噪声与振动课件

噪声污染控制 1 2011/08/10 Kunming噪声污染控制 Qxs 主要内容 一、基本概念 二、等效噪声 三、噪声标准 四、噪声的测量声级计 五、噪声监测方法 六、噪声控制 七、震动与控制 2 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 第一节 基本概念 （一）、声音 n声音：受作用的空气发生振动，当振动频 率在2020000Hz时，作用于人的耳鼓膜而产 生的感觉。 n本质：波动。 n声音的作用：是人类认识世界、表达思想 与感情、开展交流活动不可缺少的。 一、声音和一、声音和噪声噪声 3 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs （二）噪声 n噪声的物理学观点：杂乱无章、难听而不协 调、人们不需要、令人厌烦的声音的组合； n噪声的生理学观点：凡是干扰人们工作、学 习和休息的声音； n噪声取决于声音的客观物理性质、人的主观 感觉、生理特征和心理特征。 4 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs （三）、噪声的来源及危害 种类类来源危害 工业业 噪声 1、空气振动产动产 生的空气动动力学噪声，如 通风风机、空压压机、锅锅炉排气等 2、固体振动产动产 生的机械性噪声，如织织布 机、球磨机、碎面机、车车床等 3、电电磁力作用产产生的电电磁性噪声，如发发 电电机、变压变压 器的蜂鸣鸣声等 噪声大 连续时间连续时间 长长 影响大 交通 噪声 1.地面：火车车、汽车车、摩托车车 2.江河：轮轮船 3.天空：飞飞机 游走性 干扰扰范围围 大 建筑 噪声 打桩桩机、挖土机、搅搅拌机等 干扰扰睡眠 和工作 生活 噪声 商店、工地的高声喇叭、人群熙攘、大声 喧哗哗、楼房内敲打、儿童哭闹闹等 传传播不远远 ，邻邻里纠纠 纷纷 5 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 环境噪声的来源 1.交通噪声 2.工厂噪声 3.建筑施工 噪声 4.社会生活 噪声 6 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs （四）、噪声对人体健康的影响 1 噪声的“特异性”病变 长时间遭受过强的噪声刺激 ,将会使听力由功能性 影响变为器质性损伤 ,造成听力下降 ,引起内耳的退行性变 , 即噪声性耳聋。 2 噪声对机体影响的非特异性作用 n2.1 对心血管系统的影响 在噪声的作用下 ,植物神经调节功能发生变化 ,表现 为心率加快或减慢 ,血压不稳 n2.2 对血液成分的影响 噪声可致血清 Mg+1 降低 ,心肌 Ca+1 明显升高 ,心 肌 CA含量上升 n2. 3 强噪声对大鼠血液粘度、血糖及几种酶的 影响 n2. 4 噪声对人体免疫的影响 7 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs （五）、噪声污染的特点 n与水和大气污染相比， 噪声污染的主要特 点： 无积累性、无残留 1 污染方式的直观性 水和大气污染是化学污染，是人类活动将某些有害物质排水和大气污染是化学污染，是人类活动将某些有害物质排 放到环境中产生的，污染源排除后，这些污染物仍存在；放到环境中产生的，污染源排除后，这些污染物仍存在； 而噪声污染则不同，它属于物理污染，噪声本源清楚简单而噪声污染则不同，它属于物理污染，噪声本源清楚简单 ，传播途径单纯迅速，污染危害直接明显，是一种直观式，传播途径单纯迅速，污染危害直接明显，是一种直观式 污染。污染。 2 2 污染危害的直接性污染危害的直接性 噪声通过人的耳朵来感受，所以尽管噪声本身能量很少，噪声通过人的耳朵来感受，所以尽管噪声本身能量很少， 但对人的刺激和影响却非常尽管严重；水和大气污染就没但对人的刺激和影响却非常尽管严重；水和大气污染就没 有噪声污染对人的危害那么直接。有噪声污染对人的危害那么直接。 3 3 噪声源的广泛性噪声源的广泛性 噪声污染是非常广泛的，不仅种类多，分布广，而且时噪声污染是非常广泛的，不仅种类多，分布广，而且时 间、空间变化大，对于水和大气污染源来说是远远不及间、空间变化大，对于水和大气污染源来说是远远不及 4 4 污染控制的艰巨性污染控制的艰巨性 由于噪声污染源存在的广泛性，点多面广，控制量非由于噪声污染源存在的广泛性，点多面广，控制量非 常广。常广。 8 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 二、声音频率、波长和声速 n频率：空气质点1秒钟内来回振动的次数（Hz ） 可听声：振动频率在20Hz - 20000Hz之间 次声：频率低于20Hz 超声：频率高于20000Hz n波长（）：沿声波传播方向，振动一个周 期所产生的距离 n声速（c）：一秒内声波传播的距离 常温下 为345m/s n三者之间的关系： c = f 9 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 三、声功率、声强、声压和声 压级 （一） 声功率（W） 指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指 定面积的声能量。 