УРОВЕНЬ ШУМА
Сила звука измеряется в децибелах (дБ) в диапазоне частот от 31,5 до 16000 Гц и в середине каждой частотной полосы, т.е. на частотах 31,5; 63; 125; 250 Гц и т.д. Человек воспринимает звук в диапазоне от 63 до 800 Гц.
Сила звука в дБ разделяется на уровни А, В, С и D . Допустимой нормой общего уровня шума считается уровень А, наиболее близкий к диапазону чувствительности человека. Для обозначения этой характеристики наиболее употребим термин «Уровень звукового давления».
ИСТОЧНИК ШУМА
Работающий двигатель – источник механического шума, зарождающегося в
газораспределительном механизме, топливном насосе и т.д., а также появляющегося в камерах сгорания, в результате вибрации, всасывания воздуха и работы вентилятора, если он установлен. Обычно шум всасываемого воздуха и радиатора меньше, чем механические шумы. Данные по уровню шума при необходимости можно найти в Справочнике продукции [ Product Information Manual ]. Уменьшить шум можно с помощью звукопоглощающего покрытия. Если механический шум ослаблен до 5 уровня, упомянутого в разделе Уровень шума, нужно обратить внимание на шум воздуха и вентилятора.
Эффективный и относительно дешевый способ - закрыть двигатель кожухом. На расстоянии 1 м от кожуха ослабление звука достигает 10 дБ(А). Эффективны только специально спроектированные кожухи, так что желательно проконсультироваться со специалистами относительно его параметров.
Если к шуму вне помещений, в которых расположены установки, предъявляются определенные требования, нужно соблюдать следующие условия:
1) Конструкция здания
Внешние стены - из двойного кирпича с
пустотами.
Окна - двойного остекления с расстоянием
между стеклами 200 мм.
Двери - двойные двери с тамбуром или
одинарные, со стеной-экраном напротив
дверного проема.
2) Вентиляция
Проемы для забора свежего воздуха и отвода нагретого воздуха должны быть оборудованы шумозащитными экранами. Эти проблемы Владелец должен обсудить с Изготовителем.
Экраны не должны уменьшать сечение воздуховодов, так как это повысит сопротивление на вентиляторе. Для более крупных двигателей, требующих больше воздуха, нужны соответственно увеличенные экраны, а здание должно допускать их правильную установку.
3) Виброизолирующие опоры
Монтаж агрегатов на виброизолирующих опорах предотвращает передачу вибрации на стены, другие узлы установки и т.д. Часто вибрация является одной из причин шума. (См. виброизолирующие опоры).
4) Глушение выхлопа
Оно позволяет ослабить шум на 30...35 дБ(А) на расстоянии 1 м от внешней стены помещения, при условии применения высококачественных поглотителей звука и выхлопных глушителей на входе и выходе.
Источниками общей вибрации являются вращающиеся механизмы - дымосос, вентилятор и насосы, а также работающий котел. Вибрация возникает как при плохом центрировании или разбалансировке вращающихся механизмов, так и в случае правильной балансировки. В оборудовании вибрация возникает при движении среды.
Вибрация может вызвать нарушение функций организма. При воздействии общей вибрации возникают изменения со стороны центральной нервной системы: головокружение, шум в ушах, сонливость, нарушается координация движений. Со стороны сердечно-сосудистой системы наблюдается неустойчивость артериального давления, гипертонические явления. Поражение кожно-суставного аппарата локализуется в ногах и позвоночнике. При большой интенсивности и в определенном диапазоне частот – разрыв тканей. Наиболее опасны для организма человека вибрации, частоты которых совпадают с частотами собственных колебаний тела человека и его внутренних органов, так как такие вибрации могут вызвать резонансные явления в организме. Диапазон частот таких вибраций от 4 до 400 Гц. Наиболее опасна частота 5¸9 Гц .
Вибрация в котельной является постоянной.
На оператора котельной действует общая вибрация категории 3, технологического типа А (на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий).
Основным документом по вибрации является СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».
При нормировании вибрации учитывают отклонения виброскорости и виброускорения от предельно допустимых значений по осям ортогональной системы координат.
Основным способом обеспечения вибробезопасности должно быть создание и применение вибробезопасных машин. При проектировании и использовании машин, зданий, объектов должны быть использованы методы, снижающие вибрацию на путях ее распространения от источника возбуждения; применены виброизоляция, виброгасящие основания (пневматические демпферы, пружины) .
Для исключения вибраций и сотрясений от работы машин несущие конструкции здания не должны соприкасаться с фундаментами машин.
В котельной применены виброгасящие основания на фундаментах насосов.
Источники шума в котельной - это котел, работающие насосы, дымосос, вентилятор, движение воды и пара в трубопроводах.
Интенсивный шум при ежедневном воздействии снижает остроту слуха, приводит к изменению кровяного давления, ослабляет внимание, снижает остроту зрения, ускоряется процесс утомления, вызывает изменение в двигательных центрах. Особенно неблагоприятное воздействие оказывает шум на сердечно-сосудистую и нервную системы. Шум интенсивностью более 130 дБ вызывает боль в ушах, а при 140 дБ наступают необратимые нарушения органа слуха.
Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука.
Шум в котельной является постоянным широкополосным.
Основной документ по воздействию шума СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».
Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах следует принимать :
Для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума - по табл. 13.4;
Для тонального и импульсного шума - на 5 дБ меньше значений, указанных в табл. 14.4.
Таблица 14.4
Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах и территории предприятий
При разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочего места следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека на рабочих местах, до значений, не превышающих допустимые по следующим направлениям :
Разработкой шумобезопасной техники;
Применением средств и методов коллективной защиты по ГОСТ 12.1.029-80 «ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация»;
Применением средств индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.011-89 «Средства защиты работающих. Основные требования и классификация».
Зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБА должны быть обозначены знаками безопасности по ГОСТ Р 12.4.026-2001 «ССБТ. Цвета сигнальные и знаки безопасности». Работающие в этих зонах должны быть снабжены средствами индивидуальной защиты .
