陶瓷生產(chǎn)過程中噪聲治理方案

許立坤

摘 要：結(jié)合現(xiàn)場實際生產(chǎn)，通過分析噪聲產(chǎn)生的原因、治理方法，計算材料的吸音量和隔音量，對比實際和理論隔音效果選取最佳的隔音材料以達到最佳的降噪效果，并且通過試驗驗證方法可行，能夠達到較好的隔音效果，滿足生產(chǎn)需要。對以后陶瓷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的噪聲提供了合理有效的解決方法和指導作用。

關(guān)鍵詞：噪聲;吸音;隔音;插入損失

1 前 言

在現(xiàn)代工業(yè)中噪聲源種類多、強度高，在陶瓷企業(yè)的表現(xiàn)尤為明顯[1-5]。現(xiàn)代陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)活動均為連續(xù)進行的，其工藝過程和設備所產(chǎn)生的噪聲多為連續(xù)的穩(wěn)態(tài)噪聲，造成廠區(qū)內(nèi)夜間與晝間的環(huán)境噪聲相差不大。究其原因是陶瓷企業(yè)噪聲源主要是電機等動力源，帶動的執(zhí)行部件產(chǎn)生的高、低頻氣流振動所產(chǎn)生。這些噪聲的聲壓級多在85dB（A）以上，更有甚者已經(jīng)高達100～110dB（A）。由于高頻聲在傳播過程中衰減得比低頻快，所以整體上說，目前的噪聲治理是以低、中頻氣流噪聲為主。常見的幾種設備噪聲聲壓級見表1。

噪聲無論是從身體上還是心理上，都會給人帶來極大的危害，所以噪聲污染的治理在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中尤其顯得刻不容緩。

工業(yè)上常用的治理方法有控制噪聲發(fā)出、個人防護、控制噪聲傳播等。

2 隔音方法及理論計算

在生產(chǎn)現(xiàn)場測量磨邊機的噪聲數(shù)據(jù)，測量出均在離磨邊機1m處的中間位置以下磨邊機前、后臺噪聲分布，見表2。

忽略現(xiàn)場的測量誤差和讀數(shù)誤差，由現(xiàn)場布局（現(xiàn)場生產(chǎn)線均并列）以及數(shù)據(jù)的分布我們可以看出，處于中間區(qū)域的磨邊機的噪聲大小明顯高于處于邊界區(qū)域。因為在中間區(qū)域噪聲相互干擾，頻率的相互疊加導致噪音升高，由此可以得出，治理本身噪聲源之前，必須將各個聲源隔開，以免其之間相互干擾、疊加。

2.1 噪聲治理的方法

音波在極短時間內(nèi)的振幅變化是：當波峰疊加在一起，振幅就會增大;波峰與波谷疊加，則會出現(xiàn)振幅衰弱的情況。考慮到音波的疊加性和衰減性，此次設計主要采用吸音和隔音的除噪方法[6-7]。

（a）吸音法。吸音是將吸音材料襯貼或懸掛在廠房內(nèi)，當聲波入射到吸音材料表面時，依靠材料的吸音作用，減少聲音外射，從而使廠房內(nèi)噪聲降低。吸音材料多是一些多孔的材料，如玻璃棉、礦渣棉、泡沫塑料等。這些材料內(nèi)部多孔，孔與孔之間聯(lián)通，并且連接的孔與外界相通。當聲波進入材料的空隙中，引起空隙之間的分子和纖維運動，由于摩擦阻力和空氣的黏滯力及熱傳導等作用，使相當一部分的聲能轉(zhuǎn)化為熱能散掉，從而起到吸音作用，這點是音波衰減性的利用。

（b）隔音法。隔音是噪聲控制的重要措施之一，它采用隔音構(gòu)件隔絕在傳播途徑中的噪聲，從而使受聲點處的聲級降低。在實際工程中使用的隔音構(gòu)件有隔音房、隔音罩及隔音屏等。此次設計的隔音房將三處聲源隔離開，既隔斷了聲源的傳播，也隔開了聲源的相互疊加。

2.2 吸聲量計算

吸聲量是指向著自由空間開著的1m2的窗戶所吸收的聲量（聲波傳到窗口處會全部透進來，完全沒有反射），其值為1賽（賓），單位為m2。吸聲量的大小不僅與材料的吸音系數(shù)有關(guān)，還與材料的面積有關(guān)。吸音系數(shù)為a，面積為S m2的一塊材料，其吸音量A為：

A=a·S （1）

若一個房間的墻壁內(nèi)由幾種材料組成，他們的對應的吸聲系數(shù)a應是

a=?（2）

式中Si——對應的面積總和;aiSi——對應面積的吸音量。

根據(jù)吸聲減噪量的估算公式

ΔL=10·lg（） （3）

式中ΔL——聲壓級差，dB;a1——吸聲處理后平均吸聲系數(shù);a2——吸聲處理前平均吸聲系數(shù)，一般情況下約為1。

在現(xiàn)場測得噪聲均值約99.45dB（A），與預期的85 dB（A）以下相差14.45dB（A），故ΔL=14.45dB（A）;a1/a2=0.88。

故得出吸音系數(shù)應在0.80～0.95之間較為合適。

2.3 隔聲量計算

墻體的傳聲損失用下式計算：

TLi=18·lg（m）+12·lg（fi）-25 （4）

其中：TLi——對應于入射頻率傳聲損失，dB;m——隔聲部件的面密度，kg/m2;fi——聲波激發(fā)頻率，Hz。

工程上用125Hz、250Hz、500Hz、1KHz、2KHz、4KHz六個頻率的傳聲損失的算術(shù)平均值TL表示隔聲部件的傳聲損失（即隔聲量）。

表3是m1=33.55kg/m2， n=6得出的50mm的隔音墻傳聲損失。

計算得出平均隔聲量為36.19dB，同理計算得出觀察孔（雙層有機玻璃）的傳聲損失為30.72dB，其中m1=19.2kg/m2，n=6。

對隔音房組合結(jié)構(gòu)的平均透射系數(shù)計算，其中50mm隔音墻的面積約S1=363m2，檢修門的面積約S2=22m2，有機玻璃的面積S3=5.04m2，單一元件的透射系數(shù)。

