Расчет эффективности снижения шума звукопоглощающими конструкциями на рабочих местах производственных помещений

Б.С. Сажин, О.С. Кочетов, А.С. Белоусов, В.Б. Сажин, Е.С. Бородина, С.С. Шестаков

Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ СНИЖЕНИЯ ШУМА ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

In work the reference method of definition of levels of sound pressure in industrial premises is submitted. The program of calculation on PC efficiency of decrease in noise in industrial shops with use of sound-absorbing designs which allows to carry out optimum selection of parameters of sound-absorbing designs in view of a real spectrum of noise in an industrial premise is developed.

Разработана программа расчета на ПЭВМ эффективности снижения шума в производственных цехах с использованием звукопоглощающих конструкций, которая позволяет осуществлять оптимальный подбор параметров звукопоглощающих конструкций с учетом реального спектра шума в производственном помещении.

Специфика размещения и эксплуатации текстильного оборудования заключается в оснащении цехов текстильных предприятий однотипным оборудованием, размещенным с постоянной средней плотностью установки и расстоянием между машинами не более 3 м, что позволяет считать звуковое поле в цехе равномерным. Кроме того, практически все однотипные станки имеют одинаковые уровни звуковой мощности (разница в уровнях не превышает 5 дБ). При этом следует учитывать, что применение звукопоглощающих облицовок и конструкций целесообразно, если в расчетных точках требуемое снижение шума АЬтр не превышает 5...8 дБ. Если АЬтр > 8 дБ, то для дополнительного снижения шума на рабочих местах необходимо предусматривать акустические экраны и противошумные средства индивидуальной защиты. Эта специфика позволяет воспользоваться ориентировочным методом расчета уровней звукового давления на рабочих местах в цехе текстильного предприятия [2]. Авторами разработана программа расчета уровней звукового давления по этому методу на ПЭВМ в среде «Excel». Расчет выполнен для одного из характерных цехов текстильной промышленности - прядильного, где установлены резинооплеточные машины типа ОРН-1. Это резинооплеточный цех Московской чулочной фабрики им.

Н.Э.Баумана с размерами: DxWxH (длина, ширина, высота цеха) =11,75x5,75x2,7 (м), в котором установлены 3 резинооплеточные машины типа ОРН-1, имеющие габаритные размеры: длина 1мах = 4,2 м; ширина l = 0,6 м; высота h = 1,8 м. Для определения уровней звуковой мощности машины проводились замеры ее акустических характеристик в цехе согласно требованиям ГОСТ 12.1.028-80 с помощью аппаратуры фирмы Брюль и Къер (Дания): микрофон 4131, шумомер 2203, октавные фильтры 1613 при режиме работы веретен - 9000 об/мин.

Исходными данными для расчета являются:

Бопр = 12 м2 - площадь оконных и дверных проемов в цехе,

8огр = 229,6 м2 - площадь ограждающих поверхностей цеха,

§обл = 150 м2 - площадь звукопоглощающей облицовки стен и потолка, q = 0,044 шт/м - плотность установки станков,

^с,бщ - общее число станков в цехе,

Кпр - число простаивающих станков (находящихся в капитальном ремонте или простаивающих по причине отсутствия сырья).

Средний коэффициент звукопоглощения в цехе со звукопоглощающими облицовками и штучными звукопоглотителями рассчитывается по формуле

A+AA

a = s—,

огр

где A = a(S0rp - S0&1) - величина звукопоглощения акустически необработанного цеха, в м2, a - средний коэффициент звукопоглощения для цехов текстильных

предприятий до устройства звукопоглощающей облицовки (0,1...0,15), i = 1,2,3 - число последовательных приближений к выбору максимально достаточной площади AAi дополнительного звукопоглощения в цехе,

AA1 = aоблSобл ;

AA2 = aоблSобл + Ант Nmr ; (3) ,

AA$ aоблSобл.max + Anir Nmr.max ;

Обл - коэффициент звукопоглощения облицовки стен и потолка, (см.табл.42 [1]), A^ -эквивалентная площадь звукопоглощения штучных звукопоглотителей,м (см.табл.43 [1]), Nшт - количество штучных звукопоглотителей в цехе, S0&Lmax - максимально допустимая площадь звукопоглощающей облицовки с учетом оконных и дверных проемов, а также технологических проходов и колонн,м , NTTTT max - максимально

допустимое количество штучных звукопоглотителей (с учетом оптимального

расстояния между ними Вшт),

Затем определяем величину поправки AL, дБ, в зависимости от расчетного коэффициента звукопоглощения a1 по табл.1.

Табл. 1. Расчетные данные

a1 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

AL, дБ 2,5 3,8 4,8 5,8 6,6 7,5

Уровни звукового давления L2, дБ, в цехе на рабочих местах со звукопоглощающими конструкциями рассчитываем по формуле

Ь2 = Ь - АЬ ,

при этом, если

Ь2 — Ьдоп ,

то расчет заканчиваем.

Если L2 > Ьдоп , то в формулу (1) необходимо подставить значение АА2, рассчитанное по формуле (3) и для нового значения а1-2 определить поправку АL по табл.1, а затем по формуле (5) вычислить новое значение Ь2 и сравнить его с Lдоп и т.д. до i=3, пока не будет выполняться условие (6).

Если же с учетом поправки АА3 для данного цеха не выполняется условие (6), то необходимо подобрать для обслуживающего персонала средства индивидуальной

защиты (СИЗ) от шума таким образом, чтобы выполнялось следующее неравенство:

Ь2 - АЬсиз — Ьдоп ,

На рис.1. приведены реверберационные коэффициенты звукопоглощения серийно

выпускаемых звукопоглощающих конструкций и вновь разработанных в МГТУ им. А.Н.Косыгина, которые были использованы в машинном эксперименте.

