Низкошумная электротрансформаторная подстанция закрытого типа

Низкошумная электротрансформаторная подстанция закрытого типа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Силовой электротрансформатор может являться значимым источником паразитного акустического (шумового) загрязнения окружающей среды, осуществляемого как на селитебных территориях открытых пространств населенных пунктов, так и в производственных, общественных или жилых помещениях, в которых находятся биологические объекты (люди, животные). Согласно опубликованным информационным материалам [1…7], основными (доминирующими) источниками, генерирующими звуковое излучение (шум) силового электротрансформатора, является его активная часть, представленная в виде магнитопровода и изолированных обмоток, охватываемых общим магнитным потоком, а также системы (устройства) естественного и/или принудительного вентиляционного охлаждения его активной части:

[1] Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования: учебное пособие для вузов по направлению «Теплоэнергетика», М.: Издательство МЭИ, 2005. - 232 с.

[2] Лазарону Д.Ф., Бикир Н.Л. Шум электрических машин и трансформаторов. Пер. с рум., М., «Энергия», 1973, 271 с.

[3] Тупов В.Б., Чугунков Д.В., Беляков М.В. Опыт снижения экраном уровня шума силовых трансформаторов. Электрические станции, №10, 2010, с. 38-40.

[4] Справочник по контролю промышленных шумов. Пер. с англ. Л.Б. Скрябиной и Н.И. Шабановой под ред. В.В. Клюева, М., Машиностроение, 1979, 447 с.

[5] Борьба с шумом на производстве. Справочник. Под ред. Е.Я. Юдина, Машиностроение, М., 1985, 400 с.

[6] Справочник по технической акустике. Под ред. М. Хекла и Х.А. Мюллера. Ленинград, Судостроение, 1980, 440 с.

[7] Helmut V. Fuchs, Shallabsorber und Shalldampfer. Springer-Verlag Berlin Heidelberrg 2004, 2007, p. 546.

Механические колебания активной части силового электротрансформатора обусловлены переменными магнитострикционными и электромагнитными силами, возникающими в магнитной системе и переменными динамическими силами в изолированных обмотках. При этом доминирующей виброшумовозбуждающей силой является магнитострикционная составляющая. В сетях переменного тока с промышленной частотой f_c=50 Гц при значениях индукции более 1,4 Тл магнитострикционная составляющая проявляется на кратных ей гармониках f₁=2f_c=100 Гц, f₂=4f_c=200 Гц и f₃=6f_c=300 Гц. При перемагничивании активной части магнитной системы электротрансформаторов индукция в ней достигает максимума дважды за один период частоты сети переменного тока, что соответствует двукратному динамическому изменению длины стальных листов магнитопровода (магнитной системы). Этим, в частности, и обусловлены периодические колебания магнитной системы с удвоенной частотой (f₁=2f_c=100 Гц) по отношению к частоте сети переменного тока (f_c=50 Гц) и сопутствующими ей кратными гармониками f₂=4f_c=200 Гц и f₃=6f_c=300 Гц.

Совместно с силами магнитострикционного происхождения, магнитная система (магнитопровод) испытывает динамическое воздействие сил магнитного происхождения. В особенности, это проявляется в стыковых соединениях стальных листов шихтованного магнитопровода, когда магнитный поток вынужден перетекать из листа в лист в воздушном или масляных зазорах, образующихся за счет неплотной стыковки стальных листов друг с другом. При этом возникают переменные поперечные силы, вызывающие изгибные колебания стальных листов, сопровождающихся виброакустическими возбуждениями и излучением шума («паразитного низкочастотного электротрансформаторного гула»). При значениях индукции меньше 1,4 Тл становится существенным шумовое излучение, производимое непосредственно изолированными обмотками, проводники которых вибрируют под действием сил взаимного притяжения при прохождении в них переменного тока. Генерирующими звук поверхностными зонами в этих случаях являются преимущественно торцевые части изолированных обмоток, прессующие кольца, ярмовые балки, крепежные детали.

Существенное влияние на усиление шумового излучения силового электротрансформатора могут оказывать также возникающие динамические резонансные явления, проявляющиеся в виде механических колебаний (вибраций), его составных частей - охладителей, стенок масляного бака, расширителя, трубопроводов.