Одним из методов снижения шума является снижение шума на пути его распространения. Он реализуется применением кожухов, экранов и звукоизолирующих перегородок, которыми закрывают вышеперечисленное оборудование, применением звукоизоляции ограждающих конструкций; уплотнением по периметру притворов окон, ворот, дверей; звукоизоляцией мест пересечения ограждающих конструкций инженерными коммуникациями; устройством звукоизолированных кабин наблюдения и дистанционного управления. В качестве индивидуальных средств защиты используют противошумные вкладыши и наушники.
Для уменьшения шума от вращающихся механизмов в котельной применены кожухи. Помещение операторской имеет звукоизоляцию.
Мероприятия по снижению уровня шума
1. Архитектурно-планировочные
Функциональное зонирование территории населенного пункта;
Рациональная планировка территории селитебной зоны - использование экранирующего эффекта жилых и общественных зданий, расположенных в непосредственной близости к источнику шума. При этом внутренняя планировка здания должна обеспечить ориентацию спальных и других помещений жилой зоны квартиры на бесшумную сторону, а в сторону магистрали должны быть ориентированы помещения, в которых человек находится непродолжительное время - кухни, санузлы, лестничные клетки;
Создание условий для непрерывного движения автотранспорта путем организации бессветофорного движения (транспортные развязки на разных уровнях, подземные пешеходные переходы, выделение улиц с односторонним движением);
Создание объездных дорог для транзитного транспорта;
Озеленение селитебной зоны.
2. Технологические
Модернизация транспортных средств (уменьшение шумности двигателя, ходовой части и т.д.);
Использование инженерных экранов – прокладка автомагистрали или железной дороги в выемке, создание стенок-экранов из различных стеновых конструкций;
Уменьшение проникновения шума через оконные проемы жилых и общественных зданий (использование звукоизолирующих материалов – уплотняющие прокладки из губчатой резины в притворах окон, установка окон с тройными переплетами).
3. Административно-организационные
Государственный надзор за техническим состоянием транспортных средств (контроль соблюдения сроков технического обслуживания, обязательность регулярных техосмотров);
Контроль состояния дорожного полотна.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
ВЫБЕРИТЕ ВСЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ
1. ПРИ ВЫБОРЕ ЗЕМЕЛЬНОГО УЧАСТКА ДЛЯ ЗАСТРОЙКИ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА СЛЕДУЕТ УЧИТЫВАТЬ
1) рельеф местности
3) наличие воды и зеленых массивов
4) характер почвы
5) численность населения
2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПЛАНИРОВКЕ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА
1) размещение функциональных зон на местности с учетом розы ветров
2) наличие функционального зонирования территории
3) обеспечение достаточного уровня инсоляции территории
4) обеспечение удобных путей сообщения между отдельными частями города
5) наличие достаточного количества высотных зданий
3. НА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА ВЫДЕЛЯЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ЗОНЫ
1) селитебная
2) промышленная
3) коммунально-складская
4) центральная
5) пригородная
4. ВИДЫ ПЛАНИРОВКИ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ
1) периметральная
2) строчная
3) смешанная
4) паутинная
5) свободная
5. К РАЗМЕЩЕНИЮ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗОНЫ ПРЕДЪЯВЛЯЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1) учитывают розу ветров
2) организуют санитарно-защитную зону
3) учитывают рельеф местности
4) учитывают численность населения
5) располагают ниже города по течению реки
6. В СЕЛИТЕБНОЙ ЗОНЕ РАЗМЕЩАЮТ
1) жилые районы
2) торговые склады
3) административный центр
4) автопарки
5) лесопарковую зону
7. НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫМИ ГИГИЕНИЧЕСКИМИ ОСНОВАМИ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА В НАШЕЙ СТРАНЕ ЯВЛЯЮТСЯ
1) состояние территории для размещения населенного пункта
2) ограничение роста крупных и сверхкрупных городов
3) возможность благоустройства территории
4) функциональное зонирование города
5) использование природно-климатических факторов
8. ПРИГОРОДНАЯ ЗОНА НЕОБХОДИМА ДЛЯ
1) размещения промышленных предприятий
2) отдыха населения
3) размещения объектов коммунального хозяйства
4) организации лесопарковой зоны
5) размещения транспортных узлов
9. Тип застройки населенного пункта определяется
1) рельефом местности
2) ветровым режимом территории
3) численностью населения
4) наличием зеленых насаждений
5) расположением автомобильных дорог
10. НЕДОСТАТКОМ ПЕРИМЕТРАЛЬНОЙ ЗАСТРОЙКИ ЯВЛЯЕТСЯ
1) трудность обеспечения хороших условий инсоляции жилищ
2) сложность организации проветривания территории
3) неудобство для населения
4) трудность с организацией внутренней территории микрорайона
5) невозможность использования в крупных городах
ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ
1. 1), 2), 3), 4)
3. 1), 2), 3), 5)
7. 1), 3), 4), 5)
9. 1), 2), 4), 5)
ГИГИЕНА ЖИЛИЩА
По оценкам экспертов ВОЗ, в помещениях непроизводственного характера человек проводит более 80% своего времени. Это позволяет считать, что качество внутренней среды помещений, в том числе среды жилища, может влиять на здоровье человека. Гигиенические требования к жилищу регламентируются СанПиН 2.1.2.2645-10 Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях; СанПиН 2.2.1./2.1.1.2585-10, изм. и доп. №1 к СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий.
14. Защита от вибраций
Допустимый уровень звука А (шум) от оборудования, установленного в теплопунктах или насосных
Согласно PN-87/8-02151/02 п. 3, уровень звука А (шум) от насосов или запорной арматуры, измеренный на расстоянии 1 м от оборудования, не должен превышать 65 дБ.
