Основы шумоподавления, шумоподавление генератора

При работе с большим оборудованием с приводом от двигателя на стройплощадке одной из самых упускаемых из виду проблем является уровень шума. В прямом смысле слова звуковая волна может быть определена как любое возмущение, распространяющееся в упругой среде, которая может быть твердой, жидкой или газообразной. Шум можно определить как любой нежелательный звук, воспринимаемый органами слуха человека. Воздействие чрезмерного или повторяющегося шума на работника в течение длительного периода времени может привести к потере слуха. Создание чрезмерного источника шума в окружающей среде может быть потенциально опасным, а также неприятным для находящихся поблизости коммерческих арендаторов и жителей. На национальном и местном уровнях были приняты чрезмерные меры по контролю шума для обеспечения безопасности и душевного спокойствия. Как правило, нормативные акты объединяются в соответствии с характеристиками землепользования и близостью к жилым или другим деликатным районам.

Защита от шума включает в себя систему, состоящую из трех основных элементов: звук, путь и приемник. Прежде чем можно будет разработать решение сложной проблемы шума, необходимо определить доминирующий источник шумового загрязнения, определить характеристики пути передачи и установить допустимый допустимый уровень шума.

Во время установки системы выработки электроэнергии многие полевые факторы могут увеличивать отклонения фактических уровней звуковой мощности (SPL: общий звук, излучаемый источником по отношению к эталонной мощности в ваттах) по сравнению с прогнозируемыми уровнями звука. Шум, присутствующий в естественной среде генераторной установки до ее установки, называется окружающим шумом. Окружающий или фоновый шум следует измерить и рассчитать до установки оборудования. Следовательно, к расчетным значениям следует применять запас прочности, если не полностью изучены все полевые условия. Например, здания, стены, знаки и вспомогательное оборудование обычно изменяют звуковое поле. Препятствия на пути звука будут частично отражать, поглощать и передавать звук. Важно изучить полевые условия и знать местные законы о децибелах, прежде чем приступать к проекту по производству электроэнергии.

Звуковые волны необходимо учитывать не только в воздухе, но и в твердых и жидких формах. Воздушный шум обычно создается вибрацией твердых тел или турбулентностью жидкостей. Важно отметить, что звуковые волны в твердых и жидких телах могут распространяться на большие расстояния, прежде чем произойдёт слышимый звук в воздухе. Примером вибрационного шума может быть способность слышать поезд сквозь рельсы на большом расстоянии до передачи звуковых волн по воздуху. Именно этот тип передачи звука часто затрудняет акустическую изоляцию генераторных установок. Без надлежащей виброизоляции основания салазок на генераторе вибрации будут беспрепятственно проходить через салазки, поэтому большая часть шума не подвергается воздействию систем акустического демпфирования, встроенных в звукоизолирующий кожух.

В идеале бывшие в употреблении генераторы следует монтировать на изоляторах или на бетонной подушке так, чтобы звукопоглощающий корпус полностью окружал основание устройства. Даже небольшие утечки в системе могут существенно повлиять на общий уровень шума. Следует предусмотреть прокладки для предотвращения любых утечек шума через щели в неровной бетонной поверхности или вокруг выступающих частей корпуса. Жидкость, текущая по трубам, также может создавать излучаемый звук, который может передаваться через здание или закрытую конструкцию. Звукоизоляция может быть достигнута с помощью ребристых муфт для труб и электрических разъемов. Там, где это необходимо, соединения должны быть гибкими или достаточно изолированными, чтобы предотвратить передачу или вибрацию на звукопоглощающие стены корпуса.

Когда возникают звуковые волны, они естественным образом отражаются при ударе о твердую поверхность. Установка поглощающей поверхности на твердые поверхности в большинстве генераторов может уменьшить часть отраженного звука. В помещении с твердыми поверхностями мягкие материалы, такие как поглощающие потолочные панели, напольные коврики или ковровое покрытие, а также жалюзи или специальные поглощающие настенные покрытия, уменьшат шум за счет отражения звука. Только отраженный звук может быть приглушен, как описано, в то время как направленный звук никак не затрагивается напрямую.

Подавляющее большинство звукопоглощающих композитов состоит из пористых материалов различной плотности, которые преобразуют звуковую энергию в тепло в открытых порах материала. При исследовании звукопоглощающих изоляторов лучше всего искать материалы с воздушными каналами, открытыми к поверхности, чтобы звуковые волны могли распространяться в материале. Если поры запечатаны, как в пенопласте с закрытыми порами, материал, как правило, является плохим абсорбентом. Любые поры не должны быть запечатаны краской, покрытиями или какими-либо защитными покрытиями. Экранирование структурной целостности для звукопоглощающего материала всегда должно быть перфорировано, если оно применяется.

