声源噪声治理

1、目前影响工人健康、严重污染环境的十大工业噪声源,它们是风机、空压 机电机、柴油机、织机、冲床、圆锯机、球磨机、高压放空排气以及凿岩机.这些噪声源设备,普遍使用于各工业部门,产生的声级高,影响面大.我 国在限制这些噪声问题方面,虽已积累了相当丰富的经验但仍存在许多实际问 题,尚待研究解决.风机、空压机的消声器,国内目前已有较成熟的系列产品.但是在大型消 声器,尤其是耐腐蚀、防尘埃、耐水气等特殊类型的消声器方面,尚有许多工 作需要深入进行.低噪声风机虽有一些产品出现,但这方面的工作,在我国也 仅仅算是一个开端.电机噪声的系列消声隔声罩,在我国也已有生产,但对于大型电机的降 噪,以及从声源上降低电机

2、的噪声,也尚待进一步深入下去.在石油输送管道系统以及其它一些地方,大型柴油机噪声问题仍然严重存 在,需要解决.研制隔声性能与散热性能元气优 带高效消声器、使用方便的隔 声罩,是问题的关键.近些年来,我国在有梭织机噪声限制上已取得许多经验.不少单位采取各 种举措,在单机上可获得10dBA的降噪效果.问题在于这些技术举措目前尚很 难全面推广.深入对已取得效果的各项举措进行分析、筛选和改良,并探讨限制织机噪 声危害的其它途径,是当务之急.冲床噪声的产生机理及限制途径,近十多年来,在国内有了一些新的突 破.冲床噪声影响面大,但目前国内只有少数一些地方开展了降噪工作,许多 实际问题尚待解决.圆锯机产生的

3、噪声一般在100dBA以上.木材加工行业发生的断指事故,常与 此噪声密切有关.国内自八十年代以来,对圆锯机降噪进行了较系统的研究,其结果 说明,通过对锯片开适当的减振梢,在锯片上贴阻尼片以及对机组施用隔声罩待综 合举措,可导致圆锯在工作时整机噪声的明显降低.对于球磨机噪声,目前国内有一些部门采用橡胶衬板的方法,或对球磨机筒体 采用阻尼隔声层包扎方法,或对球磨机施用隔声罩方法来降噪,取得一定的效果.但 同样在使用上,仍然存在不少问题,值得探讨解决.对于高压放空排气噪声,目前,国内多采用多孔扩散消声器或小孔消声器.多孔 扩散消声器是根据气流通过多孔装置扩散后速度降低的原理而设计的制造的一 种消声器

4、.小孔消声器是根据移频原理设计制造的一种消声器.这两种消声器对降 低高压放空排气噪声都很有效.目前国内已有这方面不同规格的产品.值得深入做 的工作是,在调研已有相当数量成功的消声器的根底上,将此类型消声器的设计工 作进一步标准化.风动凿岩机噪声在矿山井下高达120dBA甚至更高,对操作工人 危害很大.其噪声频谱较宽,主要呈中低频性.主要噪声源是：1 .排气噪声；2 .活塞撞击钎尾及钎头撞击岩石产生的撞击声；3 .风动凿岩机零部件间的撞击、磨擦以及机件振动所产生的机械性噪声. 其中排气噪声为主要成分.解决风动凿岩机噪声的途径在于,研制高效的排气消声器,并对机械性噪 声采取有效的减振阻尼举措.对于

5、多机凿岩台车,应设隔声操作室.本文逐项评述了上述噪声源产生噪声的机理、限制方法、目前所到达的水 平以及存在的问题.随着信号分析处理技术、声强测量技术在我国获得深入应 用以及新型降噪材料和新型噪控装置的不断出现,上述十大工业噪声源的限制 水平在九十年代可望进入更高的层次.一.风机噪声及其限制技术风机噪声的频谱是复合谱,是叶片通过频率与宽带空气动力性噪声成分的 迭加.叶片通过频率由下式确定：fn=Nbn/60xx式中：B-叶片数N-通风机的转数,转/分n-谐音序数：n=1基频,n=2第二谐音风机噪声的声级,不仅与其风机的结构形式有关,而且还同其工作状态由全压和风量决定有关.不同系列、不同型号的风机