В книге “Технические условия строительства и приемки газовой или жидкотопливной котельной”, выпущенной Польской корпорацией санитарной, отопительной, газовой техники и кондиционирования (издание ІІ), приводятся допустимые значения уровней звука:
для котлов мощностью 30-120 кВт с атмосферными горелками – ниже 65 дБ (А);
для котлов мощностью 30-120 кВт с вентиляторными горелками – ниже 85 дБ (А);
для котлов мощностью более 120 кВт – не выше 85 дБ (А).
При установке котла мощностью менее 30 кВт в помещении отдельной кухни, уровень звука не должен превышать 51 дБ (А), а в кухне, совмещенной с другим помещением – 45 дБ (А). Источники, на основании которых приводятся указанные величины, авторам не известны. Предположительно их цитируют из инструкций, изданных
в западных странах.
В связи с тем, что польские нормы не содержат указаний относительно значений уровня звука, источником которого является котельная, запаздывая с изменениями на теплотехническом рынке, авторы ссылаются на немецкие указания VDI 2715 относительно понижения шума отопительного оборудования. Эти указания комплексно охватывают проблемы шума, создаваемого котельной.
Несмотря на очень строгие ограничения (даже ниже 25 дБ (А)) к шуму, производимому котельной (как к уровню звука, излучаемого в окружающую среду, так и к уровню звука, проникающего в прилегающие помещения), допустимый уровень звука в самом помещении котельной зависит от номинальной мощности котла и установленной горелки. Для котлов с вентиляторными горелками его значение можно определить по формуле:
Минимальные значения индекса изоляции воздушного шума перекрытием между котельной
и жилыми помещениями
Значение индекса изоляции воздушного шума перекрытием (с учетом всех путей косвенной звукопередачи) между помещением котельной и помещениями квартиры, в соответствии с нормами PN-B-02151-3 от 1999 г., не может быть меньше R’A1 = 55 дБ. Значение индекса приведенного уровня ударного шума, проникающего от пола котельной в квартиры, не должно превышать L’n.w = 58 дБ.
14.4. Шум, создаваемый группой “котел – горелка”
14.4.1. Влияние мощности котла на уровень излучаемого шума
На рис. 14.4 показаны корректированные уровни звука в дБ (А) для котлов различной мощности с вентиляторными горелками. На графике показаны кривые изменения уровня звука по октавным полосам в зависимости от мощности котла. Представленные характеристики получены опытным путем, в результате многочисленных экспериментов с котельными установками. Конечно, могут случаться отклонения, и их нужно учитывать при проектировании защиты от шума. Приведены данные фирмы RAICHLE.
14. Защита от вибраций
давлениязвуковогоУровень | Мощность | ||
звукового |
|||
давления, дБ (A) |
|||
Рис. 14.4. Распределение уровня звукового давления по октавным полосам для группы “котел – вентиляторная горелка”
различной мощности
14.4.2. Уровень звука котлов различного типа
В настоящее время все чаще применяются котлы с вентиляторными горелками. В пользу такого решения говорит много факторов, но, как правило, решающим оказывается более высокий КПД. Кроме ряда преимуществ, группа “котел – вентиляторная горелка” имеет и недостаток – повышенный уровень шума. Основным источником шума вентиляторной горелки являются завихрения, возникающие в перекачиваемом газе. Интенсивность этого звука прямо пропорциональна средней скорости лопастей в степени, величина которой находится в пределах <5, 6>. Интенсивность звука примерно одинаковая как на всасывании, так и на нагнетании вентилятора.
Согласно , уровень звуковой мощности для вентиляторов, определенный в полупространстве, можно ориентировочно рассчитать по формуле:
14. Защита от вибраций
При известной мощности W двигателя вентилятора (кВт), можно использовать следующие формулы:
L N = 85 + 10logW + 10log∆p | |
L N = 125 + 20logW – 10log |
Для определения точных значений уровня звуковой мощности в зависимости от типа вентилятора и условий его работы можно использовать указания VDI 2081.
Уровни звуковой мощности, производимой вентилятором в зависимости от расходаи разности давлений
∆p , рассчитанные по формуле , представлены на рис. 14.5.
Рис. 14.5. Зависимость звуковой мощностиL N вентилятора от объемного расходаи разности давлений∆p
Как видно из графика, звуковая мощность L N прямо пропорциональна объемному расходупри определенной разности давлений∆p . Для сравнения на рис. 14.6 показан уровень звука А только для вентиляторных горелок различной мощности. Максимальные значения уровня звука для данной мощности котла колебаются в диапазоне частот от 500 до 2000 Гц. Сравнение графиков на рис. 14.4 и 14.6 позволяет сделать вывод о том, что уровень звука группы “котел – горелка” ненамного выше уровня звука одной вентиляторной горелки. Максимальные значения уровня звука группы “котел – горелка” отмечаются в диапазоне более низких частот 63-500 Гц. В этом случае имеем дело с низкочастотным шумом.
Упрощенно можно утверждать, что котел влияет на структуру и уровень звука, производимого вентиляторной горелкой, только качественно, но не количественно.
14. Защита от вибраций
Проведенные авторами исследования показали, что значения звука для котлов малой мощности, как с вентиляторными, так и с атмосферными горелками, практически одинаковые. Разница в излучении шума отмечалась для котлов мощностью выше 100 кВт. Повышение уровня звукового давления связано с ростом производительности вентилятора.
На рис. 14.6 показан уровень звуковой мощности А для вентиляторных горелок в зависимости от мощности котла.
Рис. 14.6. Уровень звуковой мощности А для вентиляторных горелок в зависимости от мощности котла
14.5. Акустическая модель отопительной установки
Изучение путей распространения упругих волн необходимо начать с анализа главного акустического механизма, связанного с отдельными элементами отопительной установки. Сначала нужно локализовать источники, которые генерируют колебания и шум. В отопительных установках – это группа “котел – горелка”, насосы и запорная арматура. Первоначально нужно оценить уровень генерируемого шума. Несмотря на то, что каждое из этих устройств может соответствовать требованиям действующих в этой области норм, суммарное воздействие шума от всего оборудования часто превышает допустимые значения для смежных помещений или окружающей среды.
