天然氣增壓站自適應(yīng)主動(dòng)降噪技術(shù)研究

【摘要】： 天然氣增壓站的壓縮機(jī)廠房噪聲總聲壓高于105dB(A),在空冷區(qū),每臺(tái)空冷器所產(chǎn)生的噪聲指標(biāo)高于85dB(A),壓縮機(jī)組的發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器距圍墻較近,直接導(dǎo)致廠界噪聲超標(biāo)。噪聲直接傳到附近居民區(qū),嚴(yán)重影響周邊環(huán)境。目前國內(nèi)外廣泛用于工業(yè)降噪的措施就主要是從噪聲源、傳播途徑和接收者三個(gè)方面著手,采用吸聲、隔聲,以及采用消聲器等傳統(tǒng)的聲學(xué)方法降噪處理。本文在對(duì)聲學(xué)理論和有源降噪機(jī)理研究的基礎(chǔ)上,提出了天然氣增壓站的主動(dòng)降噪方案,對(duì)主動(dòng)降噪原理和控制算法進(jìn)行了研究和仿真,并根據(jù)算法進(jìn)行了相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 首先比較詳細(xì)地介紹了目前天然氣傳統(tǒng)降噪措施的工程難度和主動(dòng)降噪技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀,并從主動(dòng)消聲機(jī)理和天然氣噪聲的特性分析等方面對(duì)天然氣增壓站主動(dòng)降噪方案的可行性進(jìn)行了研究。在進(jìn)行天然氣增壓站噪聲特性分析發(fā)現(xiàn),天然氣增壓站的噪聲功率譜的統(tǒng)計(jì)中,500Hz以下的功率分量占70%以上,并且在20Hz以下還占有10%以上的功率分量,可見天然氣增壓站的次聲污染十分嚴(yán)重。 自適應(yīng)濾波算法是有源噪聲控制實(shí)現(xiàn)的前提條件。在許多情況下,需要多個(gè)次級(jí)聲源和誤差傳感器來擴(kuò)大降噪空間,提高降噪量,這樣的多通道系統(tǒng),在實(shí)際中被廣泛采用。本文對(duì)天然氣增壓站主動(dòng)降噪系統(tǒng)的控制器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和算法研究,詳細(xì)推導(dǎo)了LMS算法的實(shí)現(xiàn)過程,并在此基礎(chǔ)上研究了基于平均濾波思想的Fx-AFA算法,并對(duì)該算法進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,最終建立了多通道在線對(duì)次級(jí)通道辨識(shí)的控制模型。 對(duì)這些算法進(jìn)行仿真研究表明,經(jīng)過改進(jìn)和優(yōu)化的Fx-AFA算法對(duì)收斂因子和用于次級(jí)通道辨識(shí)的白噪聲功率大小不敏感,能始終保持穩(wěn)定和很好的收斂,可見所研究的算法的穩(wěn)定性和收斂性都得到了很好的改善。同時(shí)對(duì)算法的對(duì)比研究中發(fā)現(xiàn),主、次通道的辨識(shí)能力和各個(gè)通道的信噪比成正比,用于建模的信號(hào)的功率越大,系統(tǒng)辨識(shí)的能力就越強(qiáng),但次通道的建模信號(hào)功率的增加會(huì)影響系統(tǒng)的降噪效果,在保證系統(tǒng)能穩(wěn)定收斂的前提下,要盡量降低控制系統(tǒng)用于次級(jí)通道辨識(shí)的白噪聲功率。 最后,深入研究了基于本文提出的算法的多通道主動(dòng)降噪系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過程,進(jìn)行了包括硬件和軟件的具體實(shí)現(xiàn)過程、現(xiàn)場(chǎng)的安裝注意事項(xiàng)等進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。 【關(guān)鍵詞】：增壓站降噪 有源降噪 噪聲特性 自適應(yīng)控制 Fx-AFA算法
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TB535
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 天然氣增壓站噪聲的產(chǎn)生及危害9
• 1.2 天然氣增壓站噪聲防治工程現(xiàn)狀9-14
• 1.3 主動(dòng)降噪技術(shù)概述14-17
• 1.3.1 主動(dòng)降噪技術(shù)發(fā)展及國內(nèi)外現(xiàn)狀14-17
• 1.3.2 天然氣增壓站采用主動(dòng)降噪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)17
