ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Уровень шума на территории промышленных предприятий определяется, как правило, совместным излучением нескольких источников шума. Как показали исследования, в 80% всех случаев источники относятся к разным группам по характеру образования шума. Как правило, это совместное излучение шума механической природы (технологическое оборудование, дробилки, галтовочные барабаны, и т.д.) и аэрогидродинамической природы (вентиляторы, циклоны, выходы воздуховодов и т.п.). Проведены замеры и исследования шума на промышленных территориях 15 предприятий Брянска и области.

Измерения шума производились по стандартным методикам. Т.к. в последнее время часть промышленных предприятий из-за спада производства работает не с полной нагрузкой или не работает, для расчетного определения уровней шума, излученного такими производствами на заводскую территорию, пользовались протоколами измерений, проведенных заводскими акустическими лабораториями в момент интенсивной работы предприятия, и акустическими характеристиками ограждающих конструкций исследуемых промышленных зданий. Расчеты излучаемого шума производились в октавных полосах спектра по формуле:

(1)

гдеl_р.пр.- расчетный октавный уровень мощности шума, прошедший через преграду, дБ;

l _ш - октавный уровень звукового давления у преграды с более шумной стороны, дБ;

s _n- площадь преграды, м ²;

r-изоляция воздушного шума преградой (табличное или расчетное значение), дБ;

d_д- поправка на характер падающего шума (из помещенияd_д= 6дБ).

Если преграда была неоднородной конструкции (кирпич-стекло, бетон-стекло, кирпич-бетон и т.п.), то ее звукоизоляцию в октавных полосах определяли по формуле:

(2)

гдеr₁- звукоизоляция основной части конструкции (табличные значения), дБ;

r₂- звукоизоляция более легкой части конструкции;

s₁,s₂- площади основной и более легкой частей конструкции, м ².

Таким образом, по уровням шума внутри промышленного здания производился расчет излучаемого на улицу шума. Как было выше сказано, шум на промышленной территории складывается из излучения нескольких разнообразных источников, уровни звукового давления которых весьма различались. Большой разброс в уровнях наблюдался даже в однотипных источниках из-за их различного технического состояния.

Все многообразие источников шума на промышленных предприятиях с целью получения усредненных акустических характеристик было сведено в 4 группы:

1 группа - технологическое внутрицеховое оборудование;

2 группа - источники, размещенные снаружи промышленных зданий (вентиляционные установки, циклоны, дробилки, голтовочные барабаны и др.);

3 группа - компрессорные станции;

4 группа - источники аэрогидродинамической природы шумообразования (потоки газов и жидкостей в наземных трубопроводах и др.).

Для каждой из этих групп были получены усредненные приведенные акустические характеристики, определяющие их характерные особенности. Из-за большого разброса привести характеристические спектры излучаемого шума источников каждой группы не представляется возможным.

Статистическая обработка результатов расчетов и натуральных измерений производилась в предположении нормального закона Гаусса-Лапласа. Средние значения уровней звукового давления в каждой i-ой октавной полосе звукового спектра для каждой j-ой группы источников определялись по формуле:

(3)

гдеn- общее число усредняемых величин.

Для представления о точности и надежности определяемых усредненных величин использовался метод построения доверительных интервалов, верхняя и нижняя границы которых могут быть определены:

; (4)

; (5)

гдеt_b- коэффициент Стьюдента.

В табл. 1 приведены результаты обработки данных натурных измерений и расчетов с доверительной вероятностью 0.95 (95%). Полученные границы доверительных интервалов относительно октавной полосы по сравнению со среднегеометрической частотой 1000 Гц приведены в табл. 2.

Таблица 1

Усредненные приведенные спектры групп источников промышленного шума

Таблица 2

Приведенные значения усредненных спектров октавных групп

источников шума и границы доверительных интервалов

Приведенные выше усредненные спектры основных групп источников производственных шумов являются гораздо более информативными для целей борьбы с ними, чем нормируемые ГОСТом эквивалентные уровни звука, т.к. определяют распределение звуковой энергии по октавным полосам спектра, тогда как последние (см. табл. 1, последняя графа) определяют общий энергетический уровень.

При разработке конструкций шумозащитных зеленых насаждений играют большую роль не только акустические данные источника шума, но и данные, определяющие его положение относительно земли. В табл. 3 приведены осредненные данные высотного расположения основных групп источников шума.

Таблица 3

Средние высоты расположения основных групп источников промышленного шума

Как видно из анализа полученных данных, все группы основных промышленных источников шума характеризуются широкополосным спектром излучения, причем у источников 1 - 3 групп преобладает излучение в нижней и среднечастотной части спектра, а у источников 4-ой группы - в средне- и верхнечастотной части спектра.

Исследования акустических характеристик межцеховых пространств промышленных предприятий проводились также на 15 промышленных предприятиях города Брянска и Брянской области, согласно специально разработанной методики. Измерения производились в момент, когда шумовой фон был минимальным, т.е. в вечернее время, когда предприятие не работало либо в выходные и праздничные дни. В момент проведения измерений метеорологические условия были в требуемых пределах: атмосферное давление 740-780 мм. рт. ст., температура воздуха 15-22°С, относительная влажность воздуха 60-80%, скорость ветра до 3-х м/с. При наличии осадков исследования не проводились.

