陶瓷生产过程中噪声治理方案

来源:用户上传      作者:许立坤

　　摘 要：结合现场实际生产，通过分析噪声产生的原因、治理方法，计算材料的吸音量和隔音量，对比实际和理论隔音效果选取最佳的隔音材料以达到最佳的降噪效果，并且通过试验验证方法可行，能够达到较好的隔音效果，满足生产需要。对以后陶瓷生产过程中产生的噪声提供了合理有效的解决方法和指导作用。
　　关键词：噪声;吸音;隔音;插入损失
　　1 前 言
　　在现代工业中噪声源种类多、强度高，在陶瓷企业的表现尤为明显[1-5]。现代陶瓷企业的生产活动均为连续进行的，其工艺过程和设备所产生的噪声多为连续的稳态噪声，造成厂区内夜间与昼间的环境噪声相差不大。究其原因是陶瓷企业噪声源主要是电机等动力源，带动的执行部件产生的高、低频气流振动所产生。这些噪声的声压级多在85dB（A）以上，更有甚者已经高达100～110dB（A）。由于高频声在传播过程中衰减得比低频快，所以整体上说，目前的噪声治理是以低、中频气流噪声为主。常见的几种设备噪声声压级见表1。
　　噪声无论是从身体上还是心理上，都会给人带来极大的危害，所以噪声污染的治理在现代工业生产中尤其显得刻不容缓。
　　工业上常用的治理方法有控制噪声发出、个人防护、控制噪声传播等。
　　2 隔音方法及理论计算
　　在生产现场测量磨边机的噪声数据，测量出均在离磨边机1m处的中间位置以下磨边机前、后台噪声分布，见表2。
　　忽略现场的测量误差和读数误差，由现场布局（现场生产线均并列）以及数据的分布我们可以看出，处于中间区域的磨边机的噪声大小明显高于处于边界区域。因为在中间区域噪声相互干扰，频率的相互叠加导致噪音升高，由此可以得出，治理本身噪声源之前，必须将各个声源隔开，以免其之间相互干扰、叠加。
　　2.1 噪声治理的方法
　　音波在极短时间内的振幅变化是：当波峰叠加在一起，振幅就会增大;波峰与波谷叠加，则会出现振幅衰弱的情况。考虑到音波的叠加性和衰减性，此次设计主要采用吸音和隔音的除噪方法[6-7]。
　　（a）吸音法。吸音是将吸音材料衬贴或悬挂在厂房内，当声波入射到吸音材料表面时，依靠材料的吸音作用，减少声音外射，从而使厂房内噪声降低。吸音材料多是一些多孔的材料，如玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料等。这些材料内部多孔，孔与孔之间联通，并且连接的孔与外界相通。当声波进入材料的空隙中，引起空隙之间的分子和纤维运动，由于摩擦阻力和空气的黏滞力及热传导等作用，使相当一部分的声能转化为热能散掉，从而起到吸音作用，这点是音波衰减性的利用。
　　（b）隔音法。隔音是噪声控制的重要措施之一，它采用隔音构件隔绝在传播途径中的噪声，从而使受声点处的声级降低。在实际工程中使用的隔音构件有隔音房、隔音罩及隔音屏等。此次设计的隔音房将三处声源隔离开，既隔断了声源的传播，也隔开了声源的相互叠加。
　　2.2 吸声量计算
　　吸声量是指向着自由空间开着的1m2的窗户所吸收的声量（声波传到窗口处会全部透进来，完全没有反射），其值为1赛（宾），单位为m2。吸声量的大小不仅与材料的吸音系数有关，还与材料的面积有关。吸音系数为a，面积为S m2的一块材料，其吸音量A为：
　　A=a·S （1）
　　若一个房间的墙壁内由几种材料组成，他们的对应的吸声系数a应是
　　a= （2）
　　式中Si——对应的面积总和;aiSi——对应面积的吸音量。
　　根据吸声减噪量的估算公式
　　ΔL=10·lg（） （3）
　　式中ΔL——声压级差，dB;a1——吸声处理后平均吸声系数;a2——吸声处理前平均吸声系数，一般情况下约为1。
　　在现场测得噪声均值约99.45dB（A），与预期的85 dB（A）以下相差14.45dB（A），故ΔL=14.45dB（A）;a1/a2=0.88。
　　故得出吸音系数应在0.80～0.95之间较为合适。
　　2.3 隔声量计算
　　墙体的传声损失用下式计算：
　　TLi=18·lg（m）+12·lg（fi）-25 （4）
　　其中：TLi——对应于入射频率传声损失，dB;m——隔声部件的面密度，kg/m2;fi——声波激发频率，Hz。
　　工程上用125Hz、250Hz、500Hz、1KHz、2KHz、4KHz六个频率的传声损失的算术平均值TL表示隔声部件的传声损失（即隔声量）。
　　表3是m1=33.55kg/m2， n=6得出的50mm的隔音墙传声损失。
　　计算得出平均隔声量为36.19dB，同理计算得出观察孔（双层有机玻璃）的传声损失为30.72dB，其中m1=19.2kg/m2，n=6。
　　对隔音房组合结构的平均透射系数计算，其中50mm隔音墙的面积約S1=363m2，检修门的面积约S2=22m2，有机玻璃的面积S3=5.04m2，单一元件的透射系数。
　　根据上述公式（4）计算可得平均隔音量30.75dB。
　　隔声罩的隔声效果，通常以插入损失（TL'）来表征，即指示机器设备在装置上的声压级差或声功率级之差。
　　对于全封闭隔声罩的隔声量：利用近似计算公式
　　TL'=TL+10·lg（α） （5）
　　α为吸声系数;TL为平均吸音量，dB。
　　由于吸音系数为0.01，最终求得插入损失为10.75dB。当容重一定时，有一个吸声的共振峰值。对于隔声罩选用的材料，其共振吸声频率出现在fg×D处，此时αg=0.9～0.99。噪声主要为中、高频，故在此考察250Hz以上的吸音系数达下限频率时的吸层厚度。