Радиаторы системы охлаждения могут также являться значимыми структурными (твердоповерхностными) источниками шумового излучения вследствие больших поверхностей звукоизлучения и возможных возникновений (возбуждений) резонансных механических колебаний отдельных деталей охладителя, передачи вибрации от масляного бака, в то время как маслонасосы, используемые в системах охлаждения, как правило, не оказывают какого-либо значимого влияния на результирующее звуковое поле электротрансформаторной подстанции. Передача вибрационной энергии от активной части силовой электротрансформатора к стенкам бака происходит твердыми путями передачи - через опоры либо через элементы крепления активной части к баку, а также через находящееся в нем охлаждающее масло. В составе электротрансформаторной подстанции, наряду с тонкостенными, пластинчатого типа вибрирующими частями масляного бака, шумогенерирующими элементами могут являться закрепленные на баке лестницы, трубопроводы, расширители. Входящие в состав электротрансформаторной подстанции закрытого типа устройства вентиляционного охлаждения активной части силового электротрансформатора, представленные системами охлаждения с естественной или принудительной циркуляцией воздушных потоков, содержащие открытые вентиляционные каналы (проемы), также являются интенсивными источниками и непосредственными путями (каналами) передачи в окружающую среду паразитных низкочастотных шумовых излучений («электротрансформаторного гула»).

Типичные известные конструктивно-технологические приемы уменьшения шумовых излучений силовых электротрансформаторов заключаются в реализации следующих мероприятий:

- обеспечение малошумности внутренних источников виброакустических излучений и, в первую очередь, - активной части (магнитопровода с изолированными обмотками) и устройств вентиляционного охлаждения силового электротрансформатора;

- использование эффективных устройств виброизоляции металлоконструкции бака от источников динамического (вибрационного) возбуждения - активной части и устройств вентиляционного охлаждения силового электротрансформатора;

- устранение собственных механических колебательных резонансов стенок бака и навесных элементов, расположенных на баке, путем изменения их жесткостных характеристик, введения дополнительных диссипативных вибродемпфирующих покрытий на тонкостенных элементах, использования настроенных динамических гасителей колебаний;

- применение дополнительных звукоизолирующих и звукопоглощающих устройств (ограждений) в виде шумоизолирующих кожухов и экранов, акустических капсул, однослойных пористых звукопоглощающих облицовок, многослойных слоистых комбинированных панелей, представленных чередующимися плотными звукоотражающими и пористыми звукопоглощающими слоями;

- ослабление передачи вибрационной энергии твердыми путями через опорные профили элементов рамы и каркаса крепления корпуса электротрансформатора через его фундаментное основание на присоединенные элементы ограждающих панелей стен, пола, потолка (крыши) помещения (здания) электротрансформаторной подстанции и/или на соответствующие смежные примыкающие строительные конструкции производственного, общественного или жилого помещения, в составе которого он находится, достигаемой путем устранения (ослабления) жестких (твердых) динамических связей со строительными конструкциями помещения (здания), включая применение фундаментного основания большой массы (по меньшей мере, в 10 раз большей, чем масса установленного на нем силового электротрансформатора), использованием высокоэффективных, присоединенных к элементам силового электротрансформатора, конструкций виброизоляторов, вибродемпферов и динамических виброгасителей.