Следующий этап – определение путей передачи звука. В отопительных установках существует несколько основных путей распространения звука. К ним относятся трубопроводы вместе с теплоносителем (преимущественно водой), дымоходы, вентиляционные каналы и отдельные устройства, которые через точки соприкосновения или крепления участвуют в распространении шума.
Последним этапом является локализация зон, излучающих звук. В результате такого анализа разработана причинно-следственная цепь генерации и распространения шума, представленная на рис. 14.7.
14. Защита от вибраций
Рис. 14. 7. Причинно-следственная цепь генерации и распространения шума
Шум, который возникает в одном из источников, распространяется дальше в виде колебаний частиц среды, с которой данный источник контактирует. В отопительной установке источники, генерирующие упругие волны, контактируют, в большинстве случаев, с веществом во всех физических состояниях – воздухом, жидкостью и твердым телом. Поэтому распространение возникающих колебаний необходимо рассматривать для всех этих трех категорий.
Общая модель отопительной установки представлена на рис. 14.8. Она разделена на динамические факторы, которые активно участвуют в процессе генерации упругих колебаний, и статические факторы, которые распространяют вибрацию и шумы. Динамические факторы – это главные источники шума, перечисленные выше: группа “котел – горелка”, насосы и запорная арматура.
К статическим факторам относятся трубопроводы систем отопления, вентиляционные каналы, дымоходы, корпуса и кожухи оборудования, перегородки и, конечно, конструкция дома в целом.
В зависимости от того, в какой среде происходит генерация или распространение шума, он и носит соответствующее название: воздушные шумы, шумы, распространяющиеся в воде, ударные шумы. Как показано на рис.14.8, не все источники создают упругие волны во всех трех категориях, как и не каждая среда играет ключевую роль в распространении шума от данного источника. Целью выделения факторов шума является идентификация доминирующих источников, путей передачи и излучающих поверхностей.
Конечным эффектом вибрации оборудования являются звуки (шумы), которые распространяются в воздушном пространстве и могут также побуждать вибрацию (колебания) перегородок и других строительных конструкций, находящиеся в окружающей среде.
14. Защита от вибраций
Вентиляци- | |||
оборудования |
|||
Конструкции |
|||
Дымоходы | |||
Трубопроводы |
|||
Перегородки | отопления |
||
Запорная | |||
арматура | |||
Статические | Динамические | Статические |
|
факторы шума | факторы шума | факторы шума |
звук, распространяющийся в воздухе
звук, распространяющийся в жидкостизвук ударный
Рис. 14.8. Акустическая модель котельной и системы отопления
Источники шума
Шум при перемещении газов (продуктов сгорания, воздуха) возникает вследствие турбулентных явлений, ударов или пульсаций. Турбулентность является механизмом генерации шума, который может принимать различные формы. Например, может состоять из простых фоновых составляющих, связанных в основном с истечением газов из отверстий, или иметь широкополосный спектр при протекании их по каналам с острыми кромками, с запорными элементами или другими местными сопротивлениями.
Поток с большой скоростью, например на концах лопастей вентилятора или сопла, создает завихрения, способствующие возникновению шума в широком звуковом диапазоне. Его уровень и спектр зависят от скорости потока, вязкости среды и геометрии сопла.
Жидкость, как и воздух, генерирует шум вследствие турбулентности, пульсаций и ударов. Перечисленные выше принципы относятся и к жидкости. Кроме того, в ней может возникать явление кавитации, когда статическое давление опускается ниже давления насыщения пара. Возникновение кавитации – явление, характерное для запорной арматуры и насосов. В зоне падения давления ниже давления насыщения пара появляются кавитационные пузырьки пара. Во время повторного сжатия пузырьки лопаются, создавая зоны значительного повышения давления. В связи с тем, что повторное сжатие (компрессия) часто происходит в пристенном слое потока, кавитация является причиной эрозии. Кавитация генерирует шум обширного диапазона.
Удар является причиной структурного (ударного) шума в трубопроводах системы отопления. Наиболее важными параметрами, влияющими на возникновение ударного шума, являются масса и скорость частиц, которые сталкиваются, и продолжительность удара. Частотный анализ удара показывает, что высокие частоты преобладают над широкополосным шумом в связи с короткой продолжительностью самого удара.
14. Защита от вибраций | |||
Каждый источник звука имеет определенную характеристику, специфический путь распространения и опреде- |
|||
ленное возбуждение излучающей поверхности. В современных котельных основным источником шума является |
|||
группа “котел – горелка” (особенно вентиляторная горелка). На рис. 14.9 показана котельная, в которой главным |
|||
источником шума является группа “котел – горелка”, пути распространения и методы снижения шума. |
|||
звук, распространяющийся |
|||
в воздухе |
|||
Шумоглушитель на | звук, распространяющийся |
||
вытяжной вентрешетке | в жидкости |
||
звук ударный |
|||
крепление | Группа "котел – горелка" | ||
как источник | |||
колебаний и шума | |||
Шумоглушитель |
|||
на приточной |
|||
Шумоглушитель | вентрешетке |
||
на дымоходе | |||
компенсатор | Виброоснование | ||
Рис. 14.9. Пути распространения и методы снижения шума от группы “котел-горелка” | |||
Группа “котел – горелка” генерирует звук всех ранее перечисленных категорий. Пути распространения звука тоже разные: движущаяся жидкость, точки крепления, дымоходы, облицовка и кожухи оборудования. Общая звуковая мощность, излучаемая группой “котел – горелка”, – это сумма всех вышеперечисленных составляющих.
14.6. Снижение уровня шума в воздушном пространстве
В воздушное пространство шум проникает через приточные и вытяжные отверстия. По своей природе шум имеет направление, а наибольшая его интенсивность наблюдается вдоль оси канала. Отсюда следует вывод, что
в отверстии направление шума следует изменить, например с помощью экрана, или в отверстии или канале установить шумоглушитель.