根據(jù)上述公式（4）計算可得平均隔音量30.75dB。

隔聲罩的隔聲效果，通常以插入損失（TL'）來表征，即指示機器設備在裝置上的聲壓級差或聲功率級之差。

對于全封閉隔聲罩的隔聲量：利用近似計算公式

TL'=TL+10·lg（α） （5）

α為吸聲系數(shù);TL為平均吸音量，dB。

由于吸音系數(shù)為0.01，最終求得插入損失為10.75dB。當容重一定時，有一個吸聲的共振峰值。對于隔聲罩選用的材料，其共振吸聲頻率出現(xiàn)在fg×D處，此時αg=0.9～0.99。噪聲主要為中、高頻，故在此考察250Hz以上的吸音系數(shù)達下限頻率時的吸層厚度。

下限頻率α下限=αg/2=0.45，下半頻寬Ω=1.5倍頻程，共振頻率f'g=21.5×250=630Hz，吸聲層厚度D=fg×D/fg'=6.7cm，實際上選用的厚度為50mm，取其對于125Hz、250Hz、500Hz、1KHz、2KHz、4KHz六個頻率吸音系數(shù)的算術(shù)平均值作為材料的吸音系數(shù)。

計算可得平均吸音系數(shù)a=0.71。

根據(jù)公式（5）計算可得插入損失為TL2'=29.265dB。

考慮實際隔聲罩縫隙后的隔聲量

TL=TL2'=10·lg?（6）

其中，S0為隔聲罩所有縫隙面積總和，S0=0.04m2;S1為隔聲罩封閉部分面積總和，S1=390m2。

理論隔音量TL=28.5dB，隔音房的實際隔聲量是18.16dB。根據(jù)現(xiàn)場測量出磨邊機的噪聲大約在100dB左右，故加隔聲罩后在隔聲罩邊緣處可測得約81.94dB。基本上符合設計要求。

3 隔音材料選取

根據(jù)上述計算，我們得出：

（1）該隔音房的墻壁選材吸音系數(shù)應該在0.85～0.95之間;

（2）理論隔音的TL平均值應該在28.5以上。

由此兩項指標，我們可以從吸音系數(shù)（表4）和隔音效果TL值（表5）選出一種材料來。

綜合以上數(shù)據(jù)我們可以得出以下結(jié)論：

（1）在面密度差不多的情況下，隔音效果最理想的是鋼板;

（2）在密度相同的情況下，巖棉板材料的吸音效果是最好的。

通過計算得出巖棉板+鋼板組合的吸音系數(shù)為0.83，隔音TL值為26.5dB。無論其吸音系數(shù)還是隔音值（TL）都滿足現(xiàn)場的要求，考慮到取材的便利性、拆裝方便、材料剛性以及材料使用的經(jīng)濟效益性，最終我們選擇厚度為50mm的巖棉板+鋼板，作為隔音房的制作材料。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4 對復合結(jié)構(gòu)進行隔音效果測試驗證

測量方法：人工聲源測量法

4.1 主要測量儀器

（a） 十二面體無指向性聲源：愛華AWA5510型;

（b） 精密聲級計：愛華AWA6228型，01dB BLUE SOLO;

（c） 聲學照相機：Norsonic NOR848A型。

得出如下結(jié)論：

（1）A計全聲壓隔音值：Dp=21dB;

（2）全頻率聲壓隔音值見圖2。

由圖2 的現(xiàn)場測量結(jié)果我們可以看出，該復合材料對100Hz以上的聲音有20dB到35dB的隔音效果，并對中低頻的隔音效果比較好。

5 結(jié) 語

就噪聲污染這一陶瓷行業(yè)的棘手問題，在多式多樣的除噪方式中，提出當前比較環(huán)保及合理、有效的結(jié)構(gòu)方案。分析了在陶瓷行業(yè)的噪聲來源以及治理方法，通過對吸音量和隔聲量的計算確定了最終的理論隔聲量和實際隔音量，就結(jié)果選取合適的隔音材料為巖棉板+鋼板組合的隔音結(jié)構(gòu)，并有實驗證明其選擇的可行性，具有理論性和指導性。

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Noise Control Scheme in Ceramic Production Process

XU Li-kun

（ KEDA CLEAN ENERGY Co.， Ltd.， Foshan 528000 ）

Abstract： In order to achieve the best noise reduction effect， and through the test verification method is feasible by analyzing the causes of noise， treatment methods， calculating the sound absorption and volume isolation of materials， and comparing the actual and theoretical sound insulation effects， selecting the best sound insulation materials， in combination with the actual production on site. It can achieve better sound insulation effect and meet the production needs. It provides a reasonable and effective solution and guidance for the noise produced in the ceramic production process.

Keywords： Noise; Sound absorption; Sound insulation; Insertion loss