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噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒教授级高工 1 中船第九设计研究院工程有限公司 2016年12月 内容纲要 一 噪声与振动控制基本概念声学基础理论噪声控制工程学噪声控制技术发展几个概念的说明噪声与振动控制途径二 噪声与振动控制方法规划 环评 总图及车间布置隔声吸声消声隔振选用低噪声产品 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 基本概念 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 1 声学基础理论 波动理论能量理论几何光学理论2 噪声控制工程学新学科 综合性 边缘性 系环境科学 环境保护 劳动保护内容之一 属高新技术 1973年在全国第一次环保会议上马大猷院士首先提出噪声与振动是环境问题的四大公害之一 应立法 订标准 设规范 进行治理 目的 保护环境 保护人 延长寿命 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 基本概念 3 噪声控制技术发展从20世纪70年代开始提出至今40年的发展已初具规模 能独立解决工业企业噪声 交通噪声 施工噪声 社会生活噪声的各种问题 书籍322本标准284项厂家358家单位120家从业人员数万人 全国八大学会协会联合召开的学术会议从1980年至今已举办过14次 发表论文2100余篇 有2200余人次出席会议 与国际同步 与国际相当 马大猷教授的结论是 我国解决实际问题的本领已达到国际水平 开拓前进创新水平在国际上不出前五名 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 基本概念 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 基本概念 几个概念的说明 易混淆 常用的几个数据 睡眠20Hz 金属弹簧2 5Hz空气弹簧1 2Hz 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 基本概念 5 噪声与振动控制途径 声源振源控制 低噪声产品 低10dB A 以上 低噪声工艺 如锻压改液压 铆接改焊接 打桩改灌注等 有源噪声控制等 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 传播途径控制 隔声 吸声 隔振 消声 阻尼减振 隔声包扎等接受者控制 个人防护 如耳塞 耳罩 头盔 减少工作时间等 噪声与振动控制方法 1 规划 环评 总图及车间布置 城市规划 小区规划 企业规划考虑环境保护 敏感目标应远离交通噪声影响 噪声源应远离考核点 噪声源应集中布置 落地布置 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制方法 2 隔声概念 隔声就是在声传播途径上采取隔离措施 它是一种传统的 有效的 常用的方法 仍在不断完善 计算 影响隔声材料和隔声结构隔声量的因素很多 例如入射声波的声压级 声波方向 声波频率 隔声构件的面质量 阻尼 有无吸声 有无振动 有无孔 洞 缝隙 有无声桥等 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 板的面密度增加1倍 隔声量提高6dB 频率增加1倍 隔声量提高6dB 这就是著名的 质量定律 工程实践 构件实践隔声量 噪声与振动控制方法 2 隔声要点 注意共振频率和吻合频率的影响 隔声与吸声相结合 隔声罩内不吸声 会变成一个声放大器 多层材料的复合结构可以提高其隔声量 不一定符合 质量定律 隔声密封后 要注意通风散热问题 同时计算隔声和散热参数并采取措施 注意孔 洞 缝和声桥的影响 1 面积上开孔 其隔声量只有20dB 隔声门 隔声窗是隔声的薄弱环节 可采用双道门 声阱或声闸 采用多层结构隔声窗 玻璃不等厚 做斜布置 周边填吸声材料 隔声室应符合 等传声 原则 四面墙 地坪和顶棚一般隔声量较高 门和窗隔声量较低 两者相差不要超过15dB A 构件的实际隔声量应大于计算需要的隔声量 一般应大于3 5dB A 按噪声源的频率特性来选择隔声材料和隔声构件 声源的峰值频率应与隔声构件隔声量的最大值的频率相对应 隔声构件的物理特性应满足防火 防水 防潮 防霉 防蛀 防冻 防腐蚀 防盐雾 寿命长等要求 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制方法 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 OAK高速冲床隔声室 JZFC A型降噪防尘移动作业室 柴油发电机隔声罩 加气站隔声罩 噪声与振动控制方法 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 双层隔声门 装饰隔声门 防火隔声门 通风隔声窗 噪声与振动控制方法 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 城市高架道路全封闭隔声屏障 道路单侧直立隔声屏障 声陷阱隔声屏障 透明型隔声屏障 噪声与振动控制方法 3 吸声概念 在声传播途径上采用吸声措施降低噪声也是常用的 传统的 有效的方法之一 影响吸声降噪效果的因素颇多 例如吸声材料或吸声结构的吸声性能 室内表面情况 室内容积 室内声场分布 声源特性 吸声结构安装位置等都会有影响 计算 吸声降噪的效果 可用下式估算 吸声处理前室内平均吸声量越低 混响时间越长 吸声处理效果越好 例如 吸声为0 10 吸声后为0 60 则吸声降噪量为7 7dB 若吸声前为0 30 吸声后为0 60 则降噪量为3dB 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制方法 3 吸声分类 吸声系数大于0 20的材料称为吸声材料 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 吸声材料 吸声结构 无机纤维材料类 例如离心玻璃棉等 泡沫塑料类 例如聚氨脂泡沫塑料等 有机纤维材料类 例如植物纤维等 金属吸声材料类 例如泡沫铝等 吸声建筑材料类 例如陶土吸声砖等 薄板共振吸声结构 穿孔板吸声结构 微穿孔板吸声结构 各类空间吸声体等 多孔氧化铝纤维吸声板 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 多孔氧化铝纤维吸声板 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 泡沫铝吸声板 