抽水蓄能電站噪聲分析與護聽器防護效果評價

竇丹丹，鞏泉泉，張國英，王 坤，崔福興

（1.山東電力研究院，山東 濟南 250003；2.國網山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003）

0 引言

近年來，新能源和可再生資源的發展越來越迅速，抽水蓄能電站因其可靠性、經濟性、調頻調相等優點，建設明顯加快。抽水蓄能電站具有機組水頭高、容量大，轉速快、工況轉換頻繁、運行區域跨度大、水力動態特性復雜等特點，導致抽水蓄能電站運行時產生的噪聲較大［1］。GB/Z 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》中規定個體接觸的噪聲限值為8 h 85 dB［2］。噪聲不但能引起耳聾，還對神經系統和心血管系統有一定健康影響，嚴重影響作業人員的工作和生活。噪聲對人體的危害與噪聲的強度和接觸時間有關，強度越大危害越大，接觸時間越長對人體危害也越大。作業人員長期工作在這種高噪聲的環境中，必須采取有效的防護措施。企業從聲源降噪（水輪機改造等）不僅成本過高且受環境、技術限制可能難以實現，因此配備個人使用的職業病防護用品成為關鍵措施［3］。因防噪耳塞成本低廉、使用方便，目前作業人員常佩戴耳塞，但在多大的噪聲下作業可單獨使用耳塞，或需要耳塞和耳罩共同使用尚不明確。護聽器防護效果不夠，起不到保護作用，影響聽力健康；但戴上護聽器后什么聲音都聽不到是防護過度，過度降噪屏蔽掉過多有用的聲音，如報警器和設備運轉的聲音。佩戴不適降低佩戴護聽器的意愿，最終影響實際防護效果。合適的護聽器是佩戴后既可以保護聽力，又可以保留必要的溝通。為指導作業人員合理有效地進行噪聲防護，須針對抽水蓄能電站產生噪聲的特點研究護聽器防護效果。

目前，有報道抽水蓄能電站多種工作場所或檢測地點的噪聲及頻譜分析，但少有對抽水蓄能電站高噪聲場所護聽器的評價效果以及耳塞和耳罩聯合作用的研究報道［4-5］。對防噪耳塞和耳罩聯合使用時，聲衰減性能按二者中較高的聲衰減值增加5 dB［6］，但相同高的降噪值的護聽器和其余不同的護聽器聯合佩戴時，總的降噪效果肯定是不一樣的，所以直接加5dB的說法值得商榷。

對抽水蓄能電站作業場所中產生的噪聲進行了頻譜分析，并對耳塞和耳罩單獨和聯合佩戴在不同頻段的插入損失進行了檢測，評價選用的護聽器的防護效果，以期有效保護勞動者聽力健康。

1 抽水蓄能電站噪聲檢測及頻譜分析

對某抽水蓄能電站在不同工況、不同場所的噪聲進行了現場測量。儀器設備為B&K2250 精密積分聲級計，儀器每年經過計量科學研究院檢定，每次使用前校準。測試期間各機組運行正常。經檢測，發電工況、抽水工況下各機組運行工作場所噪聲檢測結果分別如表1、表2所示。

表1 發電工況下1號、2號、3號機組運行工作場所噪聲檢測結果

表1（續）

表2 抽水工況下1號、2號、3號機組運行工作場所噪聲檢測結果

表2（續）

通過表1和表2可知，發電工況下1號、2號、3號機組運行，等效聲級超過85 dB 的作業場所為發電機外、發電機隔聲罩內、風洞室外、水車室內等24 個檢測點。抽水工況下1 號、2 號、3 號機組運行工作場所噪聲超過85 dB 的為發電機外、風洞室外、水車室內、空壓機房（運行）等18 個檢測點。水輪機運行時水車室內噪聲在95.6～104 dB 之間，整體偏高，抽水工況相較于發電工況噪聲稍大些，主要原因是機組運行水輪機運轉產生的振動和噪聲。對不同工況下超過85 dB 的作業場所的噪聲進行頻譜分析，結果分別如圖1、圖2所示。

圖1 發電工況下24種作業場所噪聲的頻譜

圖2 抽水工況下18種作業場所噪聲的頻譜

噪聲對作業人員的危害大小，除了與聲壓級相關，也與其頻譜密切相關。通過對抽水蓄能電站產生的噪聲的頻譜分析，發現聲壓級在100 Hz 到315 Hz最高，隨著頻率增加而降低，呈現中低頻噪聲特點。中低頻噪聲，穿透力強、傳輸距離遠，長期接觸除影響聽力外，還會導致注意力低下，也有報道稱會影響心血管及內分泌系統，防治困難［7-9］。