100-г..................................................1

90

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Частота, Гц

І>1 ІИІИП |_ДОП ЬУі'і'іЇЛ 1_2,обл№5, Ышт.=0

саи, №ір.=о

• 1.2,обл.№11, Мшг.=0 '“ 1_2,обл№25, N(1/1'. =0 ““ ,|_2сиэ

Рис. 1. Реверберационные коэффициенты звукопоглощения серийно выпускаемых звукопоглощающих конструкций и вновь разработанных в МГТУ им. А.Н.Косыгина.

При проведении расчетов на ПЭВМ исследовалась возможность применения (конструктивного размещения) и эффективность снижения шума по вышеизложенному методу с помощью облицовочных звукопоглощающих конструкций (стены и потолки, колонны) раздельно или в совокупности со штучными звукопоглощающими конструкциями на примере резинооплеточного цеха Московской чулочной фабрики им. Н.Э.Баумана. При расчете по ориентировочному методу (с учетом плотности установки оборудования q, шт/м ,) величины аобл и Ашт входят как составные части в величину площади АА дополнительного звукопоглощения в цехе, по которой определяется параметр а1 - средний коэффициент звукопоглощения в цехе со звукопоглощающими облицовками и штучными звукопоглотителями, причем чем больше этот коэффициент, тем больше величина поправки АЬ, дБ, (см. табл.1), непосредственно влияющая на уровни звукового давления Ь2, дБ, в цехе на рабочих местах со звукопоглощающими конструкциями. Формула для определения величины площади дополнительного звукопоглощения в цехе АА = аобл8обл + АП1Т Мшт учитывает вклад, вносимый как облицовками, так и штучными звукопоглотителями в зависимости от их количественной оценки, т.е. Sобл (150 м ) - площади звукопоглощающей облицовки стен и потолка и ^т - количества штучных звукопоглотителей в цехе. Для рассматриваемых условий размещения оконных и дверных проемов и оборудования (три станка модели ОРН-1) в цехе величина 8обл является постоянной и максимальной (технически достижимой). Была исследована возможность как раздельного применения в цехе этих конструкций, так и совместного. Работа проводилась в три этапа. Первый этап исследования заключался в возможности применения в резинооплеточном цехе

Московской чулочной фабрики им. Н.Э.Баумана в качестве средств снижения шума только облицовочных звукопоглощающих конструкций, т.е. без применения штучных подвесных звукопоглотителей (Ышт =0), причем при расчетах варьировались акустические характеристики (а0бл) различных конструкций звукопоглощающих облицовок. Из результатов расчета можно сделать вывод о том, что при равных условиях размещения в цехе, наиболее эффективными являются облицовки № 11 и № 25, при этом облицовка № 5 уступает этим конструкциям в широком спектре частот на

3...5 дБ.

Второй этап исследования заключался в возможности применения в резинооплеточном цехе Московской чулочной фабрики им. Н.Э.Баумана в качестве средств снижения шума только штучных подвесных звукопоглотителей, т.е. без применения облицовок (аобл =0), причем при расчетах варьировались как акустические параметры штучных звукопоглотителей под № 1,9,13,17 [3], так и их количество ^т .

Анализируя результаты расчетов на ПЭВМ можно сделать вывод о том, что применение некоторых конструкций штучных звукопоглотителей в малом количестве еще не приводит к снижению шума в цехе, и наоборот чрезмерное их увеличение с какого-то числа (оптимума) уже не приводит к дальнейшему снижению шума. Так, например использование конструкции Ашт №17, в количестве Кшт=6 не приводит к снижению шума в цехе, а в количестве 9 шт приводит к снижению шума в полосе частот

500...2000 Гц на 3 дБ; 12 шт - в полосе частот 500...8000 Гц на 3...5 дБ; 15 шт - в полосе частот 500...8000 Гц на 5...6 дБ, а 24 шт - в полосе частот 250...8000 Гц на 6...8 дБ.

Третий этап исследования заключался в возможности применения в резинооплеточном цехе Московской чулочной фабрики им. Н.Э.Баумана в качестве средств снижения шума комбинированного варианта, т.е. совместного применения штучных подвесных звукопоглотителей и звукопоглощающих облицовок (аобл № 25), причем при расчетах варьировались как акустические параметры штучных звукопоглотителей под № 9,13,17 [3], так и их количество ^т .

Анализируя результаты расчетов на ПЭВМ можно сделать вывод о том, что при №р=0 (работают все станки) и аобл №25 перебор различных сочетаний характеристик и количества штучных звукопоглотителей практически не влияет на величину Ь2; отличие имеет место только в низкочастотной области 63...250 Гц и составляет порядка

3...7 дБ. Величина Кпр существенно влияет как на величину Ь1,так и на величину Ь2 , причем при увеличении Кпр (уменьшении количества работающих станков в цехе) можно подобрать такое сочетание параметров облицовки и штучных поглотителей, что уровни звукового давления на рабочем месте будут соответствовать допустимым санитарно-гигиеническим нормам.

Экспериментальная проверка результатов расчета подтвердила регламентированную погрешность ориентировочного метода, которая находится в пределах 2 дБ.

Выводы.

1. На базе ориентировочного метода определения уровней звукового давления в производственных помещениях разработана программа расчета на ПЭВМ эффективности снижения шума в цехах текстильной промышленности с использованием звукопоглощающих конструкций.

2. Разработанная программа позволяет осуществлять оптимальный подбор параметров звукопоглощающих конструкций с учетом реального спектра шума в производственных цехах.

Список литературы

1.Сажин Б.С. Снижение шума и вибраций в производстве: Теория, расчет, технические решения/ Б.С. Сажин, О.С. Кочетов.- М., 2001.-319с.