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 三聚氢胺吸声泡沫塑料 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 新型喷涂材料 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 木质吸声板 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 木质吸声板 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 空间吸声体 a 板状b 折板状c 球状d 筒状e 锥状f 多边形g 尖劈状h 帷幕状i 薄膜状j 薄盒状k 屏风状 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 空间吸声体 噪声与振动控制方法 3 吸声要点 吸声处理只能降低反射声 对直达声是无能为力的 一般可降低室内噪声5 15dB 按噪声源频谱特性来选择吸声材料和吸声结构 两者应相对应 吸声材料不要满铺 实践证明 厂房顶部面积的40 左右铺装吸声材料或吸声结构就可以了 技术经济效果最好 即使百分百面积上铺装吸声结构 其噪声降低量只增加1 2dB 经济上是不合算的 护面板穿孔率应大于20 吸声材料的布置应尽量靠近声源 吸声材料或吸声结构应满足防火 防潮 防霉 防蛀 无二次污染 可回收利用等要求 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 三聚氢胺吸声泡沫塑料 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 木丝吸声板 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 吸声无纺布 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 新型喷涂材料 噪声与振动控制方法 4 消声概念 消声器是一种既允许气流顺利通过 又能有效地阻止或减弱声能向外传播的装置 气流噪声是常见的噪声源之一 例如喷气飞机 火箭 宇宙飞船 气动工具 通风设备 内燃发动机 压力容器 管道阀门的进排气等 都会产生声级很高的气流噪声 高达100 160dB 消声器的设计 选用应注意四个因素 消声量 阻力损失 气流再生噪声和高频失效频率 分类 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 阻性消声器抗性消声器阻抗复合式消声器微穿孔板消声器小孔喷注消声器等 噪声与振动控制方法 4 消声计算 常用阻性消声器消声量 消声器的阻力损失 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 消声器内吸声材料的吸声系数越高 消声器周长越大 消声器长度越长 其消声量越高 消声器通道截面面积越小消声量越高 噪声与振动控制方法 4 消声计算 消声器气流再生噪声 消声器高频失效频率对于阻性消声器 其截面较大时 例如圆管直径或方管边长大于300 mm 片式消声器片间距大于250 mm 时 高频声波将呈束状直接通过消声器 而很少与管道内壁吸声层面接触 减少了声吸收 降低了消声效果 工程上将此现象称为 高频失效 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制方法 4 消声要点 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 一个好的消声器条件 消声量高 阻力小 重量轻 性能稳定 价格适中 当量直径300mm时 可选用片式或折板式消声器 消声片厚50 150mm 片间距100 200mm 折板式消声器折角角度应满足视线不能透过的要求 消声器内气流速度控制 空调系统管道 消声器内气流速度比较低 鼓风机 压缩机 燃气轮机的进气速度比较高 内燃机进排气 高压排气放空速度最高 通风系统中消声弯头内气流速度应加以控制 对于中高频为主的噪声源可选用阻性消声器 对于以中低频为主的噪声源可选用抗性消声器或阻抗复合式消声器 消声器的消声频段应与噪声源较高频段相对应 微穿孔板或微缝板消声器的优势 微穿孔板理论和实践是马大猷院士的发明 在厚度小于1mm的板上穿以孔径小于1mm的微孔 穿孔率为1 5 在板后留有一定的空腔 这样就构成了微穿孔吸声结构 孔径越小越好 具有耐高速 耐高温 洁净 不怕水和湿气 无二次污染 中高频消声效果好等优点 在超净厂房 高级宾馆通风空调系统 医疗 制药 食品行业生产车间以及冷却塔 发动机试车台等领域已广泛使用 具有广阔的发展前景 高压排气放空消声器处于国内国际领先水平 已有定型产品 在电厂 化工 制药 冶金等行业广泛使用 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 微穿孔板消声器 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 高压放空消声器 噪声与振动控制方法 5 隔振概念 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 噪声与振动控制方法 5 隔振要点 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 从振动源上控制 可将振动源迁离振动敏感点 提高振动设备的平衡精度 或安装动力吸振器等 隔振设计要特别注意共振频率的问题 当激励力频率f和支承系统固有频率相等时 就会发生共振 越振越强 带来破坏 一般应使f 在2 5以上 才有隔振效果 加大基础质量块 消耗振动能量 质量块的重量是机器设备重量的2 5倍 使其不易振动起来 加大振动源和敏感点之间的距离 当距振源为4 20m时 一般距离加倍 振动衰减3 6dB 当距离大于20m 距离加倍 振动衰减6dB以上 按振动设备的重量 频率 振幅或加速度的大小有针对性的选用隔振器 隔振器种类繁多 有橡胶隔振器 隔振垫 金属弹簧隔振器 橡胶挠性接管 金属波纹管 弹性吊钩 空气弹簧等 设置隔振屏障或隔振沟 以阻断振动波的传递 从设计角度考虑 一般不建议开凿隔振沟 因振动波在土中的传播受到频率 土质 水份 密度等影响 为使振动下降6dB需要挖深5 10m 工程中设计安装了隔振屏障 效果不错 噪声与振动控制基础知识及控制方法概述 吕玉恒 隔振器材 噪声与振动控制方法 6 选用低噪声产品从声源上控制噪声和振动 选用低噪声产品是最积极最有效 也是最经济的办法之一 国内已有数十种低噪声产品 所谓低噪声是指同类同规格的产品中 噪声指标比原有产品低10dB A 以上的新产品 低噪声产品中较成熟的有低噪声轴流风机 低噪声冷却塔 低噪声空