高噪聲工作場所的隔音降噪實踐

吳玉輝，晁春暉，陶 征

（北京真空電子技術研究所，北京 100015）

噪聲污染與工業發展是一對辯證關系，很多工業設備在生產運行時是一個綜合噪聲源。振動臺在機械電子領域有廣泛應用，其試驗時的動圈轉動噪聲和試件運動擠壓空氣產生的噪聲都不可避免，A 聲級通常超過90 dB，會干擾和降低操作人員的工作效率。此種情況下，在配戴隔音耳罩、耳塞等護聽器外，對噪聲傳播途徑進行控制是常用辦法。

以下通過一個電磁式振動臺測試間的噪音治理項目，探討如何在計算與分析基礎上，找出隔聲加吸聲的綜合噪聲治理方案，以便合理經濟地解決類似工業場所的噪音污染問題。

1 調查噪聲污染情況

1.1 振動臺與測試間概況及聲學情況初評

測試間位于廠房一層，一臺蘇試振動臺被安裝在接近房間中部位置(圖1），其最大正弦推力為78.4 kN，鋼體質量為4 275 kg，工作頻率范圍為2 ～2 500 Hz，最大速度為2 m/s。振動臺的垂直臺體通過耳軸隔振系統安裝在底座上，底座固定在1.8 m 深的混凝土基礎上，基礎與四周土壤用50 mm 厚的擠塑聚苯板隔開。以上隔振措施可通過隔離振動臺與地面間的振動傳遞以減弱噪聲污染程度。

圖1 測試間平面圖

測試間凈空尺寸為7.82×5.9×5.95 m（長×寬×高），頂棚為鍍鋅鋼板，墻體為50 mm 厚雙玻鎂金屬壁板，地面為無溶劑環氧自流平。房間空曠，內表面材質堅硬光滑，混響聲明顯，會顯著增加房間噪聲強度。值班室和測試間等高，由一面金屬壁板墻與之隔開，其上設有鋼門和中空玻璃固定觀察窗各一扇，門下裝有活動式密封條。

該振動臺投入使用后不久，工作人員便反映其強噪音讓人無法忍受，戴上耳罩也很難在測試間進行常規操作。

1.2 分析測試間噪聲污染情況

（1）估算該電磁式振動臺的A 聲級。

根據電機功率與電機噪聲輻射聲功率的轉換公式LW=KplogPH+KnlognH[1]，將電機最大輸入功率PH=80 kW，最大轉速nH=2 500 rms代入，計算得出該振動臺的最大A 聲功率級LWA=16.5log80+19.5log2 500=98 dB。

（2）計算離振動臺1 m 處的A 點（見圖1）的直達聲壓級[2]。

式中 聲源的指向性因數Q=2。

（3） 計算測試間的反射聲壓級LP2=10log4R-1=18dB。

式中 房間常數R=Sα2(1-α)-1=0.06；房間總表面積S=256 m2；房間平均吸聲系數α=0.015；其中自流平地面、金屬、玻璃表面面積分別為46.2、207、2.4 m2，NRC 分別為0.02、0.01、0.19。

（4） 計算A 點的總聲壓級LP=LP1+LP2=108 dB。

實測A 點（見圖1）在振動臺運行時的A 聲級為106～109 dB，與計算值相差不超過3 dB，比生產車間噪聲限值85 dB[3]超出21～24 dB，測試間噪聲污染的實際強度與操作人員主觀描述一致。測試設備為數顯程式噪聲計。

1.3 分析值班室噪音污染情況

（1）現場實測操作人員辦公部位B 點A聲級為84～86 dB。

（2）計算值班室的實際隔聲量R實=R+10 log AS墻-1=29.5-15.5=14 dB。

式中：各構件的平均隔聲量R=29.5 dB；值班室與測試間相鄰隔墻S墻=93 m2；值班室總吸聲量A=4.8 m2；房間總表面積S=171.5 m2；其中自流平地面、磚墻抹灰、金屬、玻璃表面面積分別為22.3 、35.7 、100.3 、13.2 m2，NRC 分別為0.02、0.024、0.01、0.19。

綜上可知，值班室的背景噪聲污染和實際隔聲量偏小有關。

2 確定減噪量

2.1 確定測試間的減噪量

（1）針對直達聲的隔聲降噪量。振動臺工作期間，測試人員需在水平滑臺附近對試件進行操作，此部位噪聲以直達聲為主，故考慮采用隔聲罩來減弱噪聲污染。為方便人員操作（員工需要在水平滑臺附近操作試件，查看顯示儀表和操作旋轉按鈕，見圖1）以及臺體旋轉，擬采用活動式局部開敞型隔音罩，理論上可以取得10～20 dB 的插入損失（即降噪量）。

（2）針對混響聲的吸聲降噪量。測試間原來吸聲性能很差，混響聲很強（計算得出其反射聲壓級為18 dB），考慮通過吸聲減噪方法取得8～12 dB 的降噪量。

2.2 確定值班室的降噪量

B 點的A 聲級最高可達86 dB，比車間內值班室背景噪聲限值70 dB 超出16 dB。計算得出的值班室實際隔聲量僅為14 dB，計算過程顯示該房間的吸聲情況也很差，采取必要的吸聲處理對改善房間的實際隔聲量可起到很大作用?？紤]采取隔音加吸聲的組合降噪措施，將房間實際隔聲量提高為不低于30 dB。