6、,其声级是不一样的.同一 风机,在不同工况下,其声级也是不同的.风机工作在最高效率点时,声级往 往取量低值.为了更好表征风机的噪声性能,出现了比 A级这个概念.比A声级是指通 风机在单位流量1米/分和单位全压1毫米水柱下所产生的A声级.同一风 机在不同工况下的比A声级是不同的.在最高效率点上,比 A声级取量低值. 不同系列的风机在额定工况下的比 A声级表征了该系列风机噪声级的上下和产 品质量的优劣.所以目前国内外多采用比 A声级作为风机噪声的限值指标.同 一系列不同型号的风机,具比 A声级大体相近.风机加工精度愈高,气动性能 愈好,比A声级愈低.一般来说,前向叶片离心风机,其比 A声级低于2d

7、BA;后向板型叶片离心 通风机,低于30dBA机翼型叶片离心风机,低于25dBA;轴流通风机,低于 38bBA.在不同工况下,通风机噪声的声级由下式确定：LA=LSA+10LgQP dBA式中：La-风机进气口或出气口的A声级,dBA;Lsa-M机进气口或出气口的比A声级,dBA;Q-风量,米3/分；P-风机全压,毫米水柱.限制风机噪声的常用方法是在风机的进、出口处安装阻性消声器.对于有 更高降噪要求的场合,可以采用消声隔声箱,并在机组与地基之间安置减震 器.采取上述方法,一般可获得明显的降噪效果.国内现已有许多噪声限制设备厂,可提供各类风机的消声噪器、消声隔声 箱及减震器.风机的噪声问题,从

8、技术上来讲,在我国根本上已可得到有效的 限制,而且低噪声风机也已开始出现.但是,对于有特殊要求的风机消声器,如要求防水、防潮、耐高温或防尘 等,尚有许多研究工作值得开展.二.空压机噪声及其限制技术空压机也是量大面广的通用机械产品,广泛应用于机械、矿山、冶金、化 工及建筑等部门.它产生的噪声级高,影响面宽,也已成为危害工人健康和污 染环境的重要噪声源之一.从生产制造部门来说,解决空压机噪声问题可进一 步提升产品质量和竞争水平,从使用部门来讲,解决空压机噪声问题,可大大 有助于改善环境和减少工人受噪声的危害.空压机噪声需要限制,而且现在国内也已有较成熟的方法来限制它.空压机的噪声是由气流噪声主要通

9、过进、排气口向外辐射、机械运动 部件撞击、磨擦产生的机械性噪声以及包括电动机或些油机所产生的噪声组 成.一般固定用的容积式压缩机,周期性的进、排气所引起的空气动力噪声是整机噪声的主要成分.这种噪声一般比机械噪声高水平5s l0dBA.对于往复式压缩机容积式.由于转速较低,整机噪声一般是低频性；对于螺杆式压缩 机容积式,转速较高,整机噪声一般是呈中、高频性；而由柴油机驱动的 移动式压缩机,柴油机的噪声那么是主要噪声源,其噪声一般为低、中频性,而 且它的噪声级远远超过压缩机本身的噪声.在我国,移动式以排量6、9、12米3/分和固定式L型10、20、40米3分六种产品在各厂矿企业得到广泛的应用.因此

10、考虑解决 这六种产品的噪声问题,将在相当程度上解决了空压机的噪声问题.当然,在 这六种产品上施用的有效噪声限制举措,也完全适用于其它排量的空压机,并 且同样可取得满意的效果.未加降噪举措,固定L型往复式空压机排量10、20、40米3/分,离机组1米处,噪声级为88s 95dBA;螺杆式空压 机排量10、20米3/分,离机组1米处,噪声级为95sl05dBA;移动式空压机 排量6、9、12米3/分,离机组1米处,噪声平均为100s105dBA隔声罩与消声器对空压机噪声的降低将起到显著的作用.当然,对振动较 突出的机组,还应采取隔振举措.对 10、20、40米3/分的L型固定往复式空压 机,在进气

