книги из ГПНТБ / Борьба с шумом в черной металлургии
..pdfпоэтому в значительной степени влияют на снижение звуко изоляции кожуха.
Для предотвращения передачи кожуху вибрации от механизма или его фундамента по основанию или опорам и в местах перехода через кожух вала или трубопроводов устанавливают виброизолирующие прокладки. В опорных
конструкциях |
в |
качестве |
|
|
||||
прокладок |
можно |
исполь |
|
|
||||
зовать листовую |
перфори |
|
|
|||||
рованную |
пористую |
ре |
|
|
||||
зину.' |
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
создании |
звукоза- |
|
|
||||
щитных кожухов для меха |
|
|
||||||
низмов |
предусматривают: |
|
|
|||||
1) частичное |
застекление |
|
|
|||||
для |
наблюдения |
за рабо |
|
|
||||
чим процессом; |
2) устрой |
|
|
|||||
ство |
звукоизолированных |
|
|
|||||
проемов, |
например звуко |
|
|
|||||
изолированных дверей, лю |
|
|
||||||
ков; |
для уплотнения |
лю |
/.s г,о гл 2,8 |
м2ф^і) |
||||
ков, крышек, дверей и т.д. |
|
|
||||||
применяют |
профильные |
|
|
|||||
прокладки |
из |
эластичных |
|
|
||||
материалов |
на |
основе |
ре |
|
|
зин и пластмасс, |
обладаю |
|
|
|
|
|
|||
щих |
повышенной |
масло- |
ОМ 0,010,10,15о.г олооол |
45S |
|||||
и теплостойкостью; 3) зву |
1,52 |
||||||||
- |
• |
6 |
|
f,Util |
|||||
коизолированные |
|
каналы,- |
|
|
|||||
через |
которые |
возможен |
|
Рис. 24. Зависимость коэффи |
|||||
беспрепятственный |
ввод и |
циента |
звукопроводности |
|
отверс |
||||
вывод материала |
или дета |
|
|
|
|
тий от: |
|||
|
а ^ |
площади отверстия |
и |
частоты |
|||||
лей; |
4) звукозаглушенные |
|
|||||||
|
|
~ звука; б — ширины I |
отверстия. |
||||||
каналы для ввода и вы |
|
|
|
|
|
||||
вода |
воздуха (отвод |
тепла); |
5) |
устройство для быстрого |
|||||
демонтажа кожуха |
в |
случае ремонта или аварии. |
|
|
Наиболее распространены конструкции кожухов из лис тового металла, с ребрами жесткости и с облицовкой внут ренней поверхности эффективным звукопоглощающим мате риалом (минеральной ватой, мягкими древесноволокнис тыми плитами и др.).
На рис. 25, а — и показано влияние последовательно проводимых мероприятий по снижению шума агрегата
73
дЦ
80 |
г ... |
TT |
|
|
|
ВО |
|
|
to
•oPS J & C s C s СЭСэСз
a ^
ж
|
|
C ^ l O C S C s C s C s g J c S |
|
|
|
|
t r i . 1 I I v ^ ^ ô ; |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
/ 2 |
|
|
|
|
к |
|
**S ?S £Э CSCS & ES ES |
CàCs Cs CSC54 Сь. |
• O C b Ç S C s C s C s S Ç s |
|
|
|
nvsfv, |
te, |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
^ P s c s Ç a c a g |
|
6 |
|
|
и |
|
|
|
|
|
Рис. |
25. Влияние последовательно |
проводимых мероприятий |
по снижению шума агрегата M на час |
|
тотную |
характеристику шума в точке |
Р: |
|
|
1 — первоначальный спектр шума; 2 |
— спектр шума после внедрения мероприятий по его снижению; 3 — упругие про |
кладки; 4 — стена; б ~- звукопоглотнтель; |
6 — жесткое ограждение; 7 — вентиляционное отверстие; 8 — вентиляционный канал. |
на частотную характеристику шума [117]. Установка агре гата M на упругие прокладки несколько снижает уровень низкочастотных составляющих шума, а устройство плот ного звукоизолирующего кожуха с обработкой его внут ренних поверхностей и ' вентиляционных каналов звуко