Силовой электротрансформатор, в составе электротрансформаторной подстанции, может находиться в открытом для окружающей среды виде (располагаться на открытых пространствах). Также он может находиться в закрытом (изолированном) автономном помещении (здании) замкнутого типа, выполненного например, в виде металлической акустической капсулы или строительного сооружения (кирпичного, из железобетонных блоков) как это показано на фиг. 1. Также, такого типа электротрансформаторная подстанция, может быть представлена в виде встроенного закрытого (изолированного) помещения, входящего в состав производственного, общественного или жилого здания, содержащего сборные крупнопанельные (железо-бетонные, каркасно-металлические, крупноблочные монолитные или ручной кирпичной кладки) конструктивно-технологические исполнения ограждающих панелей стен (стеновых перегородок, пола, потолочного перекрытия) помещения здания электротрансформаторной подстанции закрытого типа (см. фиг. 2). Такого типа электротрансформаторная подстанция носит название электротрансформаторная подстанция закрытого типа. Шумовое излучение силового электротрансформатора в составе электротрансформаторной подстанции закрытого типа по сравнению с подстанцией открытого типа характеризуется уменьшенной интенсивностью акустической энергии передаваемой в окружающую среду (на прилегающие селитебные территории, в смежные помещения строительного сооружения здания). Однако вследствие доминирующего характера низкочастотного шумового излучения силовых электротрансформаторов (f=100…300 Гц), проявляющегося в виде «электротрансформаторного гула» и обладающего, как известно, высокой проникающей способностью, с его интенсивным распространением на большие расстояния без заметной доли диссипативного поглощения акустической энергии, звукоизолирующая способность типичных ограждающих конструкций электротрансформаторных подстанций закрытого типа не всегда является достаточной (эффективной). В особенности, это относится к конструктивным элементам, характеризуемым не только слабыми звукоизолирующими свойствами, но и способствующими усиленной передаче акустической энергии из замкнутого пространства помещения (здания) электротрансформаторной подстанции, как в окружающую среду, так и в смежные помещения строительного сооружения здания (тонкостенные панельные элементы, слабая звукоизоляция уплотнителей, открытые волноводные звукопередающие каналы). В первую очередь это относится к дверным проемам и открытым вентиляционным каналам (проемам) помещения (здания) электротрансформаторной подстанции закрытого типа.

Известны устройства силовых электротрансформаторов, оборудованные теми или иными техническими средствами подавления (уменьшения) шумовых излучений силовых электротрансформаторов, производимых преимущественно их активной частью, образованной магнитопроводом и изолированными обмотками, охватываемых общим магнитным потоком. Используемые технические устройства уменьшения шумовых излучений, производимых силовыми электротрансформаторами, относятся как к конструктивным усовершенствованиям непосредственно составных элементов силового электротрансформатора, так и к использованию усовершенствованных конструкций внешних автономных замкнутых помещений (зданий), в которых располагаются силовые электротрансформаторы, с образованием низкошумных электротрансформаторных подстанций закрытого типа.

Известен, в частности, однофазный броневой электротрансформатор (реактор) по патенту РФ на изобретение RU 2208859, в котором уменьшение его шумового излучения обеспечивается выбором специальной геометрической формы поперечного сечения сердечников, обеспечивающей их более плотное прилегание друг к другу в собранном магнитопроводе, использованием соответствующей конструкции стяжки и бандажа.

Известно также введение в состав конструкций силовых электротрансформаторов различного типа вибродемпфирующих, звукопоглощающих и звукоизолирующих элементов как это, в частности, представлено в патентах на изобретения Великобритании - GB 984626 (публ. 03.03.1965), GB 971765 (публ. 07.10.1964), GB 925522 (публ. 08.05.1963), GB 1094618 (публ. 13.12.1967), GB 826501 (публ. 06.01.1960), заявке на изобретение Японии - JP 2007134628 (публ. 31.05.2007), патенте на изобретение Франции - FR 1384344 (публ. 1965 г.).

Конструктивно-технологические усовершенствования внешних ограждающих стенок замкнутых помещений (зданий) электротрансформаторных подстанций, в которых располагаются силовые электротрансформаторы (вариантное исполнение электротрансформаторной подстанции закрытого типа), известны, в частности, из следующих технических решений:

- патента на изобретение Великобритании GB 925522 (публ. 08.05.1963);

- патента на изобретение Великобритании GB 791238 (публ. 26.02.1958);

- патента на изобретение Великобритании GB 949213 (публ. 12.02.1964);

- патента на изобретение США US 4840251 (публ. 20.06.1989);

- патента на изобретение США US 4497387 (публ. 05.02.1985);

- патента на изобретение США US 8044307 (публ. 25.10.2011);

- патента на изобретение Японии JP 55-46531 (публ. 01.04.1980);

- патента на изобретение Японии JP 55-53403 (публ. 16.10.1978);

- патента на изобретение Японии JP 54-154031 (публ. 25.05.1978);

- патента на изобретение Японии JP 52-20241 (публ. 02.06.1977);

- заявки на изобретение Германии GE 1563124 (публ. 02.01.1970);

- патента на изобретение Франции FR 1259792 (публ. 20.03.1961);

- Европейского патента на изобретение ЕР 0074521 (публ. 23.03.1983)

Согласно приведенным выше патентам на изобретения рассматриваются, в частности, технические решения, направленные на рационализацию (усовершенствование) геометрических форм и/или введение дополнительных ужесточающих элементов ограждающих стенок помещений (зданий) электротрансформаторных подстанций, использование дополнительных облицовочных звукопоглощающих футеровок, монтируемых на внутренних поверхностях ограждающих стенок помещений электротрансформаторных подстанций (зданий), применение оригинальных геометрических форм локальных экранных звукоотражающйх элементов и открытых вентиляционных проемов (каналов) помещений (зданий) электротрансформаторных подстанций, находящихся в зонах непосредственного распространения потоков звуковой энергии в окружающую среду.