11、口未采用消声器时,进气口辐射的噪声在整机噪声中占主要地位.在进气口安装适当的消声器后,整机噪声一般可降到90dBA,甚至于85dBA以下1米距离.如果进一步降低噪声,需要在空压机上复盖隔声罩,方能获得 整机噪声的大幅度降低.对10、20米3/分的螺杆式空压机,在目前情况下,只 有采用带进、排气口消声器的隔声罩,才有希望将组噪声降到85dBA以下1米距离.对6、9、12米3/分的移动式空压机,其主要噪声源是驱动机 -柴油机的 排气噪声以及柴油机壳体辐射的噪声.些油机的振动也是一个比拟严惩的问 题.解决的方法：主要是在柴油机排气口采用适当的排气消声器,在压缩机进气口安装进气 消声器,在柴油机和压缩

12、机座下安装适当的减振装置以及整个机组采用隔声罩 才能使机组的噪声降到85dBA以下.正确设计或选用适当的消声器和隔声罩,是降低现有空压机噪声的关键问 题.国内现已有不少噪声限制设备厂家,可提供有效的低频性和低中频性,因 此采用搞性消声器较为合理.国内现已出现一种结合扩张室抗性消声器原理制成的文氏消声器,对于限制L型或V型空压机的进气噪声,都有较突出的效 果.这种消声器,不但消声值高,而且具有阻损低、结构简单、使用方便等优 点.三.电机噪声及其限制电机包括发电机和电动机是工农业生产中量大面广的动力设备,据调 查,目前国产的中小型电机噪声多在 90sl00dBA之间,大型电机噪声均高达 100dB

13、A以上,声能分布在125s 500Hz之间个别出现在1000HZ.其噪声特 性为低、中频性.电机的噪声可粗略地分为两大局部：一局部是由机械振动引起的,其能量与所辐射的声功率直接与电功率有 关；另一局部那么是空气动力性噪声,它直接与气流的线速度有关,而线速度那么与电机的转速相关,止匕外,通风噪声也不容无视.电机的主要降噪举措有三种：1 .装置隔声罩如局部隔声罩、箱式隔声罩、组装式隔声罩.2 .改变电机冷却风扇结构改变叶片和风叶直径,叶片数量由多变少.3 .安装消声器电机进出口消声器,尾部轴向进风消声器.目前国内应用较为广泛的降噪举措是加设隔声罩或隔声罩配装消声器.电 机根据其功率可分为大、中、小

14、三个类型.根据其类型结构不同,采用的降噪 举措也不尽相同.四.柴油机噪声及其限制柴油机噪声可分为空气动力性噪声、燃烧噪声和机械噪声三局部.空气动力性噪声分为排气、进气和风扇噪声,其中以排气噪声为主.距离 排气口0.5米处声级可达115s l28dBA.燃烧噪声的产生机理主要是由于气缸内的压力突变,通过缸体、机体、缸 盖,辐射到空间,直喷燃烧室的燃烧噪声常成为柴油机的主要声源.机械噪声那么主要是曲轴、连杆、齿轮等构件的活动部局部相互碰撞和磨擦 产生.一般来说,中、小型功率的柴油机功率不大于1176KW的噪声级在105s l20dBA.不同类型的柴油机,主声源不同,降噪举措也不一样.常用的降噪举措

15、有以下几种：对于空气动力性噪声,采用消声器最为有效.目前,大批的新式消声器已 逐步取代了旧式简单的消声器.我国已生产多种系列的柴油机消声器,供不同 型号的柴油机选用.另外,进气消声器可以与滤清器复合一体,组成既能滤清空气又有消声效 果的复合消声器；排气消声器也可以设计成为既能消声,又能净化废气的形 式,开拓了消声器的功能.由于直喷燃烧室是燃烧噪声的主声源,所以现在已开发出新型的非直喷式 燃烧室.另外,改变喷嘴的提前角等举措也取得了很好的效果.噪声的大小与缸径的4次方成正比,与转速3.4s5.1次方成正比.因 此,机械噪声的限制,应在设计阶段就采取举措.比方缩小缸径,提升行程缸 径比,降低标定转

16、速,研制低噪声柴油机.止匕外,在一定程度上减少壳的外表振动也能收到一定的效果,比方采用高 阻尼材料、壳上加筋等.对于齿轮噪声,一方面,从齿轮的材料上做文章,用 高分子齿轮代替钢制齿轮.另一方面,在齿轮的形状、啮合和精度上下工夫, 也能降低噪声.其中高分子齿轮,已在单缸柴油机上试用,效果比拟好.在广阔科研工作者的努力下,一批低噪声柴油机正在不断推出.大型柴油机的噪声限制工作,我国尚缺乏深入的研究.目前,我国中小型柴油机噪声限制的研究工作,已到达国际八十年代先进 水平.各级治理部门非常重视柴油机的噪声问题,我国柴油机噪声表标准GBn259-86:中小型柴油机的噪声限值；机电部部标 JB/NQ5-8