• 1.4 論文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-19
• 第2章 主動(dòng)噪聲控制原理及控制方案的確定19-33
• 2.1 聲學(xué)基本理論19-25
• 2.1.1 波動(dòng)方程19-22
• 2.1.2 聲場(chǎng)的描述22-25
• 2.2 對(duì)聲波的主觀評(píng)價(jià)25-27
• 2.2.1 聲波三要素25
• 2.2.2 聲壓級(jí)25-26
• 2.2.3 權(quán)重網(wǎng)絡(luò)26-27
• 2.3 主動(dòng)消聲控制機(jī)理研究27-30
• 2.3.1 惠更斯原理與主動(dòng)消聲27-28
• 2.3.2 主動(dòng)消聲機(jī)理28-30
• 2.4 天然氣增壓站噪聲主動(dòng)控制控制方案30-32
• 2.5 小結(jié)32-33
• 第3章 天然氣增壓站噪音特性分析33-52
• 3.1 信號(hào)分析基礎(chǔ)33-42
• 3.1.1 信號(hào)采樣定理33-36
• 3.1.2 信號(hào)分析理論及技術(shù)36-42
• 3.2 天然氣增壓站噪聲特性研究42-51
• 3.2.1 天然氣增壓機(jī)組噪聲信號(hào)來源42-44
• 3.2.2 天然氣增壓機(jī)組噪聲的時(shí)域特性44-48
• 3.2.3 天然氣增壓機(jī)組噪聲的頻譜特性分析48-51
• 3.3 結(jié)論51-52
• 第4章 天然氣增壓站主動(dòng)聲對(duì)抗控制器設(shè)計(jì)52-67
• 4.1 概述52
• 4.2 控制器方案的設(shè)計(jì)52-54
• 4.3 自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)54-61
• 4.3.1 自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)54-55
• 4.3.2 自適應(yīng)算法的研究55-57
• 4.3.3 次級(jí)通道傳遞函數(shù)的建立57-61
• 4.4 多通道自適應(yīng)算法研究61-64
• 4.5 多通道FxAFA達(dá)算法運(yùn)算量分析64-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第5章 天然氣增壓站主動(dòng)降噪控制仿真研究67-84
• 5.1 主動(dòng)降噪控制聲場(chǎng)模擬仿真67-73
• 5.1.1 分析軟件Sysnoise簡(jiǎn)介67-68
• 5.1.2 主動(dòng)降噪聲場(chǎng)模擬68-73
• 5.2 控制算法的仿真分析73-83
• 5.2.1 仿真軟件Matlab/Simulink簡(jiǎn)介73
• 5.2.2 單通道模型對(duì)比仿真分析73-82
• 5.2.3 多通道算法的仿真分析82-83
• 5.3 小結(jié)83-84
• 第6章 天然氣增壓站噪聲控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)84-93
• 6.1 天然氣增壓站主動(dòng)降噪系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案84-86
• 6.2 系統(tǒng)硬件的選擇及設(shè)計(jì)86-89
• 6.2.1 聲傳感器86-87
• 6.2.2 揚(yáng)聲器87-88
• 6.2.3 數(shù)據(jù)采集卡的選擇88-89
• 6.2.4 低通濾波器的設(shè)計(jì)89
• 6.3 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計(jì)89-91
• 6.4 降噪系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的安裝91-92
• 6.4.1 傳感器的布置91-92
• 6.4.2 次級(jí)聲源的布置92
• 6.5 小結(jié)92-93
• 第7章 結(jié)論與下一步工作93-95
• 7.1 結(jié)論93
• 7.2 下一步的工作93-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 致謝99-100
• 附錄100-103
• 附錄1100-101
• 附錄2101-102
• 附錄3102-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果103

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