、未修正平均声压级比较Fig.21 Comparison of corrected and uncorrected average sound level of each frequency at the foundation pit

将3 台机组全开与只开2 号机组时各层工作面上数据加以比较，可以发现从首层至负一层到基坑内各点位等效A 声级均呈现显著提升，且超标呈愈加严重态势；一层工作面相同点位上各频率的声压级分别增加5～8 dB，负一层相同点位上各频率的声压级增加5～12 dB，基坑处变化幅度相对较小；各工作面相同点位的噪声频谱特性基本相同。基坑噪声值超限较大主要是基坑内混凝土壁面反射，混凝土材质反射率较高，对主机组运行时散发的噪声基本上没有吸收，几乎全被壁面反射到四周空间，因此要采取合适的降噪措施，控制、改变噪声传播途径，削弱噪声传播强度，可以大幅降低基坑处的噪声水平，也是泵站噪声控制的关键。

测试工作在开单台机组和3 台机组全开两种模式下进行，测试单台机组的目的是为了解单台机组的声学指标及特性。3台机组全开是泵站正常运行时的状态，通过对比明确了两种工况下泵站各工作面噪声的特性有无差异、噪声超标情况以及噪声变化水平等。通过实测，在掌握其噪声特性的基础上，将单台泵机组做为一立体声源，可将其与周边基坑看作为源声源声场，后期可建立泵站整体声学模型形成耦合声场，模拟各种工况条件下泵站运行时的声学环境，为泵站噪声治理最终达标建立坚实的基础。

4.3 结论

通过对泵站室外、室内噪声测量及噪声分布图的绘制、分析，可得出如下4点结论。

（1）同类型的潜水贯流泵站可采用面密度较大的外维护结构，在隔声量达40～50 dB 的情况下，大部分噪声可被限制在泵站空间内，厂界环境噪声排放标准可符合厂界外声环境功能区1或者2类标准。

（2）潜水贯流泵站厂内噪声水平在各层工作面上分布较为均匀，在同一工作面上测量点位的噪声声压级变化不大；室内噪声声压级从泵机组基坑到最上层工作面呈逐层递减分布状态；泵机组基坑内、-1F（首层）工作面噪声平均值分别为91～93 dB（A）和87～88 dB（A），超出国家标准6～8 dB（A）和2～3 dB（A）。在噪声控制中应优先处理基坑内主机组噪声，可在基坑内壁进行吸声降噪处理。

（3）采用该类型潜水贯流泵及类似设计、布局模式的泵站，由于泵机组、基坑材质及构造特性，其基坑噪声基本可视为相对稳态声源，基坑各处噪声值与平均值相比，振幅数值约1～2 dB（A）。

（4）超标噪声主要分布在中、低频率。从首层工作面到基坑低频声能量占比逐渐加大，室内大量低频声能的存在会损伤人的听力、引发人体的疾病、影响人的正常工作状态及效率、对建筑物和仪器设备也有危害，因此需重点处置。