Известны также технические устройства ослабления низкочастотной (до ~400 Гц) звуковой энергии, характеризуемой доминирующим диапазоном шумового излучения силовых электротрансформаторов, в виде «низкочастотного электротрансформаторного гула», базирующиеся на применении соответствующих оригинальных структур акустических материалов в виде многослойных композиций, включающих компоненты изготовленные из силиконовой резины или акриловой резины, пористого открытоячеистого и защитного пленочного слоев, см. заявка на изобретения Японии - JP 2008034477 (публ. 2008-02-14), JP 2008032838 (публ. 2008-02-14), JP 2007324389 (публ. 2007-12-13), JP 2010003919 (публ. 2010-01-07).

Известно использование вакуумированных структур составных конструктивных элементов электротрансформаторных подстанций, обеспечивающих соответствующее ослабление шумового излучения, распространяемого через такого типа структуры конструктивных элементов силовых электротрансформаторов в открытое пространство, согласно заявок на изобретения:

- международной заявки на изобретение WO 2011/138330 (публ. 10.11.2011);

- заявки на изобретение Японии JP 59-172218 (публ. 18.03.1983);

- заявки на изобретение Японии JP 61006812 (публ. 21.06.1984);

Известно применение активных систем подавления шумовых излучений, производимых силовыми электротрансформаторами, принцип действия которых базируется на генерировании исскуственных противофазных акустических сигналов, производящих компенсацию амплитудных значений реальных акустических сигналов (шумовых излучений), непосредственно генерируемых составными элементами силового электротрансформатора, как это, в частности, представлено в заявках и патентах на изобретения:

- международной заявке на изобретение WO 2011/138329 (публ. 10.11.2011);

- заявке на изобретение Японии JP 2008218745 (публ. 18.09.2008);

- заявке на изобретение Японии JP 2008226933 (публ. 25.09.2008);

- патенте на изобретение США US 6633107 (публ. 14.10.2003);

- патенте на изобретение США US 5394376 (публ. 28.02.1995);

- заявке на изобретение США US 2012/0121101 (публ. 17.05.2012);

- патенте на изобретение США US 5617479 (публ. 01.04.1997);

- патенте на изобретение США US 2776020 (публ. 01.01.1957);

- патенте на изобретение США US 3906181 (публ. 16.09.1975);

- патенте на изобретение США US 4525791 (публ. 25.01.1985);

Известно также применение частотонастроенных акустических резонаторов, используемых для подавления шумовых излучений силовых электротрансформаторов, реализуемых в виде вакуумированных тонкостенных мембранных элементов, смонтированных на стеновых ограждающих конструкциях электротрансформаторной подстанции, согласно Европейского патента на изобретение ЕР 0109587 (публ. 30.05.1984), а также реализуемых в виде объемных (полостных) конструкций акустических резонаторов Гельмгольца (см. заявку на изобретение Японии JP 2010212350, опубликованную 24.09.2010 и патент на изобретение Великобритании GB 1220717, опубликованный 27.01.1971), заявку на изобретение Франции FR 2358721, опубликованную 17.03.1978 г.

Все перечисленные выше известные технические решения, описанные в заявках и патентах на изобретения, характеризуются недостаточно высокой акустической (шумозаглушающей) эффективностью и/или сложностью и дороговизной их изготовления, и/или низкими (нестабильными) эксплуатационными характеристиками и/или недостаточной надежностью и долговечностью их эксплуатации, а также неудовлетворительными экологическими характеристиками, связанными с изготовлением их составных конструктивных элементов и с их вынужденной утилизацией по завершению их жизненного цикла, связанной с загрязнением окружающей среды. По перечисленным выше причинам, а также ввиду возросшей актуальности эффективного решения проблемы утилизации твердых полимерных отходов, представленных составными элементами технических объектов, завершивших свой жизненный цикл, производственно-технологическими отходами и бракованной продукцией, заявляемое техническое устройство (заявка на изобретение) охватывает комплексное решение перечисленных выше проблем по успешному разрешению поставленных технических, экономических, социальных и экологических задач.