поглощающим материалом |
дает возможность существенно |
снизить уровни шума |
во всем диапазоне звуковых |
частот. |
|
Эффективны конструкции двойных (с воздушной прослой кой) и многослойных кожухов. Так, на основании сравне
ния |
частотных |
характе |
|
|
|
|
|
|
||||
ристик |
|
звукоизоляции |
|
|
|
|
|
|
||||
однослойных |
и двойных |
|
|
|
|
|
|
|||||
кожухов, |
имеющих при |
|
|
|
|
|
|
|||||
близительно |
равную ве |
|
|
|
|
|
|
|||||
личину фактической зву |
|
|
|
|
|
|
||||||
коизоляции, |
установле |
а |
и.дб |
|
|
|
BSQ" |
|||||
но, что применение двой |
|
|
|
|||||||||
ных |
звукоизолирующих |
|
|
|
|
|
|
|||||
кожухов |
целесообразно |
|
|
|
|
|
|
|||||
для снижения интенсив |
|
|
|
|
|
|
||||||
ных |
|
производственных |
|
|
|
|
|
|
||||
шумов |
на |
25 дб и боль |
|
|
|
|
|
|
||||
ше |
в |
широком |
диапа |
|
|
|
|
|
|
|||
зоне частот. Во всех ос |
Рис. 26. Изменение шума |
под |
||||||||||
тальных случаях можно |
воздействием |
акустического |
экрана: |
|||||||||
использовать |
однослой |
а — схема |
установки |
экрана; |
б |
рас |
||||||
ные |
стальные звукоизо |
четная схема; |
/ — экран; 2 — источник Шу |
|||||||||
ма; 3 — точка наблюдения; |
4 |
— эффективная |
||||||||||
лирующие кожухи с тол |
высота^экрана; Ѳ — угол |
звуковой тени. |
||||||||||
щиной |
стенок 3—4 |
мм. |
|
|
|
|
|
|
||||
Устройство шумозащитных кожухов может оказаться |
||||||||||||
невозможным |
из-за |
громоздкости источника |
|
шума |
или |
в связи с необходимостью непосредственного наблюдения за рабочим процессом. В таком случае, если действия ра ботающего не связаны с передвижением по помещению, достаточной защитой работающего от шума могут слу жить звукоизолированные кабины. Кабины могут быть выполнены из отдельных панелей. Дверь, смотровые окна, ввод электропроводки, выводы дистанционного управле ния механизмами должны удовлетворять общим требова ниям звукоизоляции. Внутренние поверхности кабин (стены, потолки, полы) должны быть покрыты звукопоглощаю щим материалом.
75
Определенное влияние на снижение шума могут ока зывать экраны. Снижение шума этими средствами обычно незначительно, но в некоторых случаях, особенно на высоких частотах, подобные преграды на пути распространения звука могут сыграть существенную роль (рис. 26). Прибли женную величину снижения шума AL за счет акустическо го экрана можно определить по формуле [72]:
AL = 2 0 1 g } | _ x ] / l + |
( - f ) 4 , ] / l + ( | j |
дб, (69) |
|||
где X — расстояние от экрана до источника, м ; H — высота |
|||||
экрана, Л; у—расстояние |
от |
экрана |
до |
защищаемого |
|
объекта, м ; К — длина звуковой |
волны, |
м. |
|
|
|
Использование формулы (69) для приближенных расче |
|||||
тов возможно только в том случае, если длина |
звуковой |
||||
тени L T за экраном больше расстояния от экрана до защища |
|||||
|
|
емого рабочего |
места. |
||
Таблица |
15 |
Длина звуковой тени |
|||
Изменение интенсивности шума |
|
|
L |
- £ |
|
под влиянием барьеров |
|
|
|
Снижение интенсивности шума, дб, при высоте барьера, м
3,0 |
6,0 |
9,0 |
12,0 |
15,2 |
Эффективность акусти ческих барьеров зависит от их высоты и частоты звука (табл. 15) [124].