Излучение шума с поверхностей оборудования зависит от размера, формы, упругости, массы и звукопоглощающих свойств поверхности. Поэтому желательно, чтобы оборудование имело компактную конструкцию, так как незначительные размеры, большая жесткость и масса уменьшают излучение шума.
14. Защита от вибраций
Шум, распространяющийся в воздушном пространстве, можно ограничить с помощью:
звукоизолирующих кожухов;
акустических экранов;
шумоглушителей;
звукопоглощающих покрытий.
Звукоизолирующий кожух
Под понятием кожух подразумевается оболочка, внутри которой находится источник шума (рис.14.10). Звукоизолирующий кожух представляет собой пассивное средство, ограничивающее распространение шума. Часто это единственная возможность снижения уровня шума от активных акустических источников – движущихся механизмов или их частей. Особенность кожуха состоит в том, что уровень шума снижается уже в непосредственной близости от источника. Это позволяет защитить также рабочие места, расположенные вблизи источника шума.
Кожух изготавливают преимущественно из тонколистовой стали. Для улучшения звукоизолирующих свойств его покрывают изнутри слоем пористого звукопоглощающего материала. Толщина слоя такого материала зависит от наиболее низкой частоты звука.
Уменьшение передачи ударного шума от источника к кожуху происходит за счет применения материалов, амортизирующих колебания в узлах крепления.
источник |
Звукоизоляционный материал
Звукопоглощающий материал
Шумоглушитель на
вентиляционном отверстии
Виброоснование
Рис. 14.10. Разрез звукоизолирующего кожуха и пример звукоизолирующего кожуха горелки котла Vitoplex
Принципы проектирования оболочек вокруг источников звука:
плотная изоляция источника звука; даже небольшие щели или отверстия необходимо закрыть;
использование металла в качестве звукоизоляционного материала с внешней стороны кожуха;
применение звукопоглощающего материала внутри кожуха;
использование шумоглушителей в вентиляционных отверстиях, отверстиях для прохода кабелей, труб и т. п.;
отсутствие жестких соединений между оборудованием и кожухом, уменьшение количества точек крепления.
14. Защита от вибраций
Мерой эффективности звукоизолирующего кожуха является величина звукоизолирующей способности кожуха D кож – разность между средним уровнем звукового давления во всех точках измерения при работающем механизме или оборудовании без кожухаL m1 (дБ) и средним значением уровня звукового давления в тех же точках при работающем механизме, но уже со звукоизолирующим кожухомL m2 (дБ) на среднегеометрических частотах октавных полос от 63 до 8000 Гц. Значение звукоизолирующей способности кожухаD кож в дБ определяется по формуле:
D кож= L m1– L m2[дБ] |
Изучая акустическую эффективность кожуха, не нужно смешивать понятия звукоизолирующей способности кожуха и удельной звукоизолирующей способности перегородки R w , определяемой акустическими свойствами элементов, из которых она изготовлена.
Экраны можно устанавливать возле небольших елементов оборудования с высоким уровнем излучения шума. Эффективность их значительно ниже эффективности звукоизолирующих кожухов и зависит от направления и расстояния от источника шума. Вместе с тем экраны могут быть полезны для снижения шума в ограниченных зонах, например на рабочем месте оператора.
Эффективность экранов ограничена частотами, при которых высота и длина экрана такие же, как и длина звуковой волны, передаваемой в воздухе, или больше.
Принципы проектирования экранов:
экраны применяются для защиты от шума рабочих мест операторов;
для изготовления экранов используются плотные звукоизоляционные материалы;
экраны со стороны источника шума покрываются звукопоглощающим слоем.
Шумоглушители
Шумоглушители – это элементы, которые препятствуют прохождению звука, передаваемого воздуховодами. Абсорбционные шумоглушители выполняются в виде “пористого канала”. Они часто встроены в кожухи вентиляторов для обеспечения охлаждения двигателей без снижения эффективности звукоизолирующих свойств.
Принципы проектирования шумоглушителей:
использование абсорбционных шумоглушителей для снижения широкополосного шума;
недопущение скорости движущейся среды выше 12 м/сек в абсорбционных глушителях;
применение реактивных шумоглушителей, действующих по принципу отражения для снижения шума на низких частотах;
использование шумоглушителей-расширителей на выходе сжатого воздуха.
В.Б. Тупов
Московский энергетический институт (технический университет)
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены оригинальные разработки МЭИ по снижению шума от энергетического оборудования ТЭС и котельных. Приводятся примеры снижения шума от наиболее интенсивных источников шума, а именно от паровых выбросов, парогазовых установок, тягодутьевых машин, водогрейных котлов, трансформаторов и градирен с учетом требований и специфики их эксплуатации на объектах энергетики. Даны результаты испытаний глушителей. Приведенные данные позволяют рекомендовать глушители МЭИ для широкого использования на объектах энергетики страны.
1. ВВЕДЕНИЕ
Решения экологических вопросов при эксплуатации энергетического оборудования являются приоритетными. Шум является одним из важных факторов, загрязняющих окружающую среду, снижение негативного воздействия которого на окружающую среду обязывают законы «Об охране атмосферного воздуха» и «Об охране окружающей природной среды», а санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 устанавливают допустимые уровни шума на рабочих местах и территории жилой застройки.
Работа энергетического оборудования в штатном режиме связана с шумоизлучением, которое превышает санитарные нормы не только на территории энергетических объектов, но и на территории окружающего района. Особенно это важно для энергетических объектов, находящихся в крупных городах рядом с жилыми районами. Использование парогазовых установок (ПГУ) и газотурбинных установок (ГТУ), а также оборудования более высоких технических параметров связано с увеличением уровней звукового давления в окружающем районе.
Некоторое энергетическое оборудование имеет тональные составляющие в своем спектре излучения. Круглосуточный цикл работы энергетического оборудования обуславливает особую опасность шумового воздействия для населения в ночное время.
