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噪声治理

车间噪声治理

车间噪声超标是一个普遍性的问题,关系到生产线员工职业的健康。工人长期处在一个高噪声的环境中,将会导致听力不可逆受损,心律紊乱、失眠、头晕等现象;低频噪声还容易诱发孕妇流产。本篇将展开对车间噪声治理进行论述,从国家规范、噪声源特性、降噪方法、企业主关心的成本问题、降噪措施对设备的生产运行维护影响、噪声治理的常规步骤等逐一展开。


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 国家规范


中华人民共和国国家标准GBZ1-2010《工业企业设计卫生标准》

对噪声与振动的限值要求如下:

非噪声工作地点:

噪声车间观察室(值班室):不超过75分贝

非噪声车间办公室、会议室:不超过60分贝

主控室、精密加工室:不超过70分贝

噪声工作地点职业接触噪声限值:

5d/w,=8h/d  非稳态噪声计算8小时等效声级:不超过85分贝

5d/w,≠8h/d  计算8小时等效声级:不超过85分贝

≠5d/w  计算40小时等效声级:不超过85分贝

工作场所脉冲噪声职业接触限值:


工作日接触脉冲次数  n次

声压级峰值  dB(A)

n≤100

140

100<n≤1000

130

1000<n≤10000

120


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 噪声源性质分析

 

生产型企业车间内的噪声全部来源于生产设备或者辅助设备。每家企业的情况都不相同,但是噪声的发生机理都是相同的。噪声源在车间内的传播特点,会在墙壁上、顶面、地面、以及室内的障碍物表面上多次反射叠加,所以,车间内的噪声实际上是设备本体发出的直达噪声加上反射叠加噪声,车间内表面材料越光滑,反射噪声越大。电子企业洁净室车间内的设备其实噪声并不大,但是测量出来的数据往往比较高,主要原因是车间的六个表面都是非常光滑的反射面,导致车间内的噪声数值整体比较高。

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,也比较适合用于生产线的降噪,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,只要设置合理,在全频段范围的吸声系数比较良好。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。有些生产线设备比较复杂,首位相连比较长,不太容易采用隔声罩的方式降噪,通常会采用在顶面安装空间吸声体,墙上安装吸声材料的方式来降噪,一般情况能降低5~8分贝,比较好的状态是能降低7~10分贝。取决于生产线噪声源设备的频率特性、车间体积、车间内表面材料的光滑程度、吸声体的吸声系数等因素。通常情况下,上产线噪声源的分布都是无规则的,噪声特性也比较复杂多样,声功率大小不一、各种反射面、障碍物的分布也无规律可循,因此声学工程师如果采用常规的公式计算降噪量,很难准把握最终的降噪效果,如果借助于软件进行仿真模拟会比较准确,降低降噪失败的风险,为客户节约投资成本。

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。

生产线上有些设备噪声比较大,采用吸声的方式很难将噪声降下来,此时尽可能的采用隔声罩的方式,可以取得比较大的隔声量。但前提是不能影响设备的生产、散热、维修空间等等。

需要注意的是,噪声有比较强的掩蔽效应,高噪声会掩盖低噪声,所以有些客户或者缺乏经验的声学工程师会被这种特性蒙蔽,只把注意力放在噪声比较大的设备上,殊不知,当把噪声数值最高的设备降下来后,那些数值相对低的声源将会暴露出来。因此,在生产线场勘察噪声源,需要工程经验比较丰富的工程师才能准确判断。其实这如同有经验和无经验的医生在诊断病人一样,准确率是有差距的。

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。在生产线降噪中,也会用于对大空间的分割,将噪声区和非噪声区分开。与隔声罩、隔声室相比,降噪量小得多,但优点在于不影响设备的散热检修,成本也相对较小。


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 生产线噪声治理的措施对生产的影响

 

通常在生产线噪声治理中,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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