37—75 |
|
|
1 |
2 |
4 |
Снижения |
уровней |
||
75—150 |
— |
1 |
2 |
4 |
6 |
высокочастотного шума |
|||
•150—300 |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
на 6—10 |
дб можно до |
||
300—600 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
стичь |
путем использо |
||
600—1200 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
вания |
передвижных эк |
||
- 1200—24 00 |
4 |
8 |
10 |
12 |
14 |
||||
2400—4800 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
ранов |
в |
виде |
ширм |
4800—9600 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
из плотной стеклоткани |
|||
|
|
|
|
|
|
(два-три |
слоя), |
укреп |
ленной на легком каркасе. Подобным экраном, име ющим в плане форму круга, эллипса, прямоугольника, ограждается место временной установки источника шума.
Применяют также объемные звукопоглотители конусо образной формы, в виде куба, равносторонней пирамиды. Перфорированный кожух объемных поглотителей обычно изготавливают из листовой фанеры, жести, пластмассы и других материалов, а внутреннюю поверхность покры вают стекловатой толщиной 30—50 лш. Поглотители такого типа удобно и выгодно устанавливать в непосредственной близости от шумящего оборудования и на рабочих местах.
76
Общее поглощение, вносимое объемным звукопоглотителем/"выражают в виде эквивалентной площади звуко поглощения А. Она равна площади полностью поглощающей звук поверхности, которая обладает тем же звукопогло щением, что объемный звукопоглотитель. Эффективность звукопоглощения зависит также от расстояния между отдельными объемными звукопоглотителями.
ОСЛАБЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ШУМОВ
Ослабление аэродинамического шума в источнике его возникновения вызывает трудности, в связи с чем для этой цели, используют глушители на пути его распространения.
Выбор того или иного типа глушителя определяют степенью необходимого снижения шума, его спектром, мощностью источника и другими условиями.
Глушители аэродинамического шума подразделяют на
активные, реактивные и комбинированные. |
|
|
В а к т и в н ы х |
г л у ш и т е л я х шума |
звуковая |
энергия поглощается |
звукопоглощающим материалом. |
|
Звуковые волны при распространении в каналах |
активного |
глушителя теряют энергию за счет вязкого трения в порис
том звукопоглощающем |
материале, |
внутреннего |
трения |
в процессе деформации |
его скелета, теплообмена |
между |
|
воздухом в порах и скелетом материала. |
|
||
Активные глушители эффективны на высоких часто |
|||
тах. Они просты по устройству и |
конструктивно |
могут |
быть выполнены в виде каналов квадратного или круглого сечения, облицованных внутри звукопоглощающим материа лом, выдувание которого предотвращается путем покрытия
перфорированным листом, |
металлической сеткой, тканью, |
|||
непродуваемой пленкой, |
перфорированной |
фольгой. |
||
Методика расчета глушителей приведена в работе [7]. |
||||
Снижение шума |
активным |
глушителем |
рассчитывают |
|
по формулам [5]: |
|
|
|
|
для круглого канала |
снижение |
шума |
|
AL
для квадратного канала
AL
4,4 |
d |
дб; |
1,1 |
у (а) |
m дб, |
|
s |
|
(70)
(71)
где ф(а) — условный коэффициент звукопоглощения обли цовки глушителя, зависящий от коэффициента звукопо глощения используемого абсорбента; l,d, П— соответствен но длина, диаметр и периметр поперечного сечения канала глушителя, м; S — площадь поперечного сечения канала, м2.
Значения ср(а) зависят от коэффициента звукопогло щения применяемого материала:
о |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0.6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
<? (°0 |
0,1 |
0,2 |
0,35 |
0,5 |
0,65 |
0,9 |
1,2 |
1,6 |
2,0 |
4,0 |
Из формул (70) и (71) видно, что для увеличения зату хания звука нужно уменьшить поперечный размер заглу шающего канала. Этого достигают разделением канала
3
Рис. 27. Схема сотового глушителя:
/ — проволочный каркас; 3 — слоя звукопоглощающего материала
толщиной 2^.2,5 см; 3 — секция сотового глушителя.