В соответствии с санитарными нормами санитарно-защитные зоны (СЗЗ) ТЭС эквивалентной электрической мощностью 600 МВт и выше, использующие в качестве топлива уголь и мазут, должны иметь СЗЗ не менее 1000 м, работающие на газовом и газомазутном топливе - не менее 500 м. Для ТЭЦ и районных котельных тепловой мощностью 200 Гкал и выше, работающих на угольном и мазутном топливе СЗЗ составляет не менее 500 м, а для работающих на газовом и резервном мазутном топливе - не менее 300 м.
Санитарные нормы и правила устанавливают минимальные размеры санитарной зоны, а действительные размеры могут быть больше. Превышение допустимых норм от постоянно работающего оборудования тепловых электрических станций (ТЭС) может достигать для рабочих зон - 25-32 дБ; для территорий жилых зон - 20-25 дБ на расстоянии 500 м от мощной тепловой электрической станции (ТЭС) и 15-20 дБ на расстоянии 100 м от крупной районной тепловой станции (РТС) или квартальной тепловой станции (КТС). Поэтому проблема снижения шумового воздействия от энергетических объектов является актуальной, и в ближайшее время её значение будет возрастать.
2. ОПЫТ СНИЖЕНИЯ ШУМА ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2.1. Основные направления работы
Превышение санитарных норм в окружающем районе формируется, как правило, группой источников, разработкой мер по снижению шума, которым уделяется большое внимание как за рубежом, так и в нашей стране. За рубежом известны работы по шумоглушению энергетического оборудования таких компаний, как Industrial acoustic company (IAC), BB-Acustic, Gerb и других, а в нашей стране- разработки ЮжВТИ, НПО ЦКТИ, ОРГРЭС, ВЗПИ (Открытый университет), НИИСФ, ВНИАМ др. .
Московский энергетический институт (технический университет) с 1982 г. также проводит комплекс работ для решения этой проблемы . Здесь за последние годы разработаны и внедрены на объектах большой и малой энергетики новые эффективные глушители для наиболее интенсивных источников шума от:
паровых выбросов;
парогазовых установок;
тягодутьевых машин (дымососов и дутьевых вентиляторов);
водогрейных котлов;
трансформаторов;
градирен и других источников.
Ниже рассмотрены примеры снижения шума от энергетического оборудования разработками МЭИ. Работа по их внедрению имеет высокую социальную значимость, которая заключается в уменьшении шумового воздействия до санитарных норм для большого числа населения и персонала энергетических объектов.
2.2. Примеры снижения шума от энергетического оборудования
Сбросы пара энергетических котлов в атмосферу является наиболее интенсивным, хотя и кратковременным, источником шума как для территории предприятия, так и для окружающего района.
Акустические измерения показывают, что на расстоянии 1 - 15 м от парового выброса энергетического котла уровни звука превышают не только допустимый, но и максимально допустимый уровень звука (110 дБА) на 6 - 28 дБА.
Поэтому разработка новых эффективных паровых глушителей является актуальной задачей. Был разработан глушитель шума выброса пара (глушитель МЭИ) .
Паровой глушитель имеет различные модификации в зависимости от требуемого снижения уровня шума выброса и характеристик пара.
В настоящее время паровые глушители МЭИ внедрены на ряде энергетических объектов: Саранской теплоэлектроцентрали №2 (ТЭЦ-2) ОАО «Территориальная генерирующая компания-6», котле ОКГ-180 ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ТЭЦ-9, ТЭЦ-11 ОАО «Мосэнерго». Расходы пара через глушители составляли от 154 т/ч на Саранской ТЭЦ-2 до 16 т/ч на ТЭЦ-7 ОАО «Мосэнерго».
Глушители МЭИ были установлены на выхлопных трубопроводах после ГПК котлов ст. №1, 2 ТЭЦ-7 филиала ТЭЦ-12 ОАО «Мосэнерго». Эффективность этого глушителя шума, полученная по результатам измерений, составила 1,3 - 32,8 дБ во всём спектре нормируемых октавных полос со среднегеометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц.
На котлах ст. № 4, 5 ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго» было внедрено несколько глушителей МЭИ на сбросе пара после главных предохранительных клапанов (ГПК). Проведенные здесь испытания показали, что акустическая эффективность составила 16,6 - 40,6 дБ во всём спектре нормируемых октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5 - 8000 Гц, а по уровню звука - 38,3 дБА.
Глушители МЭИ по сравнению с зарубежными и другими отечественными аналогами имеют высокие удельные характеристики, позволяющие достигать максимального акустического эффекта при минимальном весе глушителе и максимальном расходе пара через глушитель .
Паровые глушители МЭИ могут быть использованы для снижения шума сбросов в атмосферу перегретого и влажного пара, природного газа и др. Конструкция глушителя может эксплуатироваться в широком диапазоне параметров сбрасываемого пара и применяться как на блоках с докритическими параметрами, так и на блоках со сверхкритическими параметрами. Опыт применения паровых глушителей МЭИ показал необходимую акустическую эффективность и надёжность работы глушителей на различных объектах.
При разработке мер по шумоглушению ГТУ основное внимание было уделено разработке глушителей для газовых трактов .
По рекомендациям МЭИ выполнены конструкции глушителей шума газовых трактов котлов-утилизаторов следующих марок: КУВ-69,8-150 производства ОАО «Дорогобужкотломаш» для ГТЭС «Поселок Северный», П-132 производства АО «Подольский машиностроительный завод» (АО «ПМЗ») для Киришской ГРЭС, П-111 производства АО «ПМЗ» для ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго», котла-утилизатора по лицензии компании «Nooter/Eriksen» для энергоблока ПГУ-220 Уфимской ТЭЦ-5, КГТ-45/4,0-430-13/0,53-240 для Новоуренгойского газохимического комплекса (ГХК).