Как известно также, паразитные шумовые излучения различного типа шумогенерирующих технических объектов (транспортных средств, производственно-технологического и санитарно-технического оборудования, энергетических установок, систем вентиляции и кондиционирования воздуха, электрических машин, бытовой техники), включая шумогенерирующие силовые электротрансформаторы, нуждаются в разработках эффективных технологий (технических устройств) утилизации излучаемой ими звуковой энергии. С другой стороны, существуют актуальные проблемы необходимой утилизации конструкционных материалов, представляемых в виде твердых полимерных отходов, возникающих при утилизации технических объектов, завершивших свой жизненный цикл, и/или утилизации производственно-технологического брака и отходов полимерных материалов (деталей и узлов машин, изготовленных из полимерных материалов). Весьма актуальной является также проблема энергетической утилизации отмеченных выше паразитных шумовых излучений (утилизации звуковой энергии), производимых эксплуатируемыми разнообразными шумогенерирующими техническими объектами (транспортными средствами, производственно-технологическим и санитарно-техническим оборудованием, энергетическими установками, системами вентиляции и кондиционирования воздуха, электрическими машинами, бытовой техникой). По этим причинам, разработка комплексных эффективных технологий (способов, устройств), направленных на материало-энергетическую утилизацию твердых полимерных отходов, продукты которой, в качестве полуфабрикатных звукопоглощающих веществ и/или в качестве полуфабрикатных составных шумозаглушающих деталей и узлов, могут использоваться в дальнейшем для процессов последующей утилизации излучаемой шумогенерирующими техническими объектами паразитной шумовой энергии, представляется весьма востребованной не только с экологической, но и с экономической и социальной точек зрения.

Известно, что производство технических устройств связано как с соответствующими материало-энергетическими и трудовыми затратами, так и с сопутствующими им материало-энергетическими загрязнениями окружающей среды. Все это вызывает актуальную необходимость их минимизации. В особенности, это относится к производству технических устройств, изготовленных из полимерных материалов. В качестве исходного сырья при производстве полимерных материалов и изделий из них, как правило, используется невозобновляемое углеводородное сырье (нефть, природный газ). Технология их производства при этом характеризуется высокими энергетическими затратами, вредными условиями производства и неудовлетворительно высоким уровнем загрязнения окружающей среды токсическими выбросами в воздушный и водный бассейны. Особую проблему составляет утилизация твердых производственно-технологических отходов и брака производства полимерных материалов и изделий из них, а также утилизация уже произведенных технических устройств, изготовленных из полимерных материалов, завершивших свой жизненный цикл. Решение указанных технических проблем экологически безопасной и экономически эффективной утилизации изделий из полимерных материалов связано с реализацией дорогостоящих технологических процессов, осуществляемых с применением сложного технологического оборудования. Одним из наиболее быстрорастущих по объемам производства и потребления полимерным материалом является полиэтилентерефталат (ПЭТ). В особенности, широкое распространение ПЭТ получил в индустрии производства полимерной упаковки (ПЭТ-тары). Также, в больших объемах, он широко используется в качестве волокнистых и пленочных материалов под торговыми марками сипрон, лавсан, полиэстер. Технические условия к ПЭТ материалу определяются требованиями отечественного стандарта - ГОСТ Р 51695-2000 «Полиэтилентерефталат. Общие технические условия». Особое место в номенклатуре производства ПЭТ-тары занимает бутылочная емкостная ПЭТ-тара, как наиболее распространенная в пищевой и упаковочной промышленности, используемая для упаковки и хранения воды, напитков, пива, соков, масла и т.п. Ее ежегодное производство и возникающие сопутствующие необходимые объемы утилизации в мировом масштабе исчисляется триллионами штук (млн. тонн). Это представляет очень важную экологическую проблему предотвращения загрязнения окружающей среды такого типа утилизируемыми твердыми трудноразлагаемыми полимерными материалами (полимерная упаковочная тара составляет около 40% коммунально-бытовых отходов, отправляемых на свалку). Основными техническими приемами утилизации твердых полимерных отходов, как известно, являются технологические процессы их термического разложения путем пиролиза, разложения (гидролиза, гликолиза), с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров) и вторичной (рециклированной) механической переработки. Указанным техническим приемам утилизационной переработки предшествует предварительная обработка твердых полимерных отходов, включающая сепарационное разделение (флотационное, аэросепарационное, электросепарационное, химическими методами, методами глубокого охлаждения), сортировку и идентификацию, измельчение (механическое, криогенное), мойку, сушку (вихревую, ленточную, ковшевую, с «кипящим слоем»), грануляцию. Полученное сырье, в виде гранулята, используют в качестве вторичной добавки к первичному сырью, наряду с дополнительно вводимыми пластификаторами, стабилизаторами и наполнителями, при производстве различного типа технических устройств, в частности, товаров бытовой химии, строительных и сельскохозяйственных орудий, поддонов для транспортировки грузов, труб, облицовочных элементов и т.п. Конечными потребителями продукции из ПЭТ-материала являются производители бутылочной емкостной ПЭТ-тары, пленок и волокон, пищевая, текстильная, шинная промышленность. Технологические процессы изготовления бутылочной емкостной ПЭТ-тары базируются на литье под давлением, экструзии, раздувном формовании, вакуум-формовании могут включать, в том числе, применение вторичного (переработанного) полиэтилентерефталата в виде ПЭТ-хлопьев (чипсов, флексов) или ПЭТ-гранул.