Приступая к процессу оценки материалов перед проектом, необходимо учитывать несколько ключевых факторов. Основной показатель при измерении звукопоглощения сводится к способности материала поглощать энергию, определяемой как коэффициент звукопоглощения. Коэффициент поглощения математически определяется как отношение звуковой энергии волн, поглощаемых данной поверхностью, к звуковой энергии, падающей на эту поверхность. Коэффициент поглощения может варьироваться от 0 до 1. Например, a = 0,8, тогда будет поглощаться 80% звуковой энергии. Еще один способ увидеть уровни звукового коэффициента — посмотреть на открытую дверь или окно. Звуковые волны поглощаются через отверстие окна на 100 % а = 1, а не отражаются обратно в комнату. Коэффициент поглощения полностью зависит от частоты и обычно печатается либо для октавных, либо для 1/3 октавных полос. Пористые инженерные звукопоглотители наиболее эффективны на высоких частотах, а увеличение толщины или массы материалов может увеличить поглощение низких частот.

Когда требуется поглощение низкочастотного звука, решением часто являются панели со звукопоглощающими материалами. Тонкие гибкие панели монтируются вдали от стены, создавая неглубокую воздушную полость между двумя материалами. Этот воздушный карман между панелью и стеной создает средство для поглощения звука на обычно настроенных низких частотах. Звуковые волны с интересующей нас частотой вызывают резонирующий эффект в воздушном кармане, который вызывает вибрацию панели. Просто заполнив полость вторичным пористым материалом, можно уменьшить резкость настройки. Этот тип шумоподавления может быть подавляющим и обычно используется для обработки определенного тона или узкой полосы от мешающего источника звука.

В традиционном подходе к звукоизоляции используется звукопоглощающий материал, зажатый между перфорированной облицовкой и внешней конструкцией. Перфорированная облицовка обычно состоит из различных рисунков с небольшими равномерно расположенными отверстиями, которые могут эффективно поглощать звук на обычных «настроенных» частотах. Средние и большие перфорации используются для более низких частот, но используются не так часто. Перфорированная облицовка сооружается поверх пористого звукопоглощающего материала. В зависимости от толщины, расстояния и размера отверстий облицовка также может увеличить поглощение всей конструкции на определенных частотах. С помощью этой системы значительно снижается большинство высокочастотных звуков из-за отражений от сплошных участков облицовки. Конструкция с перфорированной облицовкой, в которой открытая полость составляет не менее 20% от общего материала, не приведет к значительному ухудшению поглощения высокочастотного звука в типичном диапазоне. Все, что выше 20%, повлияет на общее поглощение звука.

Если одним из требований к корпусу является шумоизоляция, то перед принятием решения о покупке необходимо выяснить механические данные и данные по отводу воздуха для горения. Эта информация обычно предоставляется производителем в децибелах на заданном расстоянии от источника шума. Эти данные могут также включать полный анализ спектра шума, который может интерпретировать для клиента любой квалифицированный производитель корпусов. Важно также указать рейтинг шума радиатора от производителя; это включает также выносные излучатели.

Важно отметить, что требования к габаритам, шуму и воздушному потоку могут сильно различаться от производителя к производителю для данной номинальной мощности в кВт. Например, генератор мощностью 800 кВт 2013 года будет отличаться от генератора мощностью 800 кВт 2004 года. Каждая единица немного отличается. При определении размера нескольких кожухов для более чем одной генераторной установки, будь то звукоизоляционный или защищенный от атмосферных воздействий кожух, рекомендуется принимать решение на основе данных для наихудшего случая, чтобы звукоизолирующие кожухи работали со всеми генераторными установками, рассматриваемыми для проекта. .

Закон масс относится к потерям при передаче частиц в сплошных панелях и гласит, что в ограниченном диапазоне частот величина потерь полностью определяется массой на единицу площади стены. Основной принцип закона масс гласит, что потери при передаче увеличиваются на 6 децибел при каждом удвоении частоты или при каждом удвоении массы стены на единицу площади вплоть до плато для данной частоты. Например, свинцовый лист имеет потери передачи 13 дБ при 63 Гц, 19дБ при 125 Гц, 25 дБ при 250 Гц и т. д. Если вы удвоите толщину свинцового листа от 1/16 дюйма до 1/8 дюйма, остаточные потери передачи при 63 Гц станут 13 + 6, или 19. дБ. Комбинация легких материалов и массовых слоев обычно используется в сочетании друг с другом для получения композитного слоя, достаточного для достижения желаемого требуемого звукопоглощения.

