工業企業若干類設備噪聲A聲級頻譜分析

馬智慧，溫亞男

（北京市勞動保護科學研究所， 北京100054）

1 引言

在工業生產中，不同種類的設施設備作為生產中動力、運輸、加工、回收處理等環節的重要工具，具有不可替代的作用。設施設備的運轉伴隨著噪聲的產生，工作人員會暴露于噪聲環境中。

GBZ 2.2—2007《工作場所有害因素職業接觸限值 第2部分：物理因素》中對于工作人員所接觸的噪聲有限值要求為85dB（A）[1]。對于接觸噪聲的等效聲級不符合限值要求的崗位或場所需要對噪聲進行控制，將噪聲等效聲級降至限值以下，或采取個體防護后的接觸水平符合限值要求。

2 理論基礎

2.1 A聲級

人的聽覺器官對不同頻率的聲音主觀感覺不同，如同樣聲壓級的2 000Hz高頻聲音聽起來要比200Hz低頻聲音響。

為了更好地接近人耳這種聽覺響度頻率特性及主觀感受，使用A計權修正后所得到的各頻帶聲壓級疊加值作為對比數據，即A聲級，單位為dB（A）。

2.2 1/3倍頻程

倍頻程是幫助量化人類如何區分頻率的頻率帶[2]。倍頻程段表示特定頻率范圍內的整體能量水平。

采用1/3倍頻程頻譜分析能更加詳細地反映噪聲源的頻譜特性，以了解聲源產生機理和提出最佳的降噪對策。

2.3 噪聲低、中、高頻劃分

按照噪聲的頻率成分分布以及人耳的聽閾，可將噪聲分為：低頻噪聲（主頻率低于250Hz）、中頻噪聲（主頻率250～2 000Hz）、高頻噪聲（主頻率高于 2 000Hz）。

3 采集方法

3.1 設備分類

根據現場調查設施設備的運轉方式及噪聲產生機制，分為8大類：鍋爐燃燒類、風機類、泵類、機房、振動類、氣動類、切割類、動力類。

3.2 樣本采集

選用丹麥B&K TYPE-2250型聲級計進行數據采集，在每種設施設備正常運轉情況下，進行3次采樣。數據導出后，將對應頻率的聲壓級取平均值，作為該頻率的最終聲壓級。

數據采集參數為：A頻率計權，S時間計權，10s采集時間，1/3倍頻程。

4 特性分析

數據采集過程中，每類設施設備選取數量不同，選擇其中較為穩定的測試數據進行頻譜分析。以下幾種為其中最具代表性的測試數據。

1）氣槍類：氣槍為管式壓縮氣體手動吹掃設備，氣壓未知。壓縮氣體氣源由企業壓縮機提供。總結： 分析氣動設備噪聲主要來自氣體噴嘴的氣流擾動。氣動類的噪聲頻譜可以得出，該類噪聲中頻、高頻噪聲均占比較大，而且高頻尤為突出（見圖 1）。

圖1 氣槍A聲級頻譜圖（例）

2）切割類：車床為某類數控機床，物料材質均為金屬。分析總結：切割類設備噪聲主要來自刀頭與物料的碰撞，此部分機械噪聲經設備箱體向外輻射。從切割類的噪聲頻譜可以得出，該類噪聲中頻、高頻噪聲較為突出（見圖 2）。

圖2 車床A聲級頻譜圖（例）

3）鍋爐燃燒類：鍋爐為蒸發量35t/h的燃氣鍋爐，正常工況下在燃燒器附近采集噪聲數據。分析總結： 鍋爐房及其燃燒器噪聲主要來自散熱的風扇及內部噴射，氣動噪聲引起部分設備外殼振動。可以看出，該類噪聲中頻、高頻占比較大。

4）動力類：空壓機正常工作功率約為6kW。總結： 動力類設備噪聲主要來自內部缸體往復式運動帶來的振動，以及該振動通過設備外殼向外輻射的噪聲和引起的共振。

5）風機類：引風機風量約為16 000m3/h，功率約為14kW。分析總結： 引風機噪聲主要來自內部葉片的轉動以及風阻帶來的振動，該振動通過設備外殼向外輻射噪聲。從該噪聲頻譜可以得出，該類噪聲中頻較為突出；若風機外殼安裝或者選擇不當，會引起低頻部分的振動。

6）泵類：補水泵豎立安置并連接管道，具體功率未知。分析總結： 泵類設備噪聲主要來自內部缸體往復式運動帶來的振動，該振動通過設備外殼向外輻射噪聲。從該噪聲頻譜可以得出，此類噪聲中頻較為突出。

