聲學模擬預測在某電廠噪聲源檢測分析中的應用實踐

劉小春

摘 要 中大型火電廠具有噪聲源多、聲源特性復雜等特點，要科學準確的分析出噪聲源的輻射情況，具有一定的難度，而若不加分析或分析不準則會導致盲目治理。本文以某火電廠為例，委托專業(yè)資質(zhì)單位，對全廠設備設施進行現(xiàn)場專業(yè)噪聲檢測，搭建聲學模型，模擬預測噪聲源輻射狀態(tài)，篩選分析出對廠內(nèi)職業(yè)危險場所和場外敏感點有超標貢獻的噪聲源分布，并進行貢獻量排序，為后續(xù)制定噪聲控制方案、消除噪聲對職業(yè)危害的影響奠定依據(jù)。本文應用的技術(shù)方法，可為此類工業(yè)場所的噪聲檢測與分析工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 電廠；聲學；模擬預測；檢測分析

中圖分類號 TM6 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0208-02

隨著我國經(jīng)濟快速平穩(wěn)發(fā)展與環(huán)保意識的提高，工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲問題也越來越突出。近年來，工業(yè)企業(yè)噪聲污染問題引起的廠內(nèi)職業(yè)危險和廠外敏感點影響受到關(guān)注，隨之而來的噪聲檢測分析與噪聲控制問題也日益增多。但是，像火電廠這樣的工業(yè)場所引起的噪聲污染問題與其他噪聲污染問題的不同之處主要有：噪聲源數(shù)量及種類繁多、聲源空間情況復雜、環(huán)境影響因素多樣等。因此，此類項目在聲場分析、輻射衰減、聲源貢獻、降噪設計等方面具有一定的難度，依靠簡單的手工聲學計算分析與常規(guī)項目經(jīng)驗輔助，已經(jīng)滿足不了此類大型項目的技術(shù)支撐，需要采取計算機聲學模擬軟件來進行有針對性地聲學模擬

分析。

1 現(xiàn)場噪聲檢測范圍

1）廠外敏感點處布置了9個具有代表性的測點，檢測結(jié)果是9個測點均超出《聲環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3096-2008）2類標準夜間限值要求（環(huán)保要求按照2類標準治理），最高超13.8dB，最低超0.6dB，平均超10dB。

2）根據(jù)此廠3臺200MW火電機組特性，廠區(qū)檢測的主要噪聲源設備設施包括：汽機房、鍋爐房、送/引風機、冷卻塔、電除塵、變壓器、空壓機房、脫硫島、輸煤系統(tǒng)、灰?guī)斓?，共計實測40處聲源設備247個（處）聲源點，聲源噪聲在65dB～87dB

之間。

2 聲學模型搭建

2.1 聲學模擬軟件介紹

電廠聲源眾多，傳播途徑復雜，計算時需考慮每個聲源的噪聲特點、圍護結(jié)構(gòu)、傳播路徑、影響區(qū)域等因素。為了更準確精準的分析和量化各聲源對噪聲敏感點的影響，我們在本項目中采用聲學軟件SoundPLAN進行模擬分析計算所有噪聲源的影響狀態(tài)。該軟件采用的是幾何聲學模擬分析法中的聲線追蹤法和鏡像虛聲源法，軟件中室外聲場的模擬基于國際標準ISO9613-1①和ISO9613-2②，我國已將此標準等效為國家標準，即GB/T17247.1-2000和GB/T17247.2-1998。該軟件不僅對室外聲場可以進行模擬計算，而且它的專家系統(tǒng)可以給出每個噪聲源對每一個噪聲敏感點的具體貢獻值，因此可以給出每個聲源的優(yōu)化控制目標值作為治理

依據(jù)。

2.2 計算原理

每一張噪聲地圖的計算都是由單個點的計算所組成，對于單個接收點來說計算過程是非常重要的。所有源強在計算中都是獨立的，所有源強的貢獻值采用以下公式疊加得出單個接收點的

結(jié)果：

每一個聲源貢獻值：Li=LW-C1-C2-……Cn

Li：接收點的聲壓級。

LW：聲功率。

C1-C2-……Cn：不同傳播方向的系數(shù)。

2.3 聲學模擬對地形的考慮

此電廠位于山谷低洼處，各設備布置位置不在一個水平面上，也就是說“聲在低處，聽在高處”的情況較為普遍，對電廠的噪聲輻射非常不利，以往投入不少資金進行治理但是是局部的、不系統(tǒng)的，效果不理想。地形的起伏變化與室外聲場計算有著很大的關(guān)系，建模時需要先將真實的地形特征輸入模型中；根據(jù)現(xiàn)場測試及現(xiàn)有資料將建筑物及各類屏障在空間定位，準確輸入建筑物的幾何參數(shù)、氣象條件、地面衰減、建筑物外表面及聲屏障的反射系數(shù)等計算噪聲衰減時所需的必要因素，確定環(huán)境敏感點的位置及高度，設定聲場計算的范圍及高度，建立工業(yè)污染源實際的三維幾何模型。

2.4 模型搭建結(jié)果

為確保準確性，建模時將上述247個（處）噪聲源細分為1 467個，使用軟件分析了每個聲源對敏感點的貢獻值，并對照聲源設備進行貢獻大小的統(tǒng)計排序，能夠很清晰的看到聲源設備的分布及噪聲影響大小。分析結(jié)果中包含了建筑物、設備的屏障作用和反射作用，氣象條件，地形、地勢和地面的