Все материалы, искусственные или природные, имеют естественную форму вибрации, известную как резонансная частота. Формулировка резонансной частоты основана на многих характеристиках, включая массу. Легкие монтажные конструкции на салазках под генераторами могут иногда приводить к более высокому общему уровню шума из-за вибрации основания под воздействием частотных волн двигателя, что приводит к усилению уровня звукового давления на данной частоте. Резонанс иногда можно увидеть в обшитых панелями зданиях или базовых конструкциях, где доминирует «барабанное» влияние, которое фактически усиливает источник звука. При выборе генератора важно учитывать подходящие виброизоляторы. Хорошие изоляторы, установленные на генераторах, играют важную роль в демпфировании форсированной частоты двигателя и изоляции его от остальной конструкции.

Большинство компонентов машин и систем соединительных трубопроводов в стандартной комплектации поставляются с теплоизоляционными оболочками, которые обеспечивают защиту обслуживающего персонала от ожогов, а также предотвращают чрезмерные потери тепла. Для крупного оборудования, такого как генераторы или турбины, обычно требуется соединительный трубопровод, который также может быть источником сильного шума. В большинстве случаев часто можно получить как акустическую, так и тепловую изоляцию путем однократной обработки композитом наружной поверхности трубы или металлического компонента. Наиболее часто используемыми изоляционными материалами для обертывания генераторов являются пенопластовые композиты или химический спрей, который наносится на трубу.

Использование глушителей шума является необходимым способом контроля шума, исходящего от двигателей сгорания, вентиляторов и воздуходувок. Шумоглушители обычно делятся на 3 типа: реактивные, поглощающие и комбинированные реактивно-поглощающие. Реактивные глушители лучше всего поглощают низкие частоты, в то время как поглощающие глушители обеспечивают гораздо большее затухание звука на более высоких частотах. Более эффективная и всеобъемлющая конструкция для решения широкого круга акустических задач включала бы систему как реактивных, так и поглощающих элементов. Правильный выбор глушителя зависит от ряда различных факторов, включая скорость потока, спектр шума, температуру, влажность, допустимое противодавление и т. д.

Наиболее распространенным устройством, используемым для глушения шума от генераторов, являются акустические кожухи. Типичные звукопоглощающие кожухи генераторов состоят из панелей, представляющих собой многослойные композитные материалы, состоящие из непроницаемого внешнего слоя, а также слоя пористого звукопоглощающего материала, обращенного внутрь оборудования. Основной поглощающий слой является непроницаемым, что блокирует прохождение звуковой энергии, излучаемой закрытым источником звука от генератора. Пористая звукопоглощающая облицовка будет рассеивать оставшуюся звуковую энергию, а также обеспечивать теплоизоляционные свойства. В типичном звукоизолированном кожухе техническое обслуживание осуществляется через наружные распашные двери и воздухозаборные жалюзи.

В дополнение к звукопоглощающим корпусам необходимо определить, нужны ли также корпуса, защищенные от атмосферных воздействий. Основное решение сводится к тому, нужен ли заказчику корпус с защитой от непогоды или с защитой от непогоды. Когда заказчику нужно защитить генераторную установку только от дождя или снега при нормальных ожидаемых погодных условиях, решением является простой защитный кожух от непогоды. Варианты включают в себя защищенный от непогоды кожух, который, как правило, плотно прилегает к коже, обычно поставляемый производителем генераторной установки, или брызгонепроницаемый кожух, защищенный от непогоды, от конкретного производителя кожуха генераторной установки.

В более экстремальных условиях может потребоваться полностью защищенный от атмосферных воздействий кожух. Всепогодный корпус следует использовать, когда генераторная установка должна выдерживать экстремальные условия, такие как ветер, осадки, сейсмическая активность или температура. Защита от атмосферных воздействий означает, что попадание дождя, снега, мокрого снега или града не должно повредить генератор или двигатель внутри кожуха. Можно использовать такие параметры, как эффективная ветровая нагрузка (в милях в час) или нагрузка на крышу (в фунтах на квадратный фут) в районах, подверженных снегу или льду, и сопротивление проникновению дождя (в унциях воды на квадратный фут входного отверстия в час). сравнить потенциальных производителей и обеспечить надежную систему защиты.

