长输管道各热泵站使用的各种型号风机，均属空气动力机械。在运行中产生很强的噪声，严重地污染环境，影响人民身体健康。近年来，噪声已被列为国际公害之一。噪声治理的科学研究及其实验正迅速地向前发展。本文就噪声的有关基本知识及我站的具体治理措施作一介绍。

一.   基本概念

1   噪声

噪声是可闻声波范围内的一种机械波，具有一切声波的特性。其频率范围为20~20000Hz。在声学中, 波长λ、频率f、声速C有如下关系：λ=C/f。不同的物质，声波的传播速度不同。空气中C=344米/秒，水中C=1450米/秒; 钢铁中C=5000米/秒。

2   噪声分类

一般按起源不同分为三类：

(1) 空气动力性噪声  如风机、空气压缩机、喷气式飞机、汽笛、气体燃烧等引起的噪声；

(2) 机械性噪声 如织布机、车床、球磨机、制钉机、铆枪等引起的噪声；

(3) 电磁性噪声如发电机、变压器、电焊机等引起的噪声。

3   噪声强弱的表示方法

噪声的大小和强弱通常用声压(P)、声强(I)、声功率(W) 以及频率(f)等物理量来表示。又用响度和响度级表示人对噪声的生理反映和主观评价。

(1) 声压  用P表示, 单位: 牛顿/米²;

(2) 声强  用I表示, 单位: 瓦/米²;

〔附注：正常人耳刚刚能听到的声压和声强(简称“听阈声压”和“听阈声强”)分别是和使正常人耳刚刚产生痛觉的声压和声强(简称“痛阈声压”和“痛阈声强”)分别是2 ×10N/m²和1 W/m²。〕

(3) 声功率  用W表示，单位：瓦。声功率和声强的关系：即某声源的声功率等于该声源的声强在包围该声源的某闭合曲面上的圆面积ds上的法线分量J_n沿此闭合曲面的面积分；

(4) 分贝和级  声压和声强的变化范围极广，其数量变化在10¹²以上，在实际应用中极不方便。因此用“级”来表示声音的大小。对于一个声压为p的声音，其相应的声压级Lp为:

式中: L_p——声压为p时的声压级, dB;

p₀——基准声压, 规定N/m²。

同样，声强级(L_I) 和声功率级(L_w) 分别为:

式中：L_I——声强为I时其相应的声强级

I_o——基准声强，规定W/m²;

L_w一声功率为W时的声功率级；

W₀——基准声功率, 瓦。

由此，就可以把从听阈到痛阈的声压、声强、声功率等用相应的0~120分贝的级来表示。

(5) 频率  用f表示, 单位: Hz。噪声的可闻范围是20~20000Hz。一般在进行频率分析时用频带或频程表示。常用的有倍频程、其中心频率为: 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000Hz。

(6) 响度级  响度级概念是由入耳对各种声音的不同生理反应而引出的。因为人耳对两个声压级相等而频率不同的噪声的感觉是不同的。因此响度级这样定义：选取1000Hz的纯音作基准，若某一噪声听起来与该纯音一样响时，则该噪声的响度级定为与该纯音的声压级数相等。其单位：仿(phon)。例如：某一纯音在1000Hz时声压级为100dB，则某一噪声如果通过人耳听起来与该纯音一样的响时，我们就说该噪声的响度级是100仿。响度级是人耳听觉的主观量。它把声音的声压和频率综合为一个量，既反映出声音本身的物理效应，又反映出声音对人耳的物理效应。响度级可以从“响度曲线”上查得。

(7) 响度  用S表示, 单位: 宋。响度是把作为相对量的响度级化为绝对量。用响度表示声音的强弱时，正好与人耳对声音的主观感觉成线性关系。即响度增加一倍，人的听觉也感到声音增加了一倍。

(8) 分贝的加法  例如某车间有甲、乙两个较强的噪声源，如果在同一点A分别测得甲单独开机在A点的声压级为99分贝；乙单独开机在A点的声压级为95分贝。那么我们决不能说甲、乙同时开机时A点的噪声值为99+95=194(dB)。而应该是99+1.5=100.5 (dB)。请参阅《机械工程手册》第8篇、第8章。这里不再赘述。

4   噪声的容许标准

噪声的容许标准是一个复杂的问题，它与声学、心理学、生理学、卫生学以及各国的技术水平、经济条件等有关。国际标准化组织(ISO)规定：每天工作八小时，噪声的容许标准是85dB(A)。