影響。

2.5 聲源的量化方法

SoundPLAN軟件中聲源的類型有4種，分別是點聲源、線聲源、面聲源及聲源建筑。露天布置的尺寸較小的聲源一般可考慮成點聲源，例如除塵風機的風口等；輸送帶及輸送管道等尺寸較長的聲源應建為線聲源；對于面積較大且位置較高的聲源一般建成面聲源，例如冷卻塔等；聲源建筑是可以很方便的在建筑外立面及頂面建立點、線、面聲源的特殊建筑，最適用于模擬建筑維護結(jié)構(gòu)的門、窗、孔洞等的漏聲，如主廠房，各類泵房等；大型風機（送風機、引風機）相連接的巨大風管建成聲源建筑。

聲源的輸入對于預測結(jié)果有著至關(guān)重要的作用。所以無論是在現(xiàn)場測試還是僅靠工藝流程圖和設備參數(shù)表分析，都要仔細辨別，判斷聲源的各發(fā)生部位及類型，將復雜聲源拆分或簡化成多個聲源分別進行測試和聲功率的估算。

聲壓是指聲波通過媒質(zhì)時，由于振動所產(chǎn)生的壓強改變量，表示聲壓大小的指標稱為聲壓級，聲壓級是被測聲源輻射聲壓平方的時間均值與基準聲壓平方之比取以10為底的對數(shù)再乘以20，通常可以用儀器直接

測量。

聲功率指聲源在單位時間內(nèi)向外輻射的聲能，能夠真實反應聲音的能量。

聲功率級（dB）

聲源聲功率級的確定是軟件分析中非常重要的一個環(huán)節(jié)，直接影響著分析結(jié)果?？捎涩F(xiàn)場實測A聲級反算得出：endprint

（dB）

式中S為包絡面面積。計算時，根據(jù)聲源的位置、特性及測試距離不同，包絡面的面積也不同，需將現(xiàn)場實測聲源按上述劃分為點聲源、線聲源、面聲源及聲源建筑后分別計算聲源聲功

率級。

3 模擬預測與聲源貢獻量分析

3.1 模型的量化校準

為使模型搭建比較準確，本該在敏感點處布置更多測點，由于現(xiàn)場實際情況比較特殊，部分敏感點噪聲值不便于采集。因而根據(jù)采集的實測噪聲值，從中摘選出上述9個有代表性的測點。模型搭建后，在模型中輸入噪聲參數(shù)，聲源模型的噪聲傳播到同一測點后導出其預測值，通過比對預測值和實測值來校核模型搭建準確性和聲源特性的合理性。經(jīng)過校核，廠界外9個測點的實測值與預測值差值平均值在1dB以內(nèi)，最大差值小于3dB，說明模型搭建科學合理，模擬結(jié)果比較

準確。

3.2 模擬預測結(jié)果

考慮到電廠附近敏感點民宅的高度主要為一到三層的房子，聲學預測將結(jié)合一層住宅和三層住宅的高度進行模擬。噪聲地圖對于一層敏感點住宅相當于離地1.5m高，對于三層住宅相當于敏感點離地4.5m高。根據(jù)聲學模型預測分析，計算得出了廠界外敏感點的噪聲超標情況，廠界外選取的10個敏感點有9個點超標，最高超18.2dB、最低超7.3dB，平均超12dB。

根據(jù)檢測及分析結(jié)果，無論是選取的廠界外9個實測點（敏感點），還是經(jīng)廠內(nèi)聲源實測值建立聲學模型計算得出的10個廠界外預測點，均不同程度存在噪聲超標情況，且多數(shù)超標10dB以上，檢測分析數(shù)據(jù)吻合，結(jié)果真實、準確。

3.3 對職業(yè)健康危害控制的實用意義

通過此模型預測各聲源點噪聲的貢獻大小，為后續(xù)治理方案的可行性及科學性提供充分依據(jù)。根據(jù)聲音產(chǎn)生及傳播特性，目前具有較為成熟的噪聲治理有3種途徑：控制噪聲源、傳播途徑上降低噪聲和噪聲接受點防護。就該廠界噪聲治理而言，前兩種途徑可行，即一是從聲源進行治理，主要是對發(fā)聲設備采取減振降噪，或降低設備在運行過程中產(chǎn)生的電磁、機械噪聲；二是在噪聲傳播過程途徑上采取“吸、隔、消”等技術(shù)措施，切斷或降低聲源傳播途徑，是目前主要采取的降噪治理措施。通過上述兩項途徑中的加裝隔音墻、隔音門窗、消聲器、封堵、包扎、使用阻尼彈簧隔振器等具體措施進行治理，治理后主要聲源設備噪聲能降低25dB左右，在噪聲達標的同時，因設備本身產(chǎn)生的噪聲大幅降低，設備周邊的噪聲對工作人員的影響大幅減少，工作人員在從事職業(yè)的過程當中，免于噪聲對身體各方面的影響和危害，大大改善勞動作業(yè)環(huán)境，消除噪聲職業(yè)

危害。

4 結(jié)論

本文以某火電廠為例，將聲學模擬預測在噪聲源檢測分析中的應用進行闡述。實踐證明，科學地引用聲學模擬軟件，可以最大程度的模擬大型工業(yè)復雜噪聲聲場，將實際聲環(huán)境轉(zhuǎn)化成數(shù)學模型進行計算，直觀、準確，計算效率高，為此類大型工業(yè)場所噪聲分析和系統(tǒng)性的綜合治理提供強有力的技術(shù)

支撐。

注釋

①IS09613-1.聲學戶外聲傳播衰減第l部分：大氣聲吸收的計算方法[S].

②IS09613-2.聲學戶外聲傳播衰減第2部分：一般計算方法[S].endprint