По-настоящему защищенный от атмосферных воздействий корпус генератора выдерживает ураганный ветер со скоростью до 150 миль в час и значительное количество снега (более 30 фунтов/фут2 без остаточной деформации конструкции. Как всегда, важно «является субъективным от производителя к производителю. UL 2200 имеет дело конкретно с кодами и стандартами для генераторных установок. UL2200 определяет уровни защиты для установленной часть, находящаяся под напряжением, ни попадание воды выше самой нижней части, находящейся под напряжением. «Непроницаемость для дождя» определяется как полное отсутствие попадания воды в корпус. Эти обновления UL2200 заменяют более общие термины, такие как защита от атмосферных воздействий, защита от капель и защита от атмосферных воздействий. Это всегда лучше изучить конкретные характеристики перед покупкой.0003

изготавливаются с учетом различных требований к прочности, звукоизоляции и стоимости. К наиболее популярным конструкциям относятся:

Скрепленный болтами — базовый корпус генератора, состоящий из металлических панелей, которые скрепляются болтами, заклепками или винтами, образуя готовый корпус. Общая глубина сечения формованной панели в сочетании с толщиной материала служит конструктивными элементами ограждения.

Сварные – Основной сварной каркас сборных или конструкционных металлических элементов покрыт листовым металлом, прикрепленным сваркой, болтами, заклепками или винтами.

Сборные панели – Панели поставляются предварительно изготовленными и соединяются вместе, чтобы сформировать крышу и боковые панели ограждения. Используются предварительно подвешенные дверные узлы, а панели стен и крыши обычно включают тепло- или звукоизоляцию с внутренней обшивкой из листового металла на генераторной установке.

Напряженная обшивка/полумонокок . Этот метод строительства представляет собой комбинацию экструдированных и/или изготовленных форм, которые соединяются вместе, образуя базовую структуру, которая затем интегрируется с внешней обшивкой, которая затем окончательно прикрепляется к конструкции с помощью жестких заклепок. . Конечным результатом является легкий и прочный кожух генератора, в котором обшивка и структурная облицовка/каркас объединяются, чтобы стать несущими элементами.

При выборе нового корпуса генератора для генераторной установки важно учитывать лучшие материалы как для краткосрочного, так и для долгосрочного использования. Крайне важно учитывать баланс между первоначальными затратами и долгосрочными соображениями, связанными с техническим обслуживанием и географическим расположением генератора. См. таблицу ниже для наиболее часто используемых материалов корпуса:

Одним из ключевых решений при рассмотрении вопроса о покупке генератора является вопрос о том, требуется ли и насколько сильное шумоподавление. Важно отметить, что это решение должно быть принято на ранней стадии исследования, поскольку оно часто будет определять размер корпуса, варианты обработки воздуха и даже материалы, выбранные для строительства. При проведении испытаний звуковых требований полезно знать, что основной единицей измерения звукового давления (децибел, дБ) является логарифмическое отношение. Этот основной принцип можно соотнести со степенью затухания звука в корпусе. Чем больше относительный размер, вес и сложность обработки воздуха, поскольку требуется большее шумоподавление, тем выше общая стоимость.

Вместо перерасхода средств на шумоглушение важно с самого начала проекта генератора определить реальные требования к уровню шума на площадке. В большинстве городов действуют постановления относительно максимально допустимого уровня шума на границе участка, но иногда неясно, как резервная генераторная установка, которая работает один час в месяц для технического обслуживания или во время периодического отключения электроэнергии, определяется как источник шума. Прежде чем принимать какое-либо решение о покупке кожуха генератора, лучше всего проконсультироваться с местными органами власти, чтобы узнать, как законы воспринимаются в данном городе.

Большинство приложений с генераторами рассчитаны на резервный режим, и удивительно, что многие муниципалитеты ослабили ограничения для строго резервных блоков. Большинство законов являются более жесткими, когда речь идет об основных или непрерывных применениях энергии или когенерации из-за их расширенного использования операции. Если необходимо обеспечить определенный уровень шума на границе участка, следует заранее сообщить производителю звукоизолирующего кожуха, каковы требования и как далеко ограждение будет находиться от границы участка. Кроме того, изготовитель кожуха генератора должен быть осведомлен о расположении окружающих зданий, оборудования, вспомогательных сооружений и топографии. Например, большое сооружение рядом с генераторной установкой, поросшая травой насыпь или густая листва вокруг участка или парковка с твердым покрытием могут сильно повлиять на распространение звука и, следовательно, на конструкцию ограждения, необходимую для проекта.