Наращивание объемов рециклированной переработки утилизируемой бутылочной емкостной ПЭТ-тары, связанной с осуществлением сложных и трудоемких технологических процессов ее сбора, сортировки, очистки, дробления, термо-химических преобразований, сдерживается высокими финансовыми издержками, достигающими 50% роста общих затрат на производство продукции. Широко распространенным способом утилизации вышедшей из употребления бутылочной емкостной ПЭТ-тары является ее энергетическая утилизация путем сжигания, объемы которого могут достигать до 40% полимерных отходов. Однако указанная технология утилизации вызывает необходимость применения сложных и дорогостоящих технических устройств очистки продуктов сгорания, которые характеризуются недостаточно высокой эффективностью и/или неудовлетворительной стабильностью функционирования.

Известные технические решения по рециклированной переработке ПЭТ-материалов, представленных утилизируемыми бутылочными емкостями ПЭТ-тары, содержатся, в частности, в приведенных ниже ссылках на описания опубликованных заявок и патентов изобретений, относящихся к соответствующим техническим устройствам и технологическим операциям (технологическим процессам - способам):

- сбора, сортировки, сепаративного разделения, пакетирования в интегральные блоки - RU 2348530, RU 2150385, RU 2091224, US 2014299523, US 2014299524, US 2011/0127362, US 2004/0155374, US 5115987, US 5688693, JP 2005041671, JP 2002292630, US 5554657, US 4830188, KR 20070070754, FR 2560155; - очистки (мойки) - RU 2335394, RU 2465972, RU 2137787, RU 2020005, RU 2235019, US 2011/0127362, US 2004/0155374, US 2003/0010360, EP 0237127, WO 09527753, WO 0183112, US 5688693, DE 10002682, WO 09955508, US 5266124, EP 0304667, DE 19545357, JPH 11302443, US 4830188, US 2010140382;

- измельчения (дробления) - RU 2384592, RU 2561475, RU 2349451, RU 2150385, RU 2233200, WO 0183112, US 2011/0155374, WO 09527753, US 7546965, US 5947016, US 5688693, DE 19545357, KR 20000072851, KR 20000010466, JPH 11302443, US 4830188, KR 20010079125;

- гранулирования - US 6436322, DE 19618363, US 6217804, KR 20010079125;

- экструзии, термохимических технологических процессов - RU 2496805, RU 2458946, RU 2263658, RU 2137787, RU 2103257, US 5073203, US 2007/0299150, DE 19629042, WO 09928285, WO 09527753, US 4605762, US 5945460, US 5807932, US 5597891, US 5952520, US 5580905, KR 20000010466, JPH 11302443, MX 201201936, MX 2007004429, US 4973746, US 4355175;

- комбинированным технологиям производства многокомпонентных композитных и/или многослойных полимерных материалов - RU 2302433, RU 2264917, RU 2356915, SU 1331654, RU 2363572, RU 2569371, JPH 08253223, FR 2560155, US 5472753, US 5804305, WO 9702939, WO 9920462, KR 20100045695, JP 2002361647.