　　下限频率α下限=αg/2=0.45，下半频宽Ω=1.5倍频程，共振频率f'g=21.5×250=630Hz，吸声层厚度D=fg×D/fg'=6.7cm，实际上选用的厚度为50mm，取其对于125Hz、250Hz、500Hz、1KHz、2KHz、4KHz六个频率吸音系数的算术平均值作为材料的吸音系数。 　　計算可得平均吸音系数a=0.71。
　　根据公式（5）计算可得插入损失为TL2'=29.265dB。
　　考虑实际隔声罩缝隙后的隔声量
　　TL=TL2'=10·lg （6）
　　其中，S0为隔声罩所有缝隙面积总和，S0=0.04m2;S1为隔声罩封闭部分面积总和，S1=390m2。
　　理论隔音量TL=28.5dB，隔音房的实际隔声量是18.16dB。根据现场测量出磨边机的噪声大约在100dB左右，故加隔声罩后在隔声罩边缘处可测得约81.94dB。基本上符合设计要求。
　　3 隔音材料选取
　　根据上述计算，我们得出：
　　（1）该隔音房的墙壁选材吸音系数应该在0.85～0.95之间;
　　（2）理论隔音的TL平均值应该在28.5以上。
　　由此两项指标，我们可以从吸音系数（表4）和隔音效果TL值（表5）选出一种材料来。
　　综合以上数据我们可以得出以下结论：
　　（1）在面密度差不多的情况下，隔音效果最理想的是钢板;
　　（2）在密度相同的情况下，岩棉板材料的吸音效果是最好的。
　　通过计算得出岩棉板+钢板组合的吸音系数为0.83，隔音TL值为26.5dB。无论其吸音系数还是隔音值（TL）都满足现场的要求，考虑到取材的便利性、拆装方便、材料刚性以及材料使用的经济效益性，最终我们选择厚度为50mm的岩棉板+钢板，作为隔音房的制作材料。具体结构如图1所示。
　　4 对复合结构进行隔音效果测试验证
　　测量方法：人工声源测量法
　　4.1 主要测量仪器
　　（a） 十二面体无指向性声源：爱华AWA5510型;
　　（b） 精密声级计：爱华AWA6228型，01dB BLUE SOLO;
　　（c） 声学照相机：Norsonic NOR848A型。
　　得出如下结论：
　　（1）A计全声压隔音值：Dp=21dB;
　　（2）全频率声压隔音值见图2。
　　由图2 的现场测量结果我们可以看出，该复合材料对100Hz以上的声音有20dB到35dB的隔音效果，并对中低频的隔音效果比较好。
　　5 结 语
　　就噪声污染这一陶瓷行业的棘手问题，在多式多样的除噪方式中，提出当前比较环保及合理、有效的结构方案。分析了在陶瓷行业的噪声来源以及治理方法，通过对吸音量和隔声量的计算确定了最终的理论隔声量和实际隔音量，就结果选取合适的隔音材料为岩棉板+钢板组合的隔音结构，并有实验证明其选择的可行性，具有理论性和指导性。
　　参考文献
　　[1] 席建师，黄宇晨，江清平.中国建筑陶瓷产业基地噪声评估[J].环境与职业医学，2013，30（05）：380-382.
　　[2] 王艳，杨大为.陶瓷企业风机噪声污染与控制[J].陶瓷，2008（07）：41-45.
　　[3] 林宁炼.陶瓷企业安全生产探讨[J].佛山陶瓷，2016，26（06）：5-8.
　　[4] 李莲珍，梁强清，黄超明，李江.武鸣县两陶瓷厂作业场所职业危害因素检测结果分析[J].职业卫生与病伤，2013，28（02）：65-68.
　　[5] 黄平男.水泥工厂噪音治理技术及应用[J].水泥工程，2010（05）：74-76.
　　[6] 毕凤荣，杨晓，马腾.小型柴油发电机组隔声罩结构优化设计研究[J].机械科学与技术，2018，37（01）：1-7.
　　[7] 范玮.降低火电厂磨煤机噪音的分析研究[J].山东工业技术，2013（15）：106-107.
　　Noise Control Scheme in Ceramic Production Process
　　XU Li-kun
　　（ KEDA CLEAN ENERGY Co.， Ltd.， Foshan 528000 ）
　　Abstract： In order to achieve the best noise reduction effect， and through the test verification method is feasible by analyzing the causes of noise， treatment methods， calculating the sound absorption and volume isolation of materials， and comparing the actual and theoretical sound insulation effects， selecting the best sound insulation materials， in combination with the actual production on site. It can achieve better sound insulation effect and meet the production needs. It provides a reasonable and effective solution and guidance for the noise produced in the ceramic production process.
　　Keywords： Noise; Sound absorption; Sound insulation; Insertion loss
转载注明来源:https://www.xzbu.com/7/view-15201922.htm