Нормы шума часто соблюдаются Законом об охране окружающей среды (EPA). Как указано выше, различные органы власти на национальном, региональном и муниципальном уровнях публикуют инструкции и ограничения по контролю шума. Существует множество стандартов для измерения и расчета SPL, SWL и других более сложных акустических параметров. Стандарт ISO 8528-10 «Измерение воздушного шума методом огибающей поверхности» можно использовать в качестве стандартной процедуры для определения общих показаний SPL.

Шумомер (децибеллометр) является наиболее распространенным прибором, используемым для измерения источников шума. Измеритель уровня звука использует микрофон для измерения звукового давления и электронную схему для преобразования звукового давления в показания SPL. Базовый шумомер может рассчитать мгновенный уровень звукового давления, дать показания только взвешивания и, как правило, имеет произвольную постоянную времени (скорость реакции измерителя на звук). Дополнительные функции более дорогих измерителей включают в себя различные схемы взвешивания (A, B, C, D или линейные), различные временные ограничения (от быстрого 1/8 секунды до медленного 1 секунды, импульсное управление, быстрое нарастание, медленное затухание), возможность интеграции со средним звуком. уровни за заданное время, представление результатов статистики/гистограммы, функции регистрации или памяти, а также фильтрация октавных полос (которая может обрабатывать звук в одной полосе за раз.)

Анализатор звука в реальном времени — это универсальное устройство для измерения звука, использующее несколько процессоров для одновременного измерения различных уровней звука. Используя анализатор звука в реальном времени, пользователь может наблюдать свойства звука по всему интересующему спектру в режиме реального времени без потери каких-либо данных. Анализатор реального времени может выполнять работу многих шумомеров, одновременно измеряя все октавные или 1/3-октавные полосы вместо одной октавной полосы одновременно. Другие дополнительные функции анализатора звука в реальном времени могут включать измерения с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) для дискретного частотного анализа и измерения интенсивности звука с использованием датчика интенсивности звука. Датчик интенсивности звука, по сути, действует как устройство с двумя микрофонами, разделенными прокладкой, и оценивает мгновенную интенсивность звука путем одновременного измерения давления на обоих микрофонах. Как правило, рекомендуется проводить анализ интенсивности звука, поскольку он определяет вклад отдельных элементов источника в общий уровень звука в среде с несколькими источниками.

Предупреждение для потенциальных клиентов: поскольку звук представляет собой волновое явление, существует математическое правило, закон обратных квадратов, которое часто применяется в качестве эмпирического правила для определения влияния расстояния на уровень звука. Не исследуя всей лежащей в основе теории, закон обратных квадратов просто утверждает, что для точечного источника звука в условиях свободного поля уровень звука будет уменьшаться на 6 дБ каждый раз, когда расстояние от источника удваивается. Например, если бы кто-то измерил 100 дБ (А) на расстоянии 50 футов, мы бы измерили 94 дБ (А), если мы переместимся на 100 футов. Также важно отметить, что термин «свободное поле» не начинается на расстоянии 30-50 футов от генератора.

Если на заданном расстоянии не существует конкретного уровня децибел, обычно указывается спецификация производительности; то есть указать только величину ослабления, требуемую самим корпусом. Поэтому большинство производителей корпусов генераторов стандартизируют определенные уровни шумоподавления на некотором заданном расстоянии. Например, производитель может указать, что снижение на 25 дБ (А) достигается на расстоянии 10 футов, а для этого — на 10 дБ (А) на расстоянии 1 метра. Эти общие мнения по данным обычно представляют собой среднюю оценку корпуса, измеренную в нескольких различных точках вокруг корпуса генератора.

При рассмотрении конструкции кожуха генератора лучше настаивать на том, чтобы конструкция кожуха была спроектирована таким образом, чтобы не было точек, в которых измеренный шум превышал бы обещанное среднее более чем на 3-5 дБ(А). Например, если воздух, выходящий из радиатора, не обрабатывается должным образом, результирующий уровень звука, измеренный рядом с корпусом, может быть неприемлемо высоким, даже если среднее затухание соответствует проектным критериям.

Шумоизоляция генераторной установки в любой степени изменит шум, производимый двигателем, и создаст более терпимый приглушенный звук, характеризующийся напором воздуха, а не механическим шумом или шумом вентилятора высокоскоростного дизельного или газового двигателя.