李旦望 夏燁 丁建國 英基勇

摘? 要：工業(yè)企業(yè)員工長期在噪音環(huán)境中工作，會感到情緒煩燥不安，影響工作質(zhì)量，嚴(yán)重者甚至?xí)斐陕犃Σ豢赡鎿p傷。為了研究某公司產(chǎn)品試制車間的環(huán)境噪聲水平以及降噪需求，文章對其主要噪聲源攪拌機電機的總聲功率級和現(xiàn)場環(huán)境噪聲總聲壓級進行了聲學(xué)試驗測量和數(shù)值模擬，并開展了校核工作。隨后針對攪拌機電機的聲源特性提出了三種降噪設(shè)計方案。結(jié)果表明：可采用更換隔聲效果更好的電機護罩，或者采用主要聲源隔間隔離方法，以及房間特定位置處鋪設(shè)吸聲材料等方案來實現(xiàn)降噪設(shè)計。

關(guān)鍵詞：攪拌機電機;噪聲預(yù)測;聲學(xué)試驗;降噪設(shè)計

中圖分類號：TM341? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）07-0013-05

Abstract： Employees of industrial enterprises will feel upset and upset when they work in a noisy environment for a long time， which will affect the quality of their work. In serious cases， it will even cause irreversible hearing impairment. In order to study the environmental noise level and the demand of noise reduction in the trial production workshop of a company， the acoustic test measurement and numerical simulation of the total sound power level of the main noise source mixer motor and the total sound pressure level of the field environmental noise are carried out in this paper. And the verification work is carried out. Then three kinds of noise reduction design schemes are put forward according to the sound source characteristics of mixer motor. The results show that the noise reduction design can be realized by replacing the motor shield with better sound insulation effect， adopting the isolation method of the main sound source compartment， and laying sound absorbing materials at the specific position of the room.

Keywords： agitator motor; acoustic prediction; acoustic test; noise reduction design

引言

工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境噪聲分為企業(yè)車間內(nèi)部噪聲和企業(yè)邊界噪聲。企業(yè)員工長期在噪音環(huán)境中工作，會造成情緒煩燥不安，注意力無法集中，影響工作質(zhì)量，降低勞動生產(chǎn)率[1-2]，嚴(yán)重者甚至?xí)斐陕犃Σ豢赡鎿p傷。

本文針對某公司的產(chǎn)品試制車間，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[3-4]以及其企業(yè)內(nèi)部噪聲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，對該試制車間的主要噪聲源和現(xiàn)場環(huán)境噪聲進行數(shù)值模擬，并通過試驗測量數(shù)據(jù)校核數(shù)值模擬結(jié)果，最后針對主要噪聲源特性提出了降噪設(shè)計方案。

1 車間原始噪聲水平評估

某產(chǎn)品試制車間尺寸為10.4米×9.7米×3.3米，室內(nèi)主要物品包含1臺容量30L的攪拌機，1臺容量100L的攪拌機，以及配電控制柜，工人操作臺等。其示意圖如圖1所示。

經(jīng)過現(xiàn)場勘測，發(fā)現(xiàn)車間內(nèi)主要噪聲源為兩臺攪拌機下方的電機產(chǎn)生的電機噪聲。

電機噪聲主要有氣動噪聲、振動噪聲、電磁噪聲等。氣動噪聲主要是電機散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的，與風(fēng)扇葉片、轉(zhuǎn)速、通風(fēng)管道有關(guān)。振動噪聲主要是由于共振，或轉(zhuǎn)子不平衡量大產(chǎn)生。電磁噪聲主要是由氣隙磁場效果與定子鐵芯的徑向重量所發(fā)生的，它經(jīng)過磁軛傳播，使定子鐵芯發(fā)生振動變形。其次是氣隙磁場的切向重量，它與電磁轉(zhuǎn)矩相反，使鐵芯齒部分變形振動，當(dāng)徑向電磁力波與定子的固有頻率接近時，就會引起共振，增強電磁噪聲。