二.   噪声治理的基本原理与措施

控制噪声的基本途径有：控制噪声源、控制噪声的传播、人体自身防护。我站主要在控制噪声的传播方面做了一些尝试。在声波的传播过程中，离开噪声源越远，其声压级和声强级就越小(但不成正比)，这就是所谓的“距离衰减”。此外，还会由于空气的吸收而衰减。声波在遇到障碍物时，一部分声能被反射，一部分声能被吸收，还有一部分声能透过障碍物继续传播。其中被吸收的声能(E)与入射声能(E₀) 之比称为吸声系数(α), 即α=E/E₀。选用α值较大的材料(一般称之为“吸声材料”) 制成各种型式的消声器，就能有效地控制噪声的传播。目前常用的吸声材料有：矿渣棉、石棉、毛毡、木丝板等。

我站的治理措施主要是采取隔离噪声源，控制噪声的传播。把原风机房(内有两台风机)改造为隔音室。把噪声控制在一个较小的空间范围内。为了使室外空气能进入室内以满足风机入口的需要，给隔音室设置了“消音器进风道”(两个)，代替了原风机入口的金属管道。即把风机入口与室外断开不连，而使空气先经过“消音器进风道”进入隔音室内，经过缓冲，再被风机吸入。另外，又在风机的入口和出口安装了消声器。下面逐项作介绍。

1   隔音室

对隔音室的基本要求是严密。墙壁应满浆砌筑，并勾缝，墙上应尽量少开孔，必不可少的孔应尽量小，且所开之孔应符合隔声要求。隔音室的门窗见图 1和图 2。由实验测得24cm砖墙隔声量约为50dB门窗隔声量约为40dB。

图  1 

下载: 全尺寸图片 幻灯片

图  2 

下载: 全尺寸图片 幻灯片

2   消音器进风道(见图 3)

图  3  片式阻性消胄器

下载: 全尺寸图片 幻灯片

四个断面为25×48cm的矩形进风道，每两个为一组。风道四周填充超细玻璃棉。

计算如下：

已知数据：风量Q=12000m³/h; 空气流速V= 7 m/sec; 消声量△L=30dB; 玻璃棉的吸声系数α=0.8;相应的φ(α)=1.1。

所用公式：

式中: S——总截面积, m²;

Q——空气流量, m³/sec;

V——空气流速, m/sec;

△L——消声量, dB;

₁B₂——矩形截面边长, m(本文中S= 4·B₁B₂);

l——消声器有效长度, m。

由(1)式得: S=0.476m², 又S=4·B₁B₂, 由此取B₁ = 0.25 m, B₂=0.48m。

由(2)式得:

结合现场条件，我们取消声器有效长度为2.6米。进风道是用砖砌制的，这是为了节省钢材，也可以用钢板制成独立进风道，架设在合适的位置。根据实际情况而定。

3   风机进口消声器和出口消声器(见图 4、5)

图  4 

下载: 全尺寸图片 幻灯片

图  5 

下载: 全尺寸图片 幻灯片

出口消声器是一个典型的阻性消声器。其消声量用下式计算：

对图中的消声器进行计算得△L=10dB在以上的计算中，我们选取较大的可通断面，这是因为流速对消声器的性能有显著的影响。流速高，消声量下降。同时在高速时，气流本身还会产生“风声”，“风声”的声功率与流速V⁶成正比。

采用隔音室，有效地控制了噪声的传播，但却使机器设备的散热条件变坏。为此我们把进风道放在图 6(a)的位置，而不用图 6(b)的布局。

图  6 

下载: 全尺寸图片 幻灯片

三.   治理效果鉴定

治理噪声，理所当然地要先治理那些危害最大的噪声源。我站的这两台风机所产生的噪声危及全站，其噪声强度很高。经过以上措施治理后，其危害降低到很弱的程度。经秦皇岛环境保护局测试表明，治理前进风口噪声值为100dB，治理后已远低于环境噪声。因环境噪声的影响，无法测得其确切的数据。只测得附近冷却水池(环境噪声)的噪声值为70dB。可见上述治理措施的消声量△L > 30dB。前面已经说过，响度是一个与人耳对声音的感觉成线性的量，在评定消除噪声的效果时，可以用响度下降的百分数来表示。

知道噪声的频率(这里所说的频率是指噪声源的频谱分析中，声压级为最高时的频率)后，就可以从“等响曲线”上查得相应的响度级。这里f=150Hz，查得治理前噪声为100dB时相应的响度级为98仿，治理前噪声为70dB时相应的响度级为68仿。再把响度级换算为响度(宋)。其换算关系为：

其中: L_s——响度级, 单位: 仿;

S——响度级为L_s时的响度，单位：宋。

所以：

响度下降的百分数为：

这就是说，在人耳的听觉中87.5%的噪声被消除了，所以效果十分显著。