Исследования проводились в период с мая по октябрь месяц 1994, 1995, 1996,1997, 1998 годов.

Выбор объектов исследования проводился в соответствии с дальнейшими условиями моделирования:

- пространство должно быть ограничено с двух сторон (незамкнутый периметр);

- длина отражающих поверхностей не менее 40 м;

- ширина пространства не должна быть более 50 метров (малое время реверберации);

- внутри пространства должны отсутствовать какие-либо сооружения, конструкции или объекты, дающие дополнительное звукоотражение или искажающие звуковое поле.

Количество измерений в каждом расчетном сечении определялось исходя из условий, но не менее девяти, согласно методике. При наличии сходных по геометрическим характеристикам сечений измерения проводились в случаях, если имелись факторы, влияющие на звукоотражение в сечении (другой материал ограждения, наличие или отсутствие проезжей части).

Перед началом измерений производилась съемка геометрических показателей сечения.

После окончания исследований проводилась обработка результатов по каждому из исследуемых сечений в каждой октаве исследуемого спектра. Затем производилась статистическая обработка данных, результаты которой заносились в таблицу измерений и затем усреднялись. Составлялись протоколы измерений.

Всего было исследовано 22 сечения межцеховых пространств с различными геометрическими размерами.

Анализ результатов исследований показывает, что наиболее пригодны для моделирования сечения межцеховых пространств, имеющих относительно небольшую ширину (около 20-24 м), ограниченные стенами высотой более 9.6 м, как обладающие продолжительностью времени реверберации, достаточной для точного измерения.

Время реверберации в сечениях в зависимости от частоты колеблется в области низких частот в пределах 1.1-0.56 с, в области средних частот 1.08-0.55 с, в области высоких частот 0.85-0.39 с, причем на время реверберации оказывает большое влияние высота ограждающих поверхностей, величина поперечного размера пространства, а также наличие газона. Все представленные сечения имели устойчивое время реверберации до октавной полосы со среднегеометрической частотой 1000 Гц, затем следует его уменьшение на более высоких частотах почти вдвое. Этот спад определяется площадью находящегося в сечении газона.

Из статистического анализа исследованных сечений видно, что газон присутствует в 86% сечений, сечения с большой шириной (более 30 м) составляют 14%, а с шириной менее 20м - 20%; сечения, имеющие стены высотой 12-13.2 м - 50%.

Таким образом, для крупных промышленных предприятий можно считать характерным сечение шириной 20 - 30 м, образованное стенами высотой 12 -13.2 м, с газоном и бетонной или асфальтовой дорогой и тротуаром,

При детальном рассмотрении результатов таблицы выяснилось, что измерения, проведенные в середине длины сечения, как правило, превышают средние результаты и значения измерений, проводившихся в стороне от середины, на 3-5%. Это связано с более быстрым выходом звука из участков, более близких к концам ограждающих поверхностей. Ввиду того, что источник звука - пистолетный выстрел, является точечным, а при моделировании используется источник, по своим характеристикам близкий к линейным, время реверберации на моделируемых сечениях будет превосходить расчетное по отношению к натурному на 3-5%.

Исходя из условий моделирования, целесообразно иметь сечение шириной 30-32м, огражденное поверхностями высотой 13.2м, с газоном и бетонной дорогой шириной 12м.

Поскольку подобных натурных сечений не было, можно воспользоваться методом интерполяции и рассчитать характеристики требуемого сечения. Для расчета можно воспользоваться формулой Миллингтона:

; (6)

где v - объем расчетного пространства, м ;

s _i- расчетная площадь каждой ограждающей поверхности, м ²;

a_i- коэффициент звукопоглощения i-ой поверхности.

Взяв геометрические характеристики каждого сечения и коэффициенты звукопоглощения образующих поверхностей (для открытых поверхностейa=1), можно получить расчетную длину каждого из межцеховых пространств, сечения которых участвуют в расчетах.

Согласно расчетам мы имеем среднюю расчетную длину межцехового пространства, причем сходимость результатов расчетов и натурных данных находится в пределах - 1% для сечений шириной менее 30м - 2.5% для сечений шириной более 30м и ± 1% для сечений шириной 30м.

Подставляя полученную длину сечения и акустические характеристики поверхностей в формулу (4), получаем характеристики сечения межцехового пространства для моделирования (см. табл. 4 ).

Таблица 4

Геометрические и акустические характеристики

моделируемого межцехового пространства

Получены расчетные спектры времени реверберации выбранных для моделирования сечений, а также определены границы возможных отклонений от расчетных величин.

Для подтверждения положения, что межцеховые пространства подчиняются законам статистической акустики, на территории Брянского сталелитейного завода было исследовано межцеховое пространство, содержащее ШЗН. Исследования показали хорошую сходимость натурных акустических характе­ристик сечения и тех же характеристик, полученных расчетным путем по ре­зультатам лабораторных исследований.