на ряд параллельных каналов малого сечения в виде сот, внутреннюю поверхность которых также облицовывают звукопоглощающими материалами. Степень заглушения в этом случае возрастает, так как наличие сот увеличивает
отношение-Y каждого малого канала. Подсчет заглушения
аэродинамического шума сотовым (ячеистым) глушителем (рис. 27) проводится также по формуле (71). Общее сни жение шума сотовым глушителем зависит не от числа сот, а от ср(а) ni/S для каждой ячейки. Число сот определяется
78
лишь необходимостью обеспечения пропуска нужного объ ема воздуха без увеличения сопротивления.
Сотовый глушитель удобнее изготавливать в виде от дельных секций — сот необходимой длины, которые затем укладываются в нужном количестве в короб.
Более просты в исполнении пластинчатые глушители, состоящие из ряда пластин, установленных в канале парал лельно потоку.
Величина заглушения AL аэродинамического шума пластинчатым глушителем, у которого расстояние а между пластинами значительно меньше ширины пластины, может
быть определена по формуле Кремера: |
|
AL = — дб. |
(72) |
а |
|
Если в спектре шума содержатся низкочастотные со ставляющие, увеличить поглощение можно заполнением пластин более толстым слоем звукопоглощающего матери ала с последующим покрытием его плотной проолифленной тканью или клеенкой.
В глушителях р е а к т и в н о г о т и п а поглощение и отражение звука происходит вследствие образования
«волновой пробки». Она |
затрудняет прохождение звука |
на некоторых частотах |
из-за инертности массы воздуха |
и его упругости в трубах или каналах, соединяющих ячейки глушителя.
Глушители реактивного типа применяются для ослаб ления шума, имеющего в спектральном составе дискретные составляющие. Выполняются они обычно в виде камер расширения и сужения (часто снабженных перегородками), экранов, резонаторных отростков,' настроенных на опре деленную частоту, и т. п. Облицовка реактивных глуши телей внутри звукопоглощающим материалом приводит
кувеличению их акустической эффективности. Снижение шума глушителями с резко изменяющимся
поперечным сечением
АЬ = 10 lg 1 + |
(73) |
гдеХ-— длина звуковой волны, м; п — относительное измене
ние сечения. Оно максимально |
при I = Х/4, |
ЗХ/4, 5Х/4... |
|||
и |
равно нулю |
при |
/ = 0, Х/2, |
Х/4.... При п = |
10 или п = |
= |
0,1 A L M a K 0 = |
14 |
дб. |
|
|
79
На практике для получения широкополосного действия глушителя комбинируют несколько камер различной длины. Длину отдельных камер устанавливают расчетным путем, оптимальное расстояние между ними, исключающее их взаимодействие,— эмпирически.
Интерференционного глушения звука можно достиг нуть путем разделения канала. Длина ответвленного ка нала должна быть больше длины прямого на половину длины волны, что дает присоединении труб взаимное гаше ние звуковых волн. Эффективность глушителей, построен ных на этом принципе, ограничивается рядом дискретных частот, для которых разность длин пути по двум каналам равна умноженной на нечетные числа половине длины волны. I \
По мере того как длина приближается к диаметру трубы перед разветвлением, акустический эффект интерферен ционного глушителя ослабевает.
Одним из видов реактивных глушителей являются ре зонансные. Снижение шума у них происходит с помощью резонаторов Гельмгольца. Глушители резонансного типа представляют собой элементарную колебательную систему с затуханием, которая, будучи возбуждена падающей на нее звуковой волной, отбирает от последней акустическую энергию на частотах, близких к собственной частоте резо натора. Величина ее определяется по уравнению (28).
Отрицательным |
является тот |
-фактор, |
ч т 0 резонатор |
имеет только одну |
резонансную |
частоту, |
т. е. он может |
работать только в одном узком диапазоне частот. Для оди
ночного резонатора |
снижение |
шума |
|
|
AL « |
10 lg 1 + ' |
2F |
I дб, |
(74) |
J/fo-fJS/ |
где Кр — проводимость горла резонатора; F — площадь поперечного сечения воздухопровода; / — возбуждающая частота; /о—собственная частота резонатора.