在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单 位为W。 （二） 声强（I） 声强是指单位时间内，声波通过垂直于传播方 向单位面积的声能量。单位为 W / m2。 10 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs （三）声压（P） 声压是由于声波的存在而引起的压力增值 。单位：Pascal， 1Pa1N/m2 正常人刚能听到的声音的声压为210- 5听阈，基准声压(p0) 。 人耳产生疼痛的声音的声压为20Pa 痛阈 声压与声强的关系是： I= P2 / c 11 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs （四）、声压级 n分贝: 两个相同的物理量(例如A1和A0)之比取以 10为底的对数并乘以10。 相对单位，无量纲 代表被量度量比基准量高出多少“级”。 n声功率级与声强级 n声压级: 人耳的声音感觉与声压大小成对数关系 用声压比的对数值来表示声音的强弱 声压级Lp10 log(p/p0)2 20 log(p/p0) 声压与基准声压之比再取以10为底的对数 并乘以20 12 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 四、噪声的叠加和相减 1 . 噪声的叠加 pp1+p2 ? a声强可以代数相加 I=I1+I2 Ip2/c a声压不能直接相加 p=(p12+p22)1/2 aLp10log(10Lp1/10+ 10Lp2/10) 工厂 噪声p1 机场 噪声p2 13 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 2. 噪声的相减 n在噪声测量中扣除背景噪声 Lp2=LpLp 14 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 第二节 等效噪声 一、响度和响度级 n响度等级与声音的强度、频率、波形有 关 15 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 二、计权声级 n计权声级：通过计权网络（特殊滤波器 ）测得的声压级，分为四种计权声级： nA：模拟人耳对低强度噪声（55 dB 以下 ）的频率特性 nB：模拟中等强度噪声（55-85 dB）的 频率特性 nC：模拟高强度噪声的频率特性 nD：专用于飞机噪声的测量 16 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 三、等效连续噪声级（简称等效声级） n等效连续噪声：在规定时间T内A声级的 能量平均值，表示为LAeq，单位dB(A)。 n累计分布声级LN,在测量时间内，有百分 之N的声级超过该声级，常用指标有 L10: 有10声级超过这个声级(峰值) L50：有50声级超过这个声级(平均值) L90：有90声级超过这个声级(背静值) 17 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 第三节 噪声标准 18 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 类 别昼 间夜 间 05040 15545 26050 36555 47055 工业企业厂界噪声排放标准值 单位：等效声级Leq /dB(A) 选自工业企业厂界噪声排放标准 GB123482008 19 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 类 别昼间夜 间 05040 15545 26050 36555 47055 适用于疗养区、高级别墅 区、高级宾馆区等特别需 要安静的区域。 工业企业厂界噪声排放标准值 单位：等效声级Leq /dB(A) 20 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 类 别昼间夜 间 05040 15545 26050 36555 47055 适用于以居住、文教 机关为主的区域，乡村居 住环境可参照执行该类标 准。 工业企业厂界噪声排放标准值 单位：等效声级Leq /dB(A) 21 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 类 别昼间夜 间 05040 15545 26050 36555 47055 适用于居住、商业、 工业混杂区。 工业企业厂界噪声排放标准值 单位：等效声级Leq /dB(A) 22 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 类 别昼间夜 间 05040 15545 26050 36555 47055 适用于工业区。 