17、7:中 小型柴油机质量分等标准,对柴油机噪声限制工作起到了积极推动作用.五.织机噪声及限制现状据1987年统计,纺织业的企业数量,职工人数和工业产值分别占纺织工业 的62.5%66.9麻口 83.5%.可以说,纺织业是纺织工业的主体.棉纺行业的企业数量,职工人数和工业产值分别为纺织业的51.1%, 63.2崎口 63.6%.纺织业的噪声污染是很严重的,突出的是织布车间,声级一般均在102-105之间.各织布车间噪声频谱相似,频带较宽,专用能主要分布在1000-4000HZ织面噪声主要是由撞击和磨擦产生.占全部织机98.7%的有梭织机中,80%左右的零件产生撞击和磨擦.主要在投梭,打纬,开口,卷

18、取,送经,动力 等系统.1 .从声源上治理,对打梭棒,三十六牙轮,梭子,皮带结带主要发声部件 进行处理.便如用尼龙梭子代替木梭子,用尼龙三十六牙轮代替铸钢齿轮,用 复合丁睛阻尼皮结代替原来的丁睛皮结,使噪声得到降低.另外,在一些部件 外包镶阻尼层,或降低织机运行速度,安装缓冲装置,也可获得进一步的降噪 效果.对于单机降噪,因内不少单位已取得一定的经验,最高单机可降10dBA.2 .在声传播途径方面的限制,主要有以下几种：(1)局部罩这种方法或多或少地影响作业,坚持采用的不多.(2)吸声屏织布车间大,机多人多,所余空间少,所以这种方法不太实用.(3)吸声吊顶,柱壁吸声,空间吸声体这种方法可以减少

19、反射声,而且占据的空间少,一般能得到5dBA的降噪效果,在一些车间得到应用.但由于投资较多,在我国全面铺开,有一定的困 难.(4)隔振我国南方织机上楼,为预防固体声传播,需要采取隔振举措.一般在机台 与地板间用橡胶减振垫,也有的对楼板本身就使用了减振材料.3.个人防护织布车间机多人多,采取个人防护举措是比拟合理的.国内目前已有质量性能均好的护耳器供选取购.但还应进一步丰富护耳器 的品种,提升舒适性,经济性.总之,为了有效限制织机噪声的危害,一方面,应推广应用尼龙梭子和尼 龙三十六牙轮,继续研制低噪声织机.同时更应在纺织系统,应制定,推行听 力保护方案,鼓励工人佩戴护耳器,并指导工人正确选择和使

20、用护耳器.六.冲床噪声的限制现状冲床是工业生产中常见的机械设备,加工方式为借助于冲头的动能冲栽零 件,负荷运转噪声多在90dBA以上.我国冲床车间噪声一般高达 90-110dBA, 给设备操作者和车间其他人员造成极大的危害,对环境亦有影响.在机械设备中,冲床噪声很突出.工业兴旺国家对冲床噪声的研究,治理 和限制开展较早,我国此项工作的开展是在七十年代末期.降低冲床噪声时, 要考虑加工质量,生产率,操作方便和降噪费用等诸多因素.可以说冲床噪声 限制显得既迫切而又艰巨.1 .冲床噪声的产生冲床负荷运转时产生强列的噪声.冲头与工件,打料杆与工件,卸料板与 板料间和撞击,以及在冲裁和剪切过程中形成的冲

21、剪噪声等,都是冲床噪声的 主要来源.(1)撞击噪声撞击噪声是冲床噪声的主要组成局部.当冲头冲裁板料时,与板料发生撞 击,产生撞击噪声.撞击噪声可分为加速度噪声和自鸣噪声.冲头冲击坯料 时,受到阻力而忽然停止所产生的噪声称为加速度噪声.被冲击的坯料,由于 受击而发生振动,这一振动发出的声音叫自鸣噪声.(2)冲剪噪声冲剪过程中,材料因剪切而断裂,由此导致冲头忽然卸荷,所形成的声音 称为冲剪噪声.冲床被鼓励产生振动,并引起机身和声辐射和地面振动.(3)传动件间隙引起的噪声冲床各连接件间存在有配合间隙,在冲击力作用下,引起轴系的反冲、零 件受鼓励振动,引起声辐射而形成的噪声.2 .冲床噪声限制举措(1

