工业企业若干类设备噪声A声级频谱分析

马智慧，温亚男

（北京市劳动保护科学研究所， 北京100054）

1 引言

在工业生产中，不同种类的设施设备作为生产中动力、运输、加工、回收处理等环节的重要工具，具有不可替代的作用。设施设备的运转伴随着噪声的产生，工作人员会暴露于噪声环境中。

GBZ 2.2—2007《工作场所有害因素职业接触限值 第2部分：物理因素》中对于工作人员所接触的噪声有限值要求为85dB（A）[1]。对于接触噪声的等效声级不符合限值要求的岗位或场所需要对噪声进行控制，将噪声等效声级降至限值以下，或采取个体防护后的接触水平符合限值要求。

2 理论基础

2.1 A声级

人的听觉器官对不同频率的声音主观感觉不同，如同样声压级的2 000Hz高频声音听起来要比200Hz低频声音响。

为了更好地接近人耳这种听觉响度频率特性及主观感受，使用A计权修正后所得到的各频带声压级叠加值作为对比数据，即A声级，单位为dB（A）。

2.2 1/3倍频程

倍频程是帮助量化人类如何区分频率的频率带[2]。倍频程段表示特定频率范围内的整体能量水平。

采用1/3倍频程频谱分析能更加详细地反映噪声源的频谱特性，以了解声源产生机理和提出最佳的降噪对策。

2.3 噪声低、中、高频划分

按照噪声的频率成分分布以及人耳的听阈，可将噪声分为：低频噪声（主频率低于250Hz）、中频噪声（主频率250～2 000Hz）、高频噪声（主频率高于 2 000Hz）。

3 采集方法

3.1 设备分类

根据现场调查设施设备的运转方式及噪声产生机制，分为8大类：锅炉燃烧类、风机类、泵类、机房、振动类、气动类、切割类、动力类。

3.2 样本采集

选用丹麦B&K TYPE-2250型声级计进行数据采集，在每种设施设备正常运转情况下，进行3次采样。数据导出后，将对应频率的声压级取平均值，作为该频率的最终声压级。

数据采集参数为：A频率计权，S时间计权，10s采集时间，1/3倍频程。

4 特性分析

数据采集过程中，每类设施设备选取数量不同，选择其中较为稳定的测试数据进行频谱分析。以下几种为其中最具代表性的测试数据。

1）气枪类：气枪为管式压缩气体手动吹扫设备，气压未知。压缩气体气源由企业压缩机提供。总结： 分析气动设备噪声主要来自气体喷嘴的气流扰动。气动类的噪声频谱可以得出，该类噪声中频、高频噪声均占比较大，而且高频尤为突出（见图 1）。

图1 气枪A声级频谱图（例）

2）切割类：车床为某类数控机床，物料材质均为金属。分析总结：切割类设备噪声主要来自刀头与物料的碰撞，此部分机械噪声经设备箱体向外辐射。从切割类的噪声频谱可以得出，该类噪声中频、高频噪声较为突出（见图 2）。

图2 车床A声级频谱图（例）

3）锅炉燃烧类：锅炉为蒸发量35t/h的燃气锅炉，正常工况下在燃烧器附近采集噪声数据。分析总结： 锅炉房及其燃烧器噪声主要来自散热的风扇及内部喷射，气动噪声引起部分设备外壳振动。可以看出，该类噪声中频、高频占比较大。

4）动力类：空压机正常工作功率约为6kW。总结： 动力类设备噪声主要来自内部缸体往复式运动带来的振动，以及该振动通过设备外壳向外辐射的噪声和引起的共振。

5）风机类：引风机风量约为16 000m3/h，功率约为14kW。分析总结： 引风机噪声主要来自内部叶片的转动以及风阻带来的振动，该振动通过设备外壳向外辐射噪声。从该噪声频谱可以得出，该类噪声中频较为突出；若风机外壳安装或者选择不当，会引起低频部分的振动。

6）泵类：补水泵竖立安置并连接管道，具体功率未知。分析总结： 泵类设备噪声主要来自内部缸体往复式运动带来的振动，该振动通过设备外壳向外辐射噪声。从该噪声频谱可以得出，此类噪声中频较为突出。