工业企业厂界噪声排放标准值 单位：等效声级Leq /dB(A) 23 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 类 别 昼间夜 间 05040 15545 26050 36555 47055 适用于城市中的道路交通干 线道路的两侧区域，穿越城区的 内河航道两侧区域，穿越城区的 铁路主、次干线两侧区域的背景 噪声(指不通过列车时的噪声水平 )限值也执行该类标准。 工业企业厂界噪声排放标准值 单位：等效声级Leq /dB(A) 24 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 第四节 噪声的测量声级 计 n噪声测量仪器的测量强度，主要是声场 中的声压，至于声强、声功率的直接 测量较麻烦，故较少直接测量； n其次是测量噪声的特征，即声压的各种 频率组成成分。 n常用的测量仪器有声级计、声级频谱仪 。 25 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 声级计 n其工作原理是：声压大小经传声器后转换成电压信号 ，此信号经前置放大器放大后，最后从显示仪上指示出 声压级的分贝数值。 Microphone放大滤波器指示表 26 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs AWA5633D型声级计AWA6270A噪声频谱分析仪 AWA6270噪声频谱分析仪AWA6218C噪声统计分析仪 图7.7 各种声级计实物照片 27 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 第五节 噪声监测方法 测工厂、车间噪声占地境界内 测厂界噪声，高度距地面1.2m，距 厂界1米（高于围墙0.5米） 28 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 第六节 噪声污染控制 有源噪声控制（Active Noise Control,ANC): 在一定区域内染为的产生一个次级声信号有目的地控 制初级声信号，一达到降噪目的的方法。 无源法(Passive Method) 在噪声控制工程中，采用吸声材料或隔音构件等声学 处理方法。该方法对于中高频噪声是较为有效的控制途径。 两种方法的使用： n无源法：对于低频噪声，由于无源法材料的声衰减性能随频 率降低而变差，要取得与中高频同样的效果，就要增加材料的厚 度和质量，从而使实际结构过于庞大，有时甚至难以实现。 n有源法：在低频是容易实现的理论上消声量可以达到很高， 而且体积小，便于设计和控制。 29 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 水泥厂常用生产设备的噪声声压 级(距声源1米处测定) 设备 名称(噪声源)声压级 dB(A) 设备 名称(噪声源)声压级 dB(A) 锤式破碎机90105风 机95125 反击式破碎机85 100斗式提升机7085 管磨机100115胶带输 送机6080 立式磨90105振动输 送机8095 磨机驱动 装置7085包 装 机7085 筛分机85100窑头点火装置90100 空压机95105 30 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 主要污染源的噪声特性 n噪声本身就是声波，它由不同的频率所 组成，要想治理它，就必须掌握这些噪声 的频率特性。球磨机(管磨机)、风机、空 压机等是大中小水泥厂通用的常用设备， 而且噪声污染较为突出。 31 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 水泥厂噪声的主要类型 n空气动力行噪声：是由于空气在流动过程中 产生涡流、冲击和压力突变而引起的气流扰动 而产生的。如鼓风机、空压机和排气管等。 n机械性噪声：在撞击、摩擦、压力脉动和交 变应力作用下，机械壳体、管壁、轴承、齿轮 等发生振动，发出的噪声。机械设备是产生此 类噪声的基本噪声源。如磨机、减速机等。 32 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs n电磁性噪声 在电机、电器元件和设备中，由于电流和 磁场的变化，在构件之间的空隙中产生交变电 磁力等现象，引起电枢、壳体和铁芯等构件的 震动而发出的噪音。 33 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 水泥厂一般噪声特性 34 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 1.