- использования по другому целевому назначению составных частей утилизируемой ПЭТ-тары в качестве полуфабрикатных элементов технических устройств - RU 2559129.

Приведенные выше известные способы и технические устройства утилизации ПЭТ-тары (бутылочной емкостной ПЭТ-тары) характеризуются сложными, трудоемкими, дорогостоящими и экологически несовершенными (грязными) технологическими приемами их переработки.

В качестве прототипа заявляемого технического решения, совпадающего с ним по максимальному числу существенных признаков, выбрано техническое устройство низкошумной электротрансформаторной подстанции закрытого типа по патенту Великобритании GB 1220717, опубликованном 27.01.1971. Согласно указанному известному изобретению, низкошумная электротрансформаторная подстанция закрытого типа характеризуется улучшенным эффектом подавления звукового излучения (снижения шума) от силового электротрансформатора, на его трех гармонических частотных составляющих - 2f_c, 3f_c и 6f_c для конкретного случая равных, соответственно, 120, 180 и 360 Гц, отнесенных к используемой (в Великобритании, США) промышленной частоте сети переменного тока f_c=60 Гц, которая рассматривается в представленном патенте на изобретение. Она содержит, в частности, силовой электротрансформатор, состоящий из активной части в виде магнитопровода и изолированных обмоток, охватываемых общим магнитным потоком, несущего каркаса, фундаментного основания, технического устройства естественного вентиляционного охлаждения, представленного в виде открытых каналов (проемов), расположенных в нижней и верхней зонах, образующих входной и выходной вентиляционные каналы (проемы) помещения электротрансформаторной подстанции, направляющих воздушные потоки дефлекторных элементов, а также разнообразных технических устройств ослабления (заглушения) акустического излучения («электротрансформаторного гула»), производимого активной частью силового электротрансформатора, в виде установленных монолитных панельных облицовочных звукопоглощающих футеровок, смонтированных на стеновых и потолочных элементах ограждающих панелей стен и потолка (крыши) помещения (здания) электротрансформаторной подстанции закрытого типа, поверхностях стенок направляющих дефлекторных элементов, а также шумозаглушающих устройств, выполненных в виде акустических резонаторов, смонтированных в полостях входного и выходного открытых вентиляционных каналов (проемов) помещения электротрансформаторной подстанции закрытого типа.

Недостатками известного технического устройства по указанному прототипу являются:

а) использование сплошных монолитных слоев футерующих материалов звукопоглощающих облицовок, монтируемых на поверхностях ограждающих панелей (стен, потолка, дефлекторных элементов), характеризующихся слабыми звукопоглощающими свойствами в актуальной низкочастотной области звукового спектра, как известно, доминируемого в спектрах шумовых излучений силовых электротрансформаторов (до ~400 Гц), при высокой стоимости и неудовлетворительных экологических характеристиках такого типа пористых звукопоглощающих материалов (как процессов их производства, так и утилизации);

б) используемые в прототипе акустические резонаторы изготовлены из металлических или полимерных конструкционных материалов на изготовление которых потрачены ценные сырьевые материалы, с произведенными соответствующими трудовыми и энергетическими затратами на их изготовление;

в) дверные проемы рассматриваемого технического устройства по прототипу, как одно из наиболее слабых звукоизолирующих звеньев закрытого помещения (здания) электротрансформаторной подстанции не содержит эффективных в низкочастотном звуковом диапазоне звукопоглощающих и звукоизолирующих элементов, что не способствует эффективному заграждению передачи в окружающую среду (смежное помещение или в открытое пространство) низкочастотного «электротрансформаторного гула», обладающего высокой проникающей способностью и слабым пространственным затуханием;

г) используемые в составе конструкций открытых вентиляционных каналов дефлекторные элементы увеличивают гидравлическое (аэродинамическое) сопротивление свободному прохождению воздушных потоков, что ухудшает производительность используемой системы вентиляции помещения (здания), затрудняет эффективный вентиляционный теплосъем (теплообмен) с разогретой активной части силового электротрансформатора.