7）机房：被测机房有3台计算机机组，3台均正常开启。分析总结：机房内设备噪声主要来自散热器的风扇，机房类的噪声频谱可以得出，该类噪声中频较为突出。

8）振动类：该振动筛筛面直径约为1m，物料为金属块料。分析总结： 振动类设备噪声主要来自设备本身与物料的碰撞。

由该类噪声频谱图可以得出，振动类噪声中频、高频噪声占比较大；另外，可看到设备某些部位由于受到噪声辐射或振动传导引起的共振。

5 特性分析

从上述的分析中，可以得出：锅炉类及振动类中频、高频占比较大；切割类中频、高频较为突出；气动类中频、高频占比较大，高频尤为突出；风机类、泵类、机房、动力类中频较为突出。

噪声控制的措施有多种，就声学技术措施而言，可分为吸声、隔声、消声、隔振和阻尼等。

设备产生的噪声频率不同，其治理的方法也不同，针对上述几类设备，给出建议如下。

锅炉类：锅炉类噪声主要来源于风扇及气体喷射，其中中频、高频占比较大。可选用阻尼系数较大的橡胶类减震器进行减振；用不燃材料对锅炉及燃烧器外侧进行包围，可阻隔部分噪声。

振动类：振动类噪声主要来源于设备与物料的碰撞，其中中频、高频占比较大。可用金属框架外加阻尼系数较大的透明塑胶类薄层进行封闭或加盖，以降低噪声辐射。

切割类：切割类噪声主要来源于刀头与物料的碰撞，其中中频、高频较为突出。其措施可参考振动类。

气动类：气动类噪声主要来源于气体喷嘴气流扰动，其中中频、高频占比较大，高频尤为突出。可选用阻尼系数较大的透明塑胶类薄层进行封闭或加盖以有效降低高频的噪声辐射。亦可封闭设置。

风机类：风机类噪声主要来源于叶片转动及风阻，并由风道向风口进行传导，其中中频较为突出。对于此类噪声，可将风道壁进行加固加厚，可有效降低风道壁的振动。或用阻尼系数较大的多孔材料将风道壁进行包围覆盖，降低风道壁的噪声辐射。

泵类、动力类：此二类噪声主要来源于设备内部缸体的往复式运动，其中中频较为突出。针对此二类噪声，首先对设备外侧的围挡进行加固，保证其不会因为链接不严实而产生振动。也可用阻尼较大的材料或复合吸声结构进行封闭、包围、减振。

机房类：机房类噪声主要来源于散热器风扇，其中中频较为突出。

此类噪声由于主要来源于散热器的风扇转动，而且无法进行封闭或停转风扇。故建议在机房内采用不燃材料制造的吸声板[3]、微穿孔板[4]、吸声体等进行吸声。以降低反射声对空间造成的噪声辐射。

6 结论

1）对于高频噪声，隔振可选用阻尼系数较大的橡胶类减震器，厚度不需太厚，如果隔振效果不佳，可进一步选用吸声、隔声和消声的措施。例如，可选用多孔材料[5]、复合吸声体、复合微穿孔板等进行隔声；用多孔材料进行降噪吸声。对于高频噪声，吸声体的尺寸越小，吸声能力越好。

无人值守的气柜清扫岗位，可单独设立。

2）对于低频噪声，先从源头出发，采用隔声减振措施，减少低频噪声的传播；使用吸声材料如高密度幕布[6]以及复合吸声体等进行再次降噪。对于低频噪声，吸声体的尺寸越大，吸声能力越好。

另外，隔声材料的密度与该材料单位面积的质量密不可分。同质的材料隔声效果质量越高、越厚重的材料隔声效果越好，面密度与隔声量成正比关系。

如厂房楼板、墙体如果厚度较小，相互之间会有声音干扰，如果加厚楼板、墙体，或者铺设薄层阻尼材料并做好密封，则隔声效果会得到提升。

3）中频噪声，介于高频和低频之间，降噪措施也介于二者之间。多孔吸声材料、阻尼隔声隔振材料、微穿孔板、编织材料、复合吸声体都可以运行到实际的噪声工程控制当中。

如燃油叉车产生的噪声中频较为突出，那么就可以将发动机部位做好遮挡，同时采取隔声较好的材料封堵车厢缝隙部位，则辐射出来的噪声将会有所下降。