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噪声治理

工业设备降噪

工业设备噪声几乎是工业企业的噪声源,有些设备噪声比较高,比如发电机噪声、高压风机噪声、空压机噪声、粉碎机噪声、除尘机噪声、罗茨风机噪声、振动盘噪声等等,但凡超过国家规范的噪声源都需要进行合理的噪声治理。

在工业设备噪声治理的方法上,并没有固定一成不变的降噪方式,因为噪声治理是一个系统工程,需要考虑到声功率、散热、管道风速、距离受声点远近、维修空间等等诸多因素,由声学工程师针对实际情况制定一个合理的噪声治理方案。所以,我们可以看出,即便是同一种设备,比如罗茨风机,安装在不同的位置,使用在不同的场景,其噪声治理的方法都有可能完全不同:比如某些场景只要采用安装声屏障的方式能达到设计降噪目标,有些场景可能采用安装隔声罩的方式降噪,有些场景可能需要隔声罩、消声器组合的方式进行降噪。所以,有些客户会容易陷入一个误区,即认为噪声治理的方案都是固定不变的,别人家是那样降噪的,我们也得那样降噪——这是一种不务实的想法。

工业设备的类型有千万种,但是噪声治理的思路和基本方法都是相同的,我们只要掌握了核心的理论知识,结合丰富的实操经验,理论上都能解决任何工业设备的噪声降低到设计数值。

以下针对工业设备的噪声治理进行通用性的阐述(一个符合实际的工业设备噪声治理方案是需要声学工程师现场实地勘察、仔细计算、制定出合理的方案)

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▋国家规范

 

中华人民共和国国家标准GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》

厂界环境功能区分类和噪声排放限值如下:

0类区: 指康复疗养等特别需要安静的区域  

白天噪声(6:00~22:00)不得超过50分贝

   夜间噪声(22:00~6:00)不得超过40分贝

1类区: 指居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公等区域  

白天噪声(6:00~22:00)不得超过55分贝

  夜间噪声(22:00~6:00)不得超过45分贝

2类区: 指商业、集市或居住商业、工业混杂区

白天噪声(6:00~22:00)不得超过60分贝

  夜间噪声(22:00~6:00)不得超过50分贝

3类区: 指工业生产、仓储物流等区域  

白天噪声(6:00~22:00)不得超过65分贝

  夜间噪声(22:00~6:00)不得超过55分贝

4类区: 指交通干线两侧一定距离之内区域  

白天噪声(6:00~22:00)不得超过70分贝

  夜间噪声(22:00~6:00)不得超过55分贝

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▋噪声源性质分析

 

我们姑且不去讨论某种单一类型的工业设备,机械设备的噪声发生机理大部分是相同的,无论何种设备,只要正确认识其共性,在降噪措施设计中有针对性即可。

噪声产生的机理有机械噪声、空气动力噪声和电磁噪声等几大类。

机械噪声:是设备在运行时由机械部件产生的摩擦、振动、撞击产生的噪声;

空气动力噪声:是气流产生的频率混杂、毫无规则、振幅不均匀的噪声;1952年,莱特希尔(Lighthill)在英国皇家学会会刊上发表了一篇研究流体发声机理的论文,标志着气动声学诞生。在气动噪声中,主要有三个阶次的噪声源,即单极子,偶极子,四极子。

电磁噪声:电磁噪声源于电磁振动,而电磁振动则由电机气隙磁场作用域电机铁芯产生的激振力所激发,气隙磁场中高次谐波相互作用产生周期性的电磁力,导致定子铁心周期性径向变化从而产生电磁噪声。


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▋噪声治理的方法

 

噪声治理的方法有很多,但可以分为几类:吸声、隔声、减振、阻尼、有源降噪等

降噪原理:噪声声波通过介质或入射到介质分界面上时声能减少的过程。当噪声在空气中传播时,由于空气质点振动产生的摩擦作用,将声能转化为热能从而导致声音逐渐衰减的现象,叫做空气吸收。当介质表面为材料时,材料的吸声是由于粘滞性、热传导和分子吸收从而将声能转化为热能消耗掉。


吸声:通常用于解决噪声的反射混响声能,吸声性能取决于材料的吸声系数。吸声材料大部分是多孔材料,但一些薄板材料比如薄木板、铁板同样能起到吸收低频的作用,通常在剧场、录音棚里会采用薄板共振的方式吸收低频。

隔声:通常用于噪声的传播路径上降低噪声声能,隔声性能取决于材料的质量密度。但并不是简单的材料堆砌就能起到好的降噪效果,比如厚度相同发两块钢板并起来,隔声量仅提高6分贝;因此声学工程师的使命之一是研究使用不同组合的轻质材料,使得隔声量大幅提升。