22、)声源降噪a.冲床本身降噪冲床降噪的根本举措在于声源限制.英国的理查兹( Richards把撞击噪声 方面的理论研究应用到冲床上,可使噪声下降 30dBA.其根本理论是,加速度 噪声等于锤子运动时所带动的等体积的空气所具有的动能的一半.cto/vo从1增加到10,噪声级约可降低30dBA, c是声速,to是锤子运动停止的时间.Vo 是锤子冲击坯料时的运动速度.用其它方法,这样大幅度降噪是很难实现的.七十年代末期,国际上出现了新型液压伺服冲床,冲头能按预定的运动规 律工作,使冲床噪声大降低.冲床各传动件间存在必不可少的配合间隙,减少间隙和预防轴系反冲的结 构形式已有应用,如曲轴连杆减缓反冲装置等

23、.改革现有传统的工艺设计,对于出厂冲床并非易事,根本途径在于改革冲 床的冲击过程.冲床降噪的技术举措有许多尚在试验研究阶段,完全成熟及全 面推广还需很长时期,因而现阶段还应考虑其它技术举措.b.降低模具噪声冲模设计者往往忽略对噪声的考虑.合理地选择凹凸模的配合间隙,能实 现降噪5dBA,改变凸的几何形状,用阶梯模、斜刃模代替平口模,亦能降噪5-10dBA左右.但由于工件的几何开头有时很复杂,给模具加工带来一定的困 难.此外还有在模具中增加缓冲器及降低卸件噪声等举措(2)传播途径噪声限制限制冲床噪声对人体的危害,在传播途径上采取限制举措,技术革新上比 较成熟,并可取得一定效果.a.吸声降噪吸声的

24、目的是减弱车间内反射声,一般可降噪 6dBA左右的降噪效果.b.局部隔声采用加吸声的隔声屏、模具区域隔声罩,能有 8dBA左右的降噪效果.c.全封闭隔声罩全封闭隔声罩能有20dBA左右的降噪效果.罩体可作成拼装式,一般占地 面积较大.传播途径中限制冲床噪声虽是消极的治理方法,但由于简便易行,并能收 到较好的降噪效果,因而较多被采用.应用时应注意操作、维修等问题.机床本身噪声问题虽不能马上获得解决,但冲床使用单位还是有许多可用 的限制举措.解决冲床噪声的危害并不是很难的事,关键还是看领导部门的重 视程度.7 .圆锯机噪声及限制圆锯产生的噪声高频成份较多,峰值频率在 4000Hz左右,噪声级高达

25、100dBA以上,严重危害工人的听力,是诱发事故造成木工工人断指的主要原因 圆锯机的噪声主要是由高速旋转的锯片产生的,即空气动力性噪声和锯片振动 噪声,同时也包括机械噪声,以及这三者之间相互交叉综合作用而产生的共振 噪声.空气动力性噪声主要包括齿尖噪声,排气噪声及涡流噪声三个方面.每 当涡流别离的频率与锯片的固有频率相一致时,就产生共振而发出尖叫声,这 时的噪声最强.对于锯片的噪声治理,我国自八十年代以来对此进行了较系统的研究,搞 清了锯片噪声的发声机理,并提出了相应的限制举措,且得到了显著的效果. 一些研究人员对锯片进行了振型的分析,在锯片上粘贴阻尼片以降低锯片的振 动.对圆锯的空气动力性噪