球磨机的噪声特性 球磨机的噪声主要有：磨机运行中电机产 生的电磁噪声；减速机齿轮产生的机械噪声； 磨机筒体旋转中研磨体物料和衬板相互研磨撞 击产生的机械性振动噪声；除尘设备和分级设 备的风机产生的空气动力性噪声；还有通过基 础振动辐射的固体声。球磨机的噪声特性与其 种类、规格、转数、研磨体及物料粒度、填充 系数等因素有关。 35 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 2.罗茨鼓风机的噪声特性 罗茨鼓风机的噪声主要有：进气和排气 口辐射的空气动力性噪声；机壳管壁及电动机 辐射的机械性噪声；通过基础振动辐射的固体 声和电磁噪声。罗茨鼓风机的噪声特性一般与 风机的流量、转速、静压等因素有关。 36 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 3.空压机的噪声特性 空压机的基频一般在20赫左右，它的高次 谐波频率一般在几十几百赫，因此，空压机 进气噪声呈典型的低频性。空压机进气噪声的 强度随着空压机负荷的增加而增强，一般进气 噪声较空压机其他部位的噪声高出710分贝 (A)。 37 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 控制噪声的方法和途径 1.从声源上降低噪声 把发声物体改造成不发声或发声小的物体是噪声 控制的最有效的好办法。如通过改进设备结构、改变操作 方法，提高加工精度和装配质量都可以起到降噪效果。 在改进设备结构上，如对风机叶片和电动机的冷却风 扇叶片，通过合理设计，选择最佳形状和叶片数，就能降 低噪声。实验表明，若把离心风机的叶片由直片改为后弯 形，噪声可降低10分贝(A)左右。若把电动机的冷却风扇的 叶片去掉几个毫米，噪声可降低20分贝(A)。通风管道的法 兰处改刚性接头为柔性接头，接口处加毛毡等，都可以起 到良好的降噪效果。 在提高加工精度和装配质量上，如齿轮啮合时减少磨 损振动，噪声也会降低。对运转中部件，如螺旋输送机、 提升机、球磨机等联接部调到平衡位置，减少偏心度，也 会降低噪声，一般来说，噪声大小常反映出机器设备的加 工、装配质量的好坏。 改革工艺操作，如把风机和立窑的距离靠近，或把风 管埋在地下，用无声的液压或摩擦压力代替高噪声的锤打 都会使噪声降低。 38 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 2.在噪声传播途径上降低噪声 从声波的传播途径上降低噪声，简单的 方法就是将声源远离人们集中的地方，依靠噪声 在距离上的衰减达到减噪的目的，或在声源与人 之间设置隔声屏，或利用天然屏障如树林、土坡 、建筑物等来遮挡噪声的传播。比如，把空压机 站设在较偏僻的地方，把高噪声的机器和低噪声 的机器分开，把高噪声的车间和低噪声的车间分 开，把生活区与工厂区分开等都可以使噪声随距 离的增加而自行衰减，或遇到天然屏障得到较大 幅度的降低。 水泥厂的绿化，对控制噪声会有一定作用， 据有关测试结果表明：用40米宽的树林可降低噪 声1015分贝(A)，10米宽的松树林可降低噪声3 4分贝(A)，10米宽的草坪可降低0.7分贝(A)，3 米宽竹林可降低噪音45分贝(A) 。 虽然绿化对降噪数值有限，但对人心理感觉 来说，绿色要显得安静些。 39 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 在噪声传播途径上采取吸声器、 隔声器、消声器、隔振等噪声控制技术措 施，也是常用的降噪方法。 40 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs (1)、隔声:用密度大、特性阻抗高的 材料把一部分声波反射回去，将噪声限制 在噪声源附近，减少噪声的辐射能，例如 给设备加隔声罩或隔声间，可降低声级 15dB左右。如再在内壁装上吸音阻尼材 料则效果更好。在磨机周围加隔声罩，罩 内壁采用吸声材料、阻尼材料，罩体可由 几块拼接而成，以便于拆卸。对于磨机还 有一种办法就是将磨体与它的驱动装置之 间用墙隔开，墙上加一道双层隔声门，可 减少噪声的传播。 41 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs (2)、吸声:用对声波产生粘滞和摩擦作用 的多孔松软材料，使一部分声能被吸收转变为 热能。可在建筑物内装置吸声材料(如玻璃棉、 矿渣棉、毛毡和泡沫塑料等)。国外还有用软木 制成的吸声砖。隔声和吸声结构本身应对振动 有较大的阻抗，避免产生二次噪声。 42 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs (3)、采用消声的办法，如在风机、压缩机 和风管的进、出口等处设置消声器。但它只能 对个别设备或管道部件起一定的消声作用。 43 2011/08/10 Kunming噪声污染控制Qxs 3.在接受点进行防护 在上述方法无法实现而有些地方只需要 少数人在机器旁操作的情况下，可以对接受的 个人进行防护，最简单的方法是佩戴个人防护 用具，由于噪声对人的影响，其信息主要是从 耳朵传输的，在耳朵上戴防护用