Для ГТУ-ТЭЦ «Посёлок Северный» проведен комплекс работ по снижению шума газовых трактов.
ГТУ-ТЭЦ «Посёлок Северный» содержит двухкорпусной КУ конструкции ОАО «Дорогобужкотломаш», который устанавливается после двух газовых турбин FT-8.3 компании «Pratt & Whitney Power Systems». Эвакуация дымовых газов от КУ осуществляется через одну дымовую трубу.
Проведенные акустические расчёты показали, что для выполнения санитарных норм в жилом районе на расстоянии 300 м от среза устья дымовой трубы необходимо снизить шум в пределах от 7,8 дБ до 27,3 дБ на среднегеометрических частотах 63-8000 Гц.
Разработанный МЭИ диссипативный пластинчатый глушитель шума для снижения шума выхлопа ГТУ с КУ располагается в двух в металлических коробах шумоглушения КУ с размерами 6000x6054x5638 мм над конвективными пакетами перед конфузорами.
На Киришской ГРЭС в настоящее время внедряется парогазовый блок ПГУ-800 с КУ П-132 горизонтальной компоновки и ГТУ SGT5-400F (Siemens).
Проведенные расчёты показали, что требуемое снижение уровня шума от выхлопного тракта ГТУ составляет 12,6 дБА для обеспечения уровня звука 95 дБА в 1 м от устья дымовой трубы.
Для снижения шума в газовых трактах КУ П-132 Киришской ГРЭС разработан цилиндрический глушитель, который размещается в дымовой трубе внутренним диаметром 8000 мм.
Глушитель шума состоит из четырёх цилиндрических элементов, размещенных равномерно в дымовой трубе, при этом относительное проходное сечение глушителя составляет 60 %.
Расчётная эффективность глушителя составляет 4,0-25,5 дБ в диапазоне октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5 - 4000 Гц, что соответствует акустической эффективности по уровню звука 20 дБА.
Использование глушителей для снижения шума от дымососов на примере ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго» на горизонтальных участках дано в .
В 2009 г. для снижения шума газового тракта за центробежными дымососами Д-21,5x2 котла ТГМ-84 ст. № 4 ТЭЦ-9 был установлен пластинчатый глушитель шума на прямом вертикальном участке газохода котла за дымососами перед входом в дымовую трубу на отметке 23,63 м.
Пластинчатый глушитель шума для газохода котла ТГМ ТЭЦ-9 представляет собой двухступенчатую конструкцию.
Каждая ступень глушителя состоит из пяти пластин толщиной 200 мм и длиной 2500 мм, размещенных равномерно в газоходе размерами 3750x2150 мм. Расстояние между пластинами составляет 550 мм, расстояние между крайними пластинами и стенкой газохода - 275 мм. При таком размещении пластин относительное проходное сечение составляет 73,3 %. Длина одной ступени глушителя без обтекателей составляет 2500 мм, расстояние между ступенями глушителя составляет 2000 мм, внутри пластин находится негорючий, негигроскопичный звукопоглощающий материал, который защищается от выдувания стеклотканью и перфорированным металлическим листом. Глушитель имеет аэродинамическое сопротивление около 130 Па. Вес конструкции глушителя составляет около 2,7 т. Акустическая эффективность глушителя по результатам испытаний составляет 22-24 дБ на среднегеометрических частотах 1000-8000 Гц.
Примером комплексной проработки мер по шумоглушению является разработка МЭИ для снижения шума от дымососов на ГЭС-1 ОАО «Мосэнерго». Здесь предъявлялись высокие требования к аэродинамическому сопротивлению глушителей, которые было необходимо разместить в существующие газоходы станции.
Для снижения шума газовых трактов котлов ст. № 6, 7 ГЭС-1 филиала ОАО «Мосэнерго» МЭИ разработал целую систему шумоглушения. Система шумоглушения состоит из следующих элементов: пластинчатого глушителя, облицованных звукопоглощающим материалом поворотов газовых трактов, разделительной звукопоглощающей перегородки и пандуса. Наличие разделительной звукопоглощающей перегородки, пандуса и звукопоглощающей облицовки поворотов газоходов котлов, помимо снижения уровней шума, способствует снижению аэродинамического сопротивления газовых трактов энергетических котлов ст. № 6, 7 в результате исключения сталкивания потоков дымовых газов в месте их соединения, организации более плавных поворотов дымовых газов в газовых трактах. Аэродинамические измерения показали, что суммарное аэродинамическое сопротивление газовых трактов котлов за дымососами за счет установки системы шумоглушения практически не увеличилось. Общий вес системы шумоглушения составил около 2,23 т.
Опыт снижения уровня шума от воздухозаборов дутьевых вентиляторов котлов дан в . В статье рассмотрены примеры снижения шума воздухозаборов котлов глушителями конструкции МЭИ. Здесь приведены глушители для воздухозабора дутьевого вентилятора ВДН-25х2К котла БКЗ-420-140 НГМ ст. № 10 ТЭЦ-12 ОАО «Мосэнерго» и водогрейных котлов через подземные шахты (на примере котлов
ПТВМ-120 РТС «Южное Бутово») и через каналы, расположенные в стене здания котельной (на примере котлов ПТВМ-30 РТС «Солнцево»). Первые два случая компоновки воздуховодов являются довольно типичными для энергетических и водогрейных котлов, а особенностью третьего случая является отсутствие участков, на которых может быть установлен глушитель и высокие скорости потока воздуха в каналах.
Разработаны и внедрены в 2009 г. меры по снижению шума с помощью звукопоглощающих экранов от четырех трасформаторов связи марки ТЦ ТН-63000/110 ТЭЦ-16 ОАО «Мосэнерго». Звукопоглощающие экраны устанавливаются на расстоянии 3 м от трансформаторов. Высота каждого звукопоглощающего экрана - 4,5 м, а длина изменяется от 8 до 11 м. Звукопоглощающий экран состоит из отдельных панелей, установленных в специальные стойки. В качестве панелей экранов применяются стальные панели со звукопоглощающей облицовкой. Панель с лицевой стороны закрывается гофрированным металлическим листом, а со стороны трансформаторов - перфорированным металлическим листом с коэффициентом перфорации 25 %. Внутри панелей экранов находится негорючий, негигроскопичный звукопоглощающий материал.