26、声进行限制,在锯片周围,设计安装一组 制流 板,有效地在齿缘界面内抑制均匀别离层的出现,改善了涡流别离层压力分 布,抑制了涡流,使尖叫声消失.调整锯片使其有一个合理的切削速度,在尽 可能的条件下降低噪声.圆锯整机的噪声级与锯削速度的三次方成正此,锯削 速度以50m/s为好.在锯片外缘沿梢方向上加工数条均匀的消声梢也可获得部 分地降低噪声的效果.在我国某些单位已实现低噪声木材加工区.8 .球磨机噪声球磨机在工业生产中得到了广泛的应用,如在化工、电力、建材等到行业 普遍存在,是原料粉碎不可缺少的设备.但由于球磨机在运转过程中产生强烈 的噪声,其噪声级通常在105-115dBA之间,对于工作人员、检

27、修人员的危害以 及对环境的污染都是相当严重的.因此,球磨机是目前最主要的噪声污染源之球磨机的噪声主要由以下两局部组成：1 .筒体产生的噪声这主要是在筒体转动时,钢球与钢球、钢球与钢质筒体之间的相互撞击而 产生的机械噪声,通过筒体向外辐射的噪声级可达115dBA以上,噪声频带较宽.2 .电机和传动机械产生的噪声这主要是电机运转产生的电磁噪声,风扇产生的气流噪声等.电机噪声与 电机功率及转速成正比,其噪声级一般为 90dBA-115dBA传动机械噪声主要是 由于齿轮之间相互碰撞和零部件之间的相互磨擦而产生的.目前,国内在球磨机噪声治理方面所采用的方法大致有如下三种：1 .阻尼隔声层包扎主要是用组尼

28、隔声材料将球磨机的筒体包裹起来,从而降低筒体噪声.此 方法一般能降低5-10dBA,效果不甚理想.2 .隔声罩就是用隔声罩将球磨机的筒体局部封闭起来,阻隔了噪声的外传途径,从 而降低了筒体的辐射噪声.这种方法比拟有效,通常降噪值可到达20dBA左右.但安装隔声罩后,使得检修和运行工作变得困难.同时由于电机和传动机 械封闭在隔声罩内,因而造成设备的通风,散热困难,检查、维护工作也非常 不便.3 .橡胶衬板代替镒钢衬板筒体内衬由原来的镒钢衬板改为橡胶衬板,可双大大降低钢球与筒体之间 撞击噪声,降噪值为12-15dBA,效果明显,但仍然存在着像胶衬板的使用寿命 问题.由此可以看出,上述三种方法中,后

29、两种方法的降噪效果较好,在一定程 度上对工人的健康起到了保护作用,降低了噪声对环境的污染程度.但问题还 是存在的,如散热、通风、检修、衬板使用寿命问题,还有待于今后进一步研 究解决.九.高压放空排气噪声及限制高压放空排气噪声是排气喷流噪声的一种.排气喷流噪声的特点是声级高 频带宽,传播远.排气喷流噪声是由高速气流冲击和剪切周围静止的空气,引 起剧烈的气体扰动而产生的.在喷口附近在喷口直径 D的4-5倍范围内,气流继续保持喷口处的流 速成前进.这个区域叫直流区.在这个区域内,存在着一个射流核心,在核心 周围,射流与卷吸进来的气体剧烈混合,辐射的噪声是高频性的.在喷口稍远的地方约5D-15D为混合

30、区,在这个区域里,气流与周围大 气之间进行剧烈地混合,引起急剧的气体扰动,射流宽度逐渐扩展,产生的噪 声最强.在离喷口更远的地方15D以外,称为涡流区,在这个区域里,气流宽 度很大,速度逐渐降低以至消失,形成涡流的强度反复地减小,产生的噪声是 低频性的.Lighthill首先分析了喷注气流均匀,中间无障碍物即喷注中只有四极子声源 的情况,得到湍流噪声功率与流速成八次方的定律.对于阻塞喷注,试验证实,气室压力超过临界条件继续增加时,虽然喷注 速度保持局部声速成不变,但噪声仍要增大.马大猷教授等得到喷注湍流噪声 的声功率W与注点压力P1的经验公式为W=KP(P1-P2)4D/(P-0.5PO)PO2(1)在喷注90方向上,离喷口 1M处的声压级L为：LP=80+20lg(P1-PO)/(P1-0.5PO)PO+20lgD dBA(2)式中：P1-注点压力D-喷口直径PO-环境大气压这公式说明书了在阻塞情况下,虽然喷注速度不再增加,但随着压力的增 加,噪声功率也随之增加.高压放空噪声的限制方法是在排气管上安装消声器.按