Проводимость горла резонатора
где S, I, d — соответственно площадь сечения, длинами диа метр горла.
80
Для расширения частотной полосы можно использовать вместо резонаторов каналы типа карманов длиной Я./4. Входной импеданс их также равен нулю, ио они обладают таким же свойством, как резонаторы, и при длине, равной
3 л |
5 л |
|
т \ |
ТК |
и т. д. |
|
Так |
как резонаторы Гельмгольца оказывают влияние |
на распространение звука в канале только в непосредствен ной близости от своей резонансной частоты, то вводят раз лично настроенные резонаторы, располагая их один за другим. При распространении действия резонаторов на широкую частотную область можно использовать несколько различно настроенных резонаторов, в то время как ком бинирование различно настроенных карманов следует проводить с учетом их взаимодействия.
Глушение, достигнутое с помощью резонаторов, зави сит от потока в канале. При скоростях течения потока больше 10 місек резонаторы склонны к самовозбуждению и могут даже усиливать звук.
Одним из способов снижения шума является подключе ние к каналу трубок Вентури. С точки зрения аэродина мики и акустики, трубка Вентури представляет собой нели нейное сопротивление, т. е. ее сопротивление относительно мало, пока скорость потока в самом узком месте меньше скорости звука, а при резком возрастании давления перед трубкой (процесс выброса газа, выхлопа и т. п.) сопротив ление трубки становится чрезвычайно большим. Глушите ли шума такого типа не требуют дополнительного объема и эффективность их в низкочастотном диапазоне спектра неограничена. Трубки Вентури являются хорошим допол нением к активным глушителям шума.
И н т е р ф е р е н ц и о н н ы й с п о с о б ослабления шума предусматривает создание в данной части помещения звуковых волн, равных по амплитуде и прямо противо положных по фазе звуковым волнам, создаваемым источ ником шума. Для выполнения этой задачи используют электронный "звукопоглотитель, представляющий собой регенерирующую установку, состоящую из микрофона, усилителя и динамика (или системы динамиков) [108].
Эффективная работа электронного звукопоглотителя наблюдается лишь при очень малом искажении амплитуды или фазы. Расположение микрофона и динамика (динами ков) выбирают экспериментально в каждом отдельном
6 |
3-1275 |
81 |
случае. В диапазоне частот сверх 600 гц электронная си стема неэффективна. ' !
Интерференционный способ ослабления шума можно признать эффективным при наличии дискретного спектра шума в области низких частот, где длины волн и, соответ ственно, зоны интерференции имеют достаточную для прак тического использования протяженность.
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ
При проектировании промышленного предприятия не обходимо предусматривать правильное взаимное располо жение производственных корпусов, интенсивно генериру ющими шум, по отношению к другим цехам предприятий, жилым районам и зонам отдыха. Цехи, характеризующиеся интенсивным шумом, следует концентрировать в одномдвух местах, удаленных от тихих производственных участ ков, а при расположении предприятия в черте города подобные цехи нужно располагать в глубине заводской территории.
При проектировании новых установок или монтаже новых машин необходимо своевременно учитывать задачи снижения шума. Расстановка оборудования в цехах должна производиться не только с учетом технологического про цесса, удобства монтажа и ремонта, но и с учетом создания нормальных условий труда. Шумное оборудование раз мещают обособленно — в изолированном помещении или в отдельной части цеха, защищенной перегородками или экранами. При недоучете задач снижения шума прихо дится потом искать пути снижения шума, экономически менее выгодные [92].
Следует также использовать возможности чередования корпусов G различными шумовыми характеристиками для экранирования участков, требующих защиты от шума. Этой же цели служит рациональная взаимная ориенти ровка объектов и разносторонняя, по возможности, направ ленность открытых проемов зданий (выездных ворот, окон, открытых фонарей на крышах и др.).
Промышленное предприятие следует располагать с под ветренной стороны жилых районов, с большими разрывами до жилых районов, поскольку ветер способствует не толь ко распространению дыма и пыли, но влияет и на распро-
62