Результаты испытаний показали, что уровни звукового давления после установки экрана снизились в контрольных точках до 10-12 дБ.
В настоящее время разработаны проекты по снижению шума от градирен и трансформаторов ТЭЦ-23 и от градирен ТЭЦ-16 ОАО «Мосэнерго» с помощью экранов.
Продолжалось активное внедрение глушителей шума МЭИ для водогрейных котлов . Только за последние три года установлены глушители на котлах ПТВМ-50, ПТВМ-60, ПТВМ-100 и ПТВМ-120 на РТС «Рублёво», «Строгино», «Кожухово», «Волхонка-ЗИЛ», «Бирюлёво», «Химки-Ховрино», «Красный Строитель», «Чертаново», «Тушино-1», «Тушино-2», «Тушино-5», «Новомосковская», «Бабушкинская-1», «Бабушкинская-2», «Красная Пресня», КТС-11, КТС-18, КТС-24 г. Москвы и др.
Испытания всех установленных глушителей показали высокую акустическую эффективность и надёжность, что подтверждается актами о внедрении. В настоящее время эксплуатируются более 200 глушителей.
Внедрение глушителей МЭИ продолжается.
В 2009 г. заключено соглашение в области поставки комплексных решений для снижения шумового воздействия от энергетического оборудования между МЭИ и Центральным ремонтным заводом (ЦРМЗ г. Москва). Это позволит более широко внедрять разработки МЭИ на объектах энергетики страны. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработанный комплекс глушителей МЭИ для снижения шума от различного энергетического оборудования показал необходимую акустическую эффективность и учитывает специфику работы на объектах энергетики. Глушители прошли длительное эксплуатационное апробирование.
Рассмотренный опыт их применения позволяет рекомендовать глушители МЭИ для широкого использования на объектах энергетики страны.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-01. М.: Минздрав России, 2001.
2. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980. - 120 с.
3. Борьба с шумом на производстве / под ред. Е.Я. Юдина. М.: Машиностроение. 1985. - 400 с.
4. Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования. М.: Издательство МЭИ. 2005. - 232 с.
5. Тупов В.Б. Шумовое воздействие энергетических объектов на окружающую среду и методы его снижения. В справочнике: «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника» / под общ.ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина, Издательство МЭИ, 2004. Т. 4. С. 594-598.
6. Тупов В.Б. Шум от энергетического оборудования и способы его снижения. В учебном пособии: «Экология энергетики». М.: Издательство МЭИ, 2003. С. 365-369.
7. Тупов В.Б. Снижение уровня шума от энергетического оборудования. Современные природоохранные технологии в электроэнергетике: Информационный сборник / под общ ред. В.Я. Путилова. М.: Издательский дом МЭИ, 2007, С.251-265.
8. Марченко М.Е., Пермяков А.Б. Современные системы шумоглушения при сбросах больших потоков пара в атмосферу // Теплоэнергетика. 2007. №6. С. 34-37.
9. Лукащук В.Н. Шум при продувках пароперегревателей и разработка мероприятий по снижению его влияния на окружающую среду: дисс... канд. тех. наук: 05.14.14. М., 1988. 145 с.
10. Яблоник Л.Р. Шумозащитные конструкции турбинного и котельного оборудования: теория и расчет: дисс. ... док. тех. наук. СПб., 2004. 398 с.
11. Глушитель шума выброса пара (варианты): Патент
на полезную модель 51673 РФ. Заявка №2005132019. Заявл. 18.10.2005 / В.Б. Тупов, Д.В. Чугунков. - 4 с: ил.
12. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Глушитель шума выброса пара // Электрические станции. 2006. №8. С. 41-45.
13. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Использование глушителей шума при сбросах пара в атмосферу/УЛовое в российской электроэнергетике. 2007. №12. С.41-49
14. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Глушители шума на сбросах пара энергетических котлов// Теплоэнергетика. 2009. №8. С.34-37.
15. Тупов В.Б., Чугунков Д.В., Семин С.А. Снижение шума от выхлопных трактов газотурбинных установок с котлами-утилизаторами // Теплоэнергетика. 2009. № 1. С. 24-27.
16. Тупов В.Б., Краснов В.И. Опыт снижение уровня шума от воздухозаборов дутьевых вентиляторов котлов// Теплоэнергетика. 2005. №5. С. 24-27
17. Tupov V.B. Noise problem from power stations in Moscow// 9th International Congress on Sound and Vibration Orlando, Florida, USA, 8-11, July 2002.P. 488-496.
18. Tupov V.B. Noise reduction from blow fans of hot-water boilers//ll th International Congress on Sound and Vibration, St.Petersburg, 5-8 July 2004. P. 2405-2410.
19. Тупов В.Б. Способы снижения шума от водогрейных котлов РТС// Теплоэнергетика. № 1. 1993. С. 45-48.
20. Tupov V.B. Noise problem from power stations in Moscow// 9th International Congress on Sound and Vibration, Orlando, Florida, USA, 8-11, July 2002. P. 488^96.
21. Ломакин Б.В., Тупов В.Б. Опыт снижения шума на прилегающей к ТЭЦ-26 территории // Электрические станции. 2004. №3. С. 30-32.
22. Тупов В.Б., Краснов В.И. Проблемы снижения шума от энергетических объектов при расширении и модернизации// I специализированная тематическая выставка «Экология в энергетике-2004»: Сб. докл. Москва, ВВЦ, 26-29 октября 2004 г. М., 2004. С. 152-154.
23. Тупов В.Б. Опыт снижения шума энергетических установок/Я1 Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия», 17-19 марта 2009 г. Санкт-Петербург., С. 190-199.