3 確定噪聲控制方案

以上述分析與計算結果為基礎，確定如圖2a、2b 所示的隔音降噪改造方案。具體做法說明如下。

圖2 改造后的平面和剖面圖

3.1 在振動臺臺體處設置隔音罩

振動臺臺體為測試間內的主要噪聲污染源，在靠近臺體部位設置隔音罩，可以最有效地減弱直達噪聲。隔音罩為活動式局部開敞型，由3 部分構成：

（1）在臺體兩側設置2 塊長2.7 m、高2.4 m 的移動式聲學屏障，其主體為100 mm厚石膏空心條板[4](隔聲量R ＞35 dB)，兩側貼50 mm 厚玻璃棉（外包玻璃布），保護層為穿孔五夾板，孔徑8 mm，孔距50 mm，NRC 為0.5[5]。

（2）在振動臺上方局部懸吊雙層組合吸聲吊頂，上層吊頂材料為12 mm 厚紙面石膏板，下層吊頂材料為0.75 mm 厚穿孔鋁板吸聲板，穿孔率13.7%，孔徑2.3 mm，兩層吊頂板之間空氣層為200 mm，板上均放置50 mm 厚玻璃棉。此組合吊頂具有吸聲頻帶寬的優點，NRC 為0.9。

（3）在振動臺臺體的動圈臺面與聯接器部位做一個由圓環體和平面板組合成的隔聲罩，如圖3 所示。隔聲屏由外到內的構造做法依次為1 mm 厚鍍鋅鋼板內貼2 mm 厚阻尼層、70 mm 厚玻璃棉（外包玻璃布）、鋁板網護面。

圖3 組合隔聲罩外側、內側示意圖

3.2 減弱水平滑臺和底座的振動能

（1）在底座上鋪上一層地毯，NRC 為0.15。

（2）除振動臺運行時需要固定試件部位外，水平滑臺其余部位鋪橡膠墊，通過錐形橡皮塞固定在水平滑臺的孔洞處。

3.3 在測試間內表面設置可吸收中低頻振動能的吸聲結構

沿測試間墻壁下部安裝2.7 m 高、18 mm 厚木制穿孔吸聲板，孔徑10 mm，孔距13 mm，穿孔率12%，板后貼一層無紡吸聲紙，空腔厚度100 mm，填50 mm厚玻璃棉，玻璃棉容重32 kg/m3，NRC 為0.96。

陰角處的吸聲板做倒角處理，以加強對低頻聲的吸收效果，此部位空腔厚度范圍為100～360 mm。

圖4 為采取以上隔音降噪措施后的振動臺與測試間局部效果圖。

圖4 改造后振動臺與測試間局部效果圖

3.4 改善值班室的隔聲與吸聲性能

（1）在值班室的金屬壁板墻體內側，設置一道2.7 m 高的輕鋼龍骨石膏板隔聲墻，與原墻體對應位置設有同等尺寸的中空玻璃固定窗和鋼質隔聲門，門框縫和門檻縫均用橡膠條做隔聲密封。

（2）距地2.48 m 處設置吸聲吊頂，做法為9 mm 厚紙面石膏板上錯縫粘貼12 mm 厚礦棉板。新做的輕鋼龍骨紙面石膏板隔墻、吊頂和原結構相接部位，均設置5 mm厚橡膠減振墊。

4 降噪效果評價

4.1 測試間的降噪效果

（1）驗算改造后該房間的反射聲壓級LP2=10log4R-1=8dB。

式中：房間常數R=Sα2(1-α)-1=24.7；房間平均吸聲系數α=0.266。

由計算可知，測試間內的混響聲由18 dB降為8 dB，降噪量為10 dB，以上吸聲降噪措施可達到設定效果。

（2）驗算隔音罩插入損失?，F場實測，離水平滑臺1m 處的A 聲級為90～93 dB，離聲學屏障1m 處的A 聲級為89～91 dB。由此推算出活動式局部開敞型隔音罩插入損失為6～10 dB。

該振動臺為間歇性運行，期間工作人員只需短時間內在測試間內進行操作，暴露在90 dB左右的噪聲環境中有限，可滿足85 dB 的8 h 等效噪聲限值要求。

4.2 值班室的降噪效果

驗算改造后值班室的實際隔聲量R實= R+10 logAS墻-1=45-2=43dB。

式中，各構件的平均隔聲量R=45dB；值班室與測試間相鄰隔墻S墻=19.6 m2；值班室總吸聲量A=13.7m2；房間總表面積S=98m2；其中自流平地面、磚墻抹灰、金屬、玻璃、石膏板、礦棉吸聲板表面面積分別為22、15、19、7、13、22m2，NRC 分別為0.02、0.024、0.01、0.19、0.11、0.45。

以上計算顯示，改造后值班室的實際隔聲量超過了30 dB 的設定目標值?，F場實測，操作人員辦公部位背景噪聲A 聲級為60 ～63 dB。

5 結語

（1）針對振動臺工作人員操作和臺體旋轉的特定需求，在主噪聲源附近設置了活動式局部開敞型隔音罩，對直達聲可取得6～10 dB的插入損失。

（2）振動臺測試間和值班室原來的吸聲性能很差，通過計算，得出需要增加的吸聲量；在吊頂、墻體部位分散安裝能夠有效吸收中低頻振動能的吸聲材料后，混響聲降噪效果顯著，降噪量約為10 dB。

上述隔聲加吸聲的組合降噪措施共獲得了16～20 dB 的降噪量，達到了噪音治理的設定目標值。綜上可知，在周密的計算與分析結果上確定噪聲治理方案，有助于合理、經濟地達成目標。