Методи за контрол на шума
Здраве и безопасност при работа
Противошумна и ултразвукова защита. Методи за контрол на шума
Шумът от нехомогенността на потока (Hz) е дискретен и спектърът обикновено има няколко компонента (хармоници):
където m е номерът на компонента (m = 1, 2, 3, . ); n е скоростта на въртене, rpm; z е броят на лопатките на колелата.
Борбата с шума от разнородността на потока се извършва по линия на подобряване на аеродинамичните характеристики на машините.
В шумовите спектри на турбомашини, например вентилатори, могат да се разграничат няколко области (фиг. 44, а):
фен; b - двигател на мотоциклет; c - газотурбинна електроцентрала; 1, 2 - шум от изпускателната и всмукателната система; 3 - структурен шум; 4 - шум при завъртане на двигателя
1) честотен диапазон на механичния шум (I), кратни на rpm;
2) зона на шум от нехомогенност на потока (II с f1, f2, f и т.н.);
3) зона на вихров шум (III).
Нивото на звукова мощност на шума на вентилатора (dB) зависи от общото налягане H (kgf/m2) и производителността на вентилатора Q (m3/s), както и от критерия за шум m, характеризиращ нивото на шума на този тип вентилатор (t = 35-7-50 dB):
При двигателите с вътрешно горене основните източници на шум са шумът от изпускателната и всмукателната системи, както и шумът, издаван от корпуса на двигателя.
Отработените газове на двигателя генерират най-много шум, чийто интензитет и спектър зависят от броя на емисиите в секунда, продължителността на изгорелите газове, от дизайна на изпускателната система и от мощността на двигателя. Шумът при всмукване и структурният шум са по-ниски по интензитет от шума при изпускане (фиг. 44, b).
Шумовите спектри на двигателите съдържат значителен брой дискретни компоненти, кратни на честотата f, равна на броя на изгорелите газове вдай ми секунда. Например, за двутактов двигател fi = in \ 60, за четиритактов двигател fi \u003d in (2 * 60) (i е броят на цилиндрите; n е скоростта на въртене на коляновия вал, об / мин).
Компресорите, вентилаторите, пневматичните двигатели и други подобни машини се характеризират с интензивен аеродинамичен шум.
Източници на шум на компресорни агрегати са въздуховоди за всмукване и изпускане (за изпускане на въздух), корпуси на компресори, стени на въздуховоди, преминаващи през помещенията.
В зависимост от конструкцията на компресора спектърът на неговия шум има различен характер. И така, шумът на буталните компресори е от нискочестотен характер, поради броя на компресиите в секунда. Шумът на турбокомпресорите, напротив, е високочестотен, което е свързано с естеството на генерирания шум (вихров шум и шум от разнородност на потока).
Понастоящем газотурбинните електроцентрали (GTU) се използват широко. По своя характер шумът в газовата турбина се разделя на шум от аеродинамичен (газодинамичен) и механичен произход, като най-важен е аеродинамичният шум, излъчван от смукателния тракт на газовата турбина. Основният източник на този шум е компресорът, при който общите нива на шум достигат 135-145 dB. Спектърът на смукателния шум (фиг. 44, c) е доминиран от високочестотни дискретни компоненти. Основната честота на първия от тях се определя по формула (16).
Аеродинамичният шум в източника на газова турбина може да бъде намален чрез: увеличаване на разстоянието между решетките на лопатките; избор на оптимално съотношение на броя на водещите и роторните лопатки; подобряване на проточната част на компресори и турбини и др.
Шум от механичен произход (вибрации на системата от ротори, лагери, зъбни елементи и др.), който епреобладаващ в машинното отделение, може да бъде смекчен чрез прилагане на обсъдените по-горе мерки за механичен шум.
По време на въртеливото движение на тела, например витла на самолети, има така наречения ротационен шум. Образува се поради факта, че тялото периодично генерира пулсации на налягане във всяка точка на средата, възприемани като шум.
Основната шумова честота на въртене на витло с z лопатки, nppi на скоростта на въртене n (rpm), се определя по формула (16). Честотите на останалите хармоници са кратни на тази основна честота, т.е. f2 = 22; f3 = 3f1 и т.н.