1.1 數(shù)值預(yù)測方法

本節(jié)采用室內(nèi)聲場分析軟件，建立該產(chǎn)品試制車間的數(shù)值模擬模型，針對主要噪聲源電機噪聲，完成車間內(nèi)環(huán)境聲場的數(shù)值模擬。

1.2 聲源獲取

對于車間內(nèi)的主要噪聲源，兩臺攪拌機下方的電機，分別采用包絡(luò)面掃描法和離散點法完成對主要聲源聲強的測量，作為后續(xù)環(huán)境聲場評估的輸入。

1.2.1 測試設(shè)備

采用如下經(jīng)過標(biāo)定的儀器系統(tǒng)進行噪聲測量，見表1。

1.3 校核算例

本節(jié)以聲強測量法獲得的聲源為輸入，計算了30L攪拌機電機工作在轉(zhuǎn)速2700rpm，攪拌桶內(nèi)工質(zhì)為80%體積的水，100L攪拌機電機不工作的工況下整個試制車間內(nèi)的聲場分布。

隨后與試驗測量的試制車間典型工位處的總聲壓級做對比，驗證數(shù)值預(yù)測方法，并修正其計算精度，為后續(xù)其他工況下的聲場計算做基準(zhǔn)。

1.3.1 數(shù)值計算結(jié)果

（1）算例1：30L攪拌機電機工作（聲源由包絡(luò)面掃描法獲得）

輸入聲源如表2。

具體計算時，將30L攪拌機設(shè)置為聲源，100L攪拌機及車間內(nèi)其他物品設(shè)置為障礙物，設(shè)置在高度1.7m平面計算聲場分布，結(jié)果如圖2所示。

（2）算例2：30L攪拌機電機工作（聲源由離散點法獲得）

本算例數(shù)值模擬時，將聲源設(shè)置為兩個體聲源加一個面聲源的形式，體聲源為攪拌桶和電機，面聲源為電機底面。具體輸入聲源情況如表3：

x1.3.2 校核算例試驗測量結(jié)果

（1）典型工位觀測點聲場測量

根據(jù)車間工人操作習(xí)慣，選取7個典型工位為現(xiàn)場環(huán)境的聲場測量點（與上節(jié)數(shù)值模擬選擇的典型工位坐標(biāo)一致），如圖4所示。

（2）測量結(jié)果

表4給出了30L攪拌機電機工作在轉(zhuǎn)速2700rpm，工質(zhì)為80%體積的水，100L攪拌機不工作的工況下整個試制車間內(nèi)的典型工位觀測點的聲場分布（將試驗測得的A聲級換算為總聲壓級[7-8]）。

（3）數(shù)值與試驗誤差修正

a. 包絡(luò)面掃描法

將算例1數(shù)值模擬結(jié)果與表4的試驗結(jié)果進行對比，如表5所示：

b. 離散點法

將算例2數(shù)值模擬結(jié)果與表4的試驗結(jié)果進行對比，如表6所示。

1.4 典型工況的原始噪聲水平評估

基于上節(jié)數(shù)值模擬結(jié)果與試驗測量結(jié)果的修正建議，本節(jié)對典型工況下的車間內(nèi)噪聲水平開展評估。

1.4.1 算例3：100L攪拌機電機工作（聲源離散點法）

本節(jié)將計算100L攪拌機電機工作在轉(zhuǎn)速2000rpm，工質(zhì)為50% base溶質(zhì)，30L攪拌機電機不工作的工況下，試制車間內(nèi)的聲場分布。

輸入聲源如表7：

1.4.2 算例4：30L+100L攪拌機電機工作（聲源包絡(luò)面掃描法+離散點法）

本節(jié)將計算30L攪拌機電機工作在轉(zhuǎn)速2700rpm，工質(zhì)為80%水，100L攪拌機電機工作在轉(zhuǎn)速2000rpm，工質(zhì)為50% base溶質(zhì)的工況下，試制車間內(nèi)的聲場分布。

由表10可知，基于30L攪拌機電機工作在轉(zhuǎn)速2700rpm，工質(zhì)為80%水，100L攪拌機電機工作在轉(zhuǎn)速2000rpm，工質(zhì)為體積50% bas溶質(zhì)的聲場分布數(shù)值模擬結(jié)果，進行誤差修正，發(fā)現(xiàn)在該工況下，7個典型工位的總聲壓級（修正后）均大于84dB，噪聲環(huán)境較惡劣，因此急需進行降噪工程。