2 抽水蓄能電站配備的護聽器聲衰減效果檢測

該抽水蓄能電站為接觸噪聲作業人員配備的護聽器包括兩種耳塞和兩種耳罩，具體型號如表3所示。

表3 該抽水蓄能電站給作業人員配備的護聽器類型

本次實驗在混響室里，利用B&K 人工頭模擬器4128C 檢測表3 中的4 種護聽器的插入損失［10-11］。具體步驟為：

1）測量人工頭模擬器沒有佩戴護聽器時模擬耳接收到的聲壓級。

2）將耳塞按佩戴要求放置在人工頭右耳模擬器（4158）、左耳模擬器（4159）耳道內，等待約30 s 后，保證耳塞恢復到標準狀態。耳罩直接佩戴在模擬耳耳廓周邊，保證耳罩中心與傳聲器端面中心相對。耳塞耳罩同時佩戴時，先將耳塞按使用要求放置用模擬耳耳道內，30 s 恢復后，再將耳罩佩戴至模擬耳上，保證將耳廓完全封閉。

3）通過外置揚聲器播放噪聲源，再次測量人工頭佩戴護聽器時的聲壓級；同一護聽器重復測定三次，取平均值計算插入損失。

通過實驗測試，獲得耳塞、耳罩單獨和聯合佩戴在不同頻段下的聲壓級，分別如圖3—圖5所示。

圖3 兩種耳塞在不同頻段的聲壓級

圖4 兩種耳罩在不同頻段的聲壓級

圖5 耳罩和耳罩同時佩戴時在不同頻段的聲壓級

通過對護聽器佩戴后接受到的聲壓級進行分析，可以得出2號耳塞比1號耳塞降噪效果好，泡棉子彈頭型的防噪耳塞降噪效果較好。耳塞的形狀、材質不同，降噪性能也不盡相同［12-13］。所選耳罩在250 Hz 以下聲衰減效果不明顯，總體的降噪效果也低于所選兩種耳塞。同時佩戴兩種護聽器降噪效果明顯。

插入損失是相同聲源下，未佩戴護聽器和佩戴護聽器兩種情況下接收到聲壓級的差值，其大小反映護聽器的降噪效果。檢測4 種護聽器的插入損失，結果如圖6所示。

圖6 不同護聽器在不同頻段的插入損失

總體來看，這4 種護聽器插入損失的曲線是呈現左低右高的趨勢，均對1 000～8 000 Hz的高頻噪聲衰減明顯，單獨佩戴耳塞或耳罩還是聯合佩戴均對高頻噪聲防護明顯，對中低頻噪聲的防護效果差一些，這也與以往謝連科等的研究結果相似［14-15］。在40～200 Hz 和3 150～16 000 Hz，兩種耳塞的降噪效果要優于兩種耳罩。1 號耳罩插入損失最小，2 號耳塞和2 號耳罩聯合作用降噪效果最大。在低頻段，耳塞的防護效果要大于耳罩，最大能相差近30 dB。在300～2 000 Hz，耳塞和耳罩降噪效果差別不大，到5 000 Hz 附近，仍是耳塞降噪效果明顯，總體來說，還是耳塞降噪效果優于耳罩。

3 抽水蓄能電站護聽器防護效果評價

對抽水蓄能電站現場噪聲檢測，發現抽水工況時2 號水車室內噪聲最大，為104.9 dB。選定該點的噪聲頻譜與4 種護聽器的插入損失在不同頻段下相減，得到抽水工況時2 號水車室內佩戴不同護聽器效果，如圖7所示。

圖7 抽水工況時2號水車室內佩戴不同護聽器效果

總聲壓級的計算公式為

根據式（1）計算得出抽水蓄能電站2 號水車室內佩戴護聽器后接收到的聲壓級，如表4所示。

表4 抽水蓄能電站2號水車室內佩戴護聽器后接收到的聲壓級單位：dB

GB/T 23466—2009《護聽器的選擇指南》中規定，作業人員佩戴護聽器后聲壓級在75～80 dB 時保護效果較好，低于70 dB 為保護過度，大于80 dB 為保護不足［16］。由表4 可知，在2 號水車室內只有同時佩戴2 號耳塞和2 號耳罩人耳接收到的聲壓級為78 dB，保護效果較好，同時佩戴2 號耳塞和1 號耳罩時聲壓級為80.7 dB，保護效果次之。另外，耳塞耳罩聯合佩戴時的聲壓級較單獨佩戴聲衰減大的1 號耳塞、2 號耳塞后接收到的聲壓級分別相差4.8 dB、8.5 dB、4.2 dB、6.9 dB，這與防噪耳塞和耳罩聯合使用時在高的降噪值上加5 dB的常規說法有出入，說明不同耳塞和耳罩同時佩戴的效果需要具體檢測分析。但是上述標準也只是按照總的聲壓級來計算評判，未考慮不同頻率的影響。因此，建議企業給員工配備專門防護低頻噪聲的護聽器，能達到較好的防護效果［17-19］。

4 結語

抽水蓄能電站中作業場所產生的噪聲較高，多為中低頻噪聲。為作業人員配備的護聽器均是對高頻噪聲降噪明顯，在噪聲最高的工作場所需要耳塞耳罩聯合佩戴才能達到防護要求。本文旨在為高噪聲作業場所作業人員聽力防護提供依據，能指導電站為接觸噪聲的勞動者配備合適的護聽器。下一步，將繼續檢測更多護聽器插入損失基礎數據、研制針對抽水蓄能電站中低頻噪聲特點的護聽器來保護作業人員聽力健康。