7）機房：被測機房有3臺計算機機組，3臺均正常開啟。分析總結：機房內設備噪聲主要來自散熱器的風扇，機房類的噪聲頻譜可以得出，該類噪聲中頻較為突出。

8）振動類：該振動篩篩面直徑約為1m，物料為金屬塊料。分析總結： 振動類設備噪聲主要來自設備本身與物料的碰撞。

由該類噪聲頻譜圖可以得出，振動類噪聲中頻、高頻噪聲占比較大；另外，可看到設備某些部位由于受到噪聲輻射或振動傳導引起的共振。

5 特性分析

從上述的分析中，可以得出：鍋爐類及振動類中頻、高頻占比較大；切割類中頻、高頻較為突出；氣動類中頻、高頻占比較大，高頻尤為突出；風機類、泵類、機房、動力類中頻較為突出。

噪聲控制的措施有多種，就聲學技術措施而言，可分為吸聲、隔聲、消聲、隔振和阻尼等。

設備產生的噪聲頻率不同，其治理的方法也不同，針對上述幾類設備，給出建議如下。

鍋爐類：鍋爐類噪聲主要來源于風扇及氣體噴射，其中中頻、高頻占比較大。可選用阻尼系數較大的橡膠類減震器進行減振；用不燃材料對鍋爐及燃燒器外側進行包圍，可阻隔部分噪聲。

振動類：振動類噪聲主要來源于設備與物料的碰撞，其中中頻、高頻占比較大。可用金屬框架外加阻尼系數較大的透明塑膠類薄層進行封閉或加蓋，以降低噪聲輻射。

切割類：切割類噪聲主要來源于刀頭與物料的碰撞，其中中頻、高頻較為突出。其措施可參考振動類。

氣動類：氣動類噪聲主要來源于氣體噴嘴氣流擾動，其中中頻、高頻占比較大，高頻尤為突出。可選用阻尼系數較大的透明塑膠類薄層進行封閉或加蓋以有效降低高頻的噪聲輻射。亦可封閉設置。

風機類：風機類噪聲主要來源于葉片轉動及風阻，并由風道向風口進行傳導，其中中頻較為突出。對于此類噪聲，可將風道壁進行加固加厚，可有效降低風道壁的振動。或用阻尼系數較大的多孔材料將風道壁進行包圍覆蓋，降低風道壁的噪聲輻射。

泵類、動力類：此二類噪聲主要來源于設備內部缸體的往復式運動，其中中頻較為突出。針對此二類噪聲，首先對設備外側的圍擋進行加固，保證其不會因為鏈接不嚴實而產生振動。也可用阻尼較大的材料或復合吸聲結構進行封閉、包圍、減振。

機房類：機房類噪聲主要來源于散熱器風扇，其中中頻較為突出。

此類噪聲由于主要來源于散熱器的風扇轉動，而且無法進行封閉或停轉風扇。故建議在機房內采用不燃材料制造的吸聲板[3]、微穿孔板[4]、吸聲體等進行吸聲。以降低反射聲對空間造成的噪聲輻射。

6 結論

1）對于高頻噪聲，隔振可選用阻尼系數較大的橡膠類減震器，厚度不需太厚，如果隔振效果不佳，可進一步選用吸聲、隔聲和消聲的措施。例如，可選用多孔材料[5]、復合吸聲體、復合微穿孔板等進行隔聲；用多孔材料進行降噪吸聲。對于高頻噪聲，吸聲體的尺寸越小，吸聲能力越好。

無人值守的氣柜清掃崗位，可單獨設立。

2）對于低頻噪聲，先從源頭出發，采用隔聲減振措施，減少低頻噪聲的傳播；使用吸聲材料如高密度幕布[6]以及復合吸聲體等進行再次降噪。對于低頻噪聲，吸聲體的尺寸越大，吸聲能力越好。

另外，隔聲材料的密度與該材料單位面積的質量密不可分。同質的材料隔聲效果質量越高、越厚重的材料隔聲效果越好，面密度與隔聲量成正比關系。

如廠房樓板、墻體如果厚度較小，相互之間會有聲音干擾，如果加厚樓板、墻體，或者鋪設薄層阻尼材料并做好密封，則隔聲效果會得到提升。

3）中頻噪聲，介于高頻和低頻之間，降噪措施也介于二者之間。多孔吸聲材料、阻尼隔聲隔振材料、微穿孔板、編織材料、復合吸聲體都可以運行到實際的噪聲工程控制當中。

如燃油叉車產生的噪聲中頻較為突出，那么就可以將發動機部位做好遮擋，同時采取隔聲較好的材料封堵車廂縫隙部位，則輻射出來的噪聲將會有所下降。