2 攪拌電機降噪設(shè)計

2.1 方案一：30L攪拌機電機更換隔聲效果更好的電機護罩

本節(jié)將對30L攪拌機電機在更換了隔聲效果更好的電機護罩（電機部分總聲功率級小10dB），在單獨工作時的試制車間內(nèi)聲場分布情況進行計算，評估新的電機護罩對試制車間的整體降噪效果。

將30L攪拌機聲源設(shè)置為兩個體聲源的形式，為攪拌桶和電機，如表11所示。

2.2 方案二：100L攪拌機電機更換隔聲效果更好的電機護罩

本節(jié)將對100L攪拌機電機在更換了隔聲效果更好的電機護罩（電機部分總聲功率級小10dB），在單獨工作時的試制車間內(nèi)聲場分布情況，評估新的電機護罩對試制車間的整體降噪效果。

將100L攪拌機聲源設(shè)置為兩個體聲源的形式，為攪拌桶和電機，如表13所示。

2.3 方案三：30L攪拌機整體采用隔間隔離

本節(jié)將對30L攪拌機整體采用隔間隔聲（整體總聲功率級小8dB），在單獨工作時的試制車間內(nèi)聲場分布情況，探索隔間隔離方案對試制車間的整體降噪效果。

通過方案三計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將30L攪拌機整體采用隔間隔聲，使得整體總聲功率級小8dB后，試制車間內(nèi)7個典型工位的總聲壓級較原始方案（算例1）的結(jié)果降低約8dB。

3 結(jié)束語

本文對某公司產(chǎn)品試制車間的主要噪聲源聲功率級和現(xiàn)場環(huán)境噪聲進行試驗測量和數(shù)值模擬，開展校核分析工作，并針對主要噪聲源特性提出了三種降噪設(shè)計方案。結(jié)論如下：

（1）30L攪拌機通過更換隔聲效果更好的電機護罩（電機部分總聲功率級小10dB），計算發(fā)現(xiàn)在7個典型工位的降噪值約為5dB;

（2）100L攪拌機通過更換隔聲效果更好的電機護罩（電機部分總聲功率級小10dB），計算發(fā)現(xiàn)在7個典型工位的降噪值約為6dB;

（3）30L攪拌機整體在采用隔間隔離（整體的總聲功率級小8dB）后，計算發(fā)現(xiàn)在7個典型工位的降噪值為約8dB。

綜上所述，在工程實際允許的前提下，優(yōu)先推薦在試制車間內(nèi)對主要噪聲源（攪拌機電機噪聲）采用隔間隔離的方式進行降噪設(shè)計。

此外，通過聲線計算發(fā)現(xiàn)，在采用上述幾種降噪設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，可以在試制間墻壁、天花板和地面的特定位置處鋪設(shè)吸聲材料，也能達到一定的降噪效果。

參考文獻：

[1]敬祿鋒，等.工業(yè)噪聲危害及其控制對策[J].職業(yè)衛(wèi)生與病傷，2002，4：303-303.

[2]吳銘權(quán).室內(nèi)噪聲的危害與控制[J].環(huán)境與健康雜志，2006，2：189-192.

[3]GBJ122-88.工業(yè)企業(yè)噪聲測量規(guī)范[S].

[4]GB/T 50087-2013.工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范[S].

[5]杜功煥，等.聲學(xué)基礎(chǔ)[M].南京：南京大學(xué)出版社，2001.

[6]陳克安，等.聲學(xué)測量[M].北京：機械工程出版社，2010.

[7]盛美萍，等.噪聲與振動控制技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[8]馬大猷.噪聲與振動控制手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[9]陳秀媛.車間內(nèi)墻面與墻角的吸聲降噪處理[J].噪聲與振動控制，1992，3：40-42.

[10]張人德，等.減振降噪阻尼材料及其應(yīng)用[J].上海金屬，2002，24（2）：18-23.