Заявляемое техническое устройство предусматривает использование простого, дешевого и экологически чистого технического применения утилизируемой бутылочной емкостной ПЭТ-тары, базирующегося на ее отличающемся целевом назначении - в качестве уже готового полуфабрикатного продукта (элемента), применяемого в составе технического устройства заглушения паразитной акустической энергии (низкочастотного «электротрансформаторного гула»), смонтированного в составе заявляемого технического устройства «низкошумная электротрансформаторная подстанция закрытого типа», подробное описание конструктивно-технологического исполнения которого будет раскрыто ниже, в тексте приведенного описания заявки и формулы изобретения.

Утилизация паразитной шумовой энергии, производимой разнообразными эксплуатируемыми шумогенерирующими техническими объектами (в данном конкретном случае - силовым электротрансформатором), базируется на реализации физических процессов поглощения (преобразования) звуковой энергии с ее необратимой диссипацией в тепловую энергию используемыми в конструкциях шумозаглушающих устройств пористыми структурами звукопоглощающих материалов. Также имеют место реализуемые в шумозаглушающих технических устройствах взаимодействующие компенсационные интерференционные фазо-амплитудные энергетические подавления распространяемых прямых и отраженных звуковых волн (используемыми в составе шумозаглушающих технических устройств четвертьволновыми и/или полуволновыми акустическими резонаторами), и/или возникающие резистивные диссипативные потери звуковой энергии колеблющимися воздушными массами в поверхностных зонах горловых частей акустических резонаторов Гельмгольца.

Штатные (серийные) утилизируемые бутылочные емкости ПЭТ-тары, которые представлены тонкостенными емкостными оболочками конусообразной (а не куполообразной) геометрической формы, без выраженного скачкообразного граничного разделения открытой горловой и камерной частей, непосредственно не могут быть аппроксимированы техническими шумозаглушающими устройствами, представляемыми в виде классического типа акустических резонаторов Гельмгольца (схематичное изображение классического типа акустического резонатора Гельмгольца приведено на фигуре 3). В такого типа акустических устройствах, представляемых конусообразными бутылочными емкостями ПЭТ-тары, отсутствуют четкие выраженные признаки граничного разделения камерной и открытой горловой частей, присущие классического типа акустическим резонаторам Гельмгольца, что не позволяет их рассматривать в виде соответствующих частотонастроенных устройств подавления акустической энергии. Путем их соответствующей модификационной доработки, согласно представленных предложений описания и графической части заявляемого технического устройства, они могут быть преобразованы в оригинальные частотонастроенные шумозаглушающие устройства (глушители шума), образующие классического типа акустические резонаторы Гельмгольца, наделенные выраженными признаками четкого граничного разделения открытой горловой и камерной частей, характеризующиеся заданной дискретной резонансной частотной настройкой. В частности, такого типа доработка может достигаться путем дополнительной установки в открытую горловую часть бутылочной ПЭТ-тары соответствующей конструкции внутреннего трубчатого удлинителя открытой горловой части, свободный концевой срез которого помещен непосредственно внутрь воздушной полости камерной части емкостной бутылочной ПЭТ-тары (выбором его соответствующей габаритной длины и площади проходного сечения), см. фиг. 4а, 4б. В результате, воздушная масса, локализованная в полости внутреннего трубчатого удлинителя открытой горловой части, в зоне ее выраженного (скачкообразного) граничного разделения с вязкоупруго присоединенной к ней упругой воздушной массой, сосредоточенной в полости камерной части, образуют соответствующую акустическую колебательную систему (сосредоточенная воздушная масса горловой части, колеблющаяся на присоединенной к ней распределенной упругой воздушной пружине камерной части, как это показано на фиг. 5а). При этом соблюдается реализация физического принципа вязкоупругого присоединения сосредоточенных локализованных масс воздуха в плоскости граничного разделения (размещения) концевого среза внутреннего трубчатого удлинителя открытой горловой части и камерной части бутылочной емкости ПЭТ-тары, как это и имеет место в классического типа акустическом резонаторе Гельмгольца (см. фиг. 3). Заданная частотно-резонансная настройка указанного типа акустического резонатора Гельмгольца производится соответствующим выбором габаритов (емкости) камерной части и конструктивным исполнением его открытой горловой части, как это представлено на фиг. 4а, 4б, 5а, 5б, 5в, 5г, 5д, 5е, которая заключается в конкретном выборе ее габаритной длины h_Г, длины d_Г и площади проходного сечения F_Г, а также (при необходи