Силата на звука на шума от въртене също зависи от периферната скорост.
В различни турбомашини (вентилатори, компресори и др.) ротационният шум е много по-нисък по интензитет от вихровия шум и шума от нехомогенност и следователно може да бъде игнориран.
Един от най-мощните източници на шум е свободна струя (виж фиг. 43, c). Струйният шум се създава в резултат на турбулентно смесване на частици въздух или газ с висока скорост на изтичане с частици от околния въздух, чиято скорост е по-ниска. Тези шумове са преобладаващи по време на работа на реактивни двигатели, когато сгъстен въздух или пара се отделят в атмосферата.
Звуковата мощност на струята (W) зависи главно от скоростта на изтичане vc, но също и от диаметъра на отвора (дюзата) Dc и плътността на въздуха или газовете p:
където k е коефициентът на подобие.
Намаляването на шума от струята при източника е много трудно. Чрез намаляване на градиента на скоростта в струята, което се прави по-специално при байпасни самолетни двигатели, се постига намаляване на шума от 5 dB.
Инсталиране на различни дюзи на изхода на дюзата, чието действие се основава на трансформацията на спектъра на шума (прехвърляне на спектъра към високочестотната област идори при ултразвук), намалява шума с 8-12 dB. Трябва да се отбележи, че такива дюзи могат да влошат производителността на струята поради висока устойчивост.
При потоци, движещи се със свръхзвукова скорост, възниква аеродинамичен шум поради появата на ударни вълни (ударни вълни). Когато едно тяло се движи със свръхзвукова скорост, възниква феноменът на звуков бум или пукане, например по време на полет на свръхзвуков самолет. Когато газът се влива в атмосферата със свръхзвукова скорост, възникват ударни трептения с появата на рязък дискретен шум.
В повечето случаи мерките за смекчаване на аеродинамичния шум при източника са недостатъчни, така че допълнителното, а често и основното намаляване на шума се постига чрез звукоизолация на източника и инсталиране на шумозаглушители.
При помпите източникът на шум е течна кавитация, която възниква близо до повърхността на лопатките при високи периферни скорости и недостатъчно смукателно налягане.
Мерките за борба с кавитационния шум са подобряването на хидродинамичните характеристики на помпите и изборът на оптимални режими на тяхната работа.
електромагнитен шум. В електрическите машини и оборудване възникват шумове от електромагнитен произход. Причината за тези шумове е главно взаимодействието на феромагнитни маси под въздействието на магнитни полета, които варират във времето и пространството, както и пондеромоторни сили, причинени от взаимодействието на магнитни полета, създадени от токове.
Намаляването на електромагнитния шум се осъществява чрез промени в конструкцията на електрическите машини, например чрез направата на скосени жлебове на котвата на ротора. В трансформаторите е необходимо да се приложи по-плътно пресоване на пакетите, да се използват амортизиращи материали.
По време на работа на електрически машини,също аеродинамичен шум (в резултат на въртенето на ротора в газова среда и движението на въздушните потоци вътре в машината) и механичен шум поради вибрации на машината поради дисбаланс на ротора, както и от лагери и контакт с четки. Доброто притискане на четките може да намали шума с 8-10 dB.
Промяна на посоката на излъчване на шум. В редица случаи величината на индекса на насоченост (RI) достига 10-15 dB, което трябва да се вземе предвид при проектирането на инсталации с насочено излъчване, като се ориентират съответно тези инсталации по отношение на работните места. Например изпускателната тръба за сгъстен въздух, отворът на въздухозаборната шахта на вентилационна или компресорна инсталация трябва да бъдат разположени така, че максималният излъчван шум да е насочен в обратна посока от работното място или от жилищната сграда.
Рационално планиране на предприятия и цехове, акустична обработка на помещения. Както се вижда от израз (12), шумът на работното място може да бъде намален чрез увеличаване на площта S, което може да се постигне чрез увеличаване на разстоянието от източника на шум до изчислената точка.