减振:通常用于降低噪声源由于振动而引发的噪声传递。通常金属弹簧对中低频有比较良好的减振效果,橡胶减振垫对高频有比较好的减振效果。所以二者通常结合一起使用,从而有效降低全频段的噪声振动。

阻尼:通常用于噪声源表面振动而激发的振动辐射噪声,安装阻尼材料将有效抑制振动的幅度,从而将降低噪声声能。

有源降噪:有源降噪的原理是采集噪声源的声频信号,通过中央处理器运算激发信号发声器产生一列振幅相同相位相反的声波,与噪声源的声波相互抵消从而达到降噪的目的。这项技术有广阔的应用前景,但目前的技术只能在低频部分有比较好的效果,在中高频效果比较差,而且对空间环境的要求有一些局限性。有源降噪耳机有比较好的降噪效果,但在开放的空间复杂的噪声源的场景,效果有限。

消声器:通常用于风机管道降噪,当气流通过消声器时,声波与消声器内表面材质接触,引发多孔材料内的空气质点振动,从而将声能转化为热能消耗掉。消声器分为阻性消声器、抗性消声器,阻抗复合式消声器等。用途较广的时阻性消声器,其降噪性能与风速、消声器截面积、长度、填充吸声棉的吸声系数等因素有关。

声屏障:城市高架桥或者高速公路、铁路两侧经常使用声屏障用于降噪。但声屏障仅在声影区有降噪效果,一般不会超过20分贝。在厂界降噪中,也常用于冷却塔、大面积、噪声数值不是很高的噪声源上降噪。需要注意的是,声屏障的计算极其重要,稍不注意就会导致效果不达标。


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▋厂界噪声治理的措施对生产的影响

 

通常在厂界噪声治理中,除了要将噪声源降低到合规范围之内,还必须考虑降噪措施不能影响设备的生产、维护检修


降噪设计中必须考虑的问题

等级

降噪达到国家标准

★★★

不能影响设备运行

★★★

不能影响将来设备维修

★★

降噪装置可拆卸

设备通风散热

★★★

照明采光

防火材料

★★★

防腐、防雨

★★

供水供电

★★★

结构安全

★★★

寿  命

★★

成  本

★★★



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▋ 声学计算

 

噪声治理设计中,除了仔细勘察现场噪声源情况外,接着必须进行严谨的声学计算

如同医生诊断病情一样,我们有如下工具能精确的计算、模拟降噪的效果


声学仿真-噪声控制前后在平面及垂直方向的分布


            

声学仿真-声波在15毫秒之内的传播路径


声屏障降噪计算


消声器降噪计算


减振降噪计算


噪声衰减计算


风机理论噪声计算


散热降温计算


         

结构受力计算


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 服务流程

 

以下为我司的服务流程:

1、接到客户咨询,3分钟内响应并协调勘查现场时间;

2、至少两名实战经验丰富的声学工程师到现场勘查测量、了解沟通客户需求;

3、公司技术部门专题讨论降噪、技术服务的框架思路

4、声学工程师进行声学计算、材料选型

5、声学工程师进行建模

6、声学工程师制定解决方案PPT

7、公司技术部门第一次组织内审:计算的严谨性、准确性;方案的合理性

8、声学工程师开始统计工程量并制定报价单

9、公司技术部门和成本部门组织第二次内审

10、方案、报价提交客户(方案报价最快1天完成,最慢不超过一周)

11、客户讨论沟通降噪方案

12、结合客户的建议进行方案的优化和工程量报价的调整

13、设计部和成本部进行内审

14、第11项至第13项循环,直至客户对方案的认可

15、与客户签订商务合同

16、声学工程师进行图纸深化(平面、立面、剖面、节点大样图若干)

17、声学工程师制定技术交底文件(图纸、材料、工艺工法、关键技术控制点、关键部件生产、采购控制点、关键技术验收节点等;7大类132分项内容)

18、技术部门、生产部门对技术交底文件进行组织会审

19、声学工程师对会审意见进行优化、整理

20、生产部门着手安排生产、组装、调试

21、实行项目经理责任制,每天早晨、晚上进行远程电话会议,梳理项目安全、质量、进度、技术问题

22、与客户建立畅通的沟通协调机制

23、技术部门在关键技术控制点、关键技术验收节点到现场进行监督、评定、验收

24、项目验收、出具完整竣工报告文件

 

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▋ 我们提交的降噪设计方案内容

 

国家相关规范、适用标准;声学设计目标;声学技术方案说明;声学计算;受力计算(适用于有结构安全的项目);通风散热计算(适用于有散热需求的项目);方案可视化三维模型;二维CAD图纸;工程量明细及报价单;公司介绍;相关案例介绍等


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▋ 我们的项目管理规范






        











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