СТО Газпром 2-3.5-042-2005 Методика расчета уровня шума от компрессорных станций

Библиотека справочной литературы
ООО
«Центр безопасности труда»

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО « ГАЗПРОМ »

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ
ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ , СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО « ГАЗПРОМ»

МЕТОДИКА РАСЧЕТА УРОВНЯ ШУМА ОТ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ

СТО Газпром 2-3.5-042-2005

РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью « Научно - исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ »

ВНЕСЕН Отделом энергосбережения и экологии Департамента по транспортировке , подземному хранению и использованию газа

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО « Газпром » от 22 сентября 2005 г . № 237

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Содержание

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Сокращения

5 Общие положения

6 Основные источники шума компрессорных станций

7 Особенности распространения шума газотранспортных агрегатов разного типа

8 Закономерности распространения звука

9 Алгоритм расчета ожидаемых уровней звукового давления от КС

Библиография

Введение

Представленные в документе методы оценки шумового воздействия компрессорных станций на селитебные территории и окружающую среду основаны на общей теории распространения звуковых волн в атмосфере , влиянии рельефа местности , неоднородности воздуха и погодных условий на распространение звука , а также учете особенностей излучения звука различными источниками шума организаций транспорта газа .

Представленные методы по оценке шумового воздействия компрессорных станций на окружающую среду разработаны в соответствии с действующими отраслевыми и государственными нормами и стандартами .

1 Область применения

Настоящая «Методика расчета уровня шума от компрессорных станций» ( далее - Методика ) предназначена для определения ожидаемых уровней шума , создаваемых газотранспортными организациями на окружающих их территориях .

Выполнение расчетов ожидаемого шумового воздействия компрессорных станций на окружающую среду по данной Методике проводится на стадии проектирования строящихся объектов для оценки их соответствия требованиям служб экологического контроля .

Учитывая специфику работы газотранспортных организаций и дочерних обществ ( круглосуточный режим работы ), в качестве предельно допустимых уровней шума при проектировании организаций транспорта газа следует принимать уровни для ночного времени суток в соответствии с ГОСТ 12.1.003 и [ 1]. При этом минимальный размер санитарно - защитной зоны ( СЗЗ ), на границе которой требования по шуму должны быть выполнены , регламентирован [ 2] и составляет 700 м от границы организации .

В настоящей Методике представлены зависимости для расчета уровней звукового давления в расчетных точках , учитывающие как влияние внешних условий на распространение шума , так и особенности компрессорной станции источника шума .

Данная Методика может быть использована также при выборе и расчете средств шумоглушения проектируемых и действующих компрессорных станций .

2 Нормативные ссылки

В настоящей Методике использованы ссылки на следующие стандарты :

ГОСТ 12.1.003-83 Система стандартов безопасности труда . Шум . Общие требования безопасности .

ГОСТ 12.2.016.4-91 Система стандартов безопасности труда . Оборудование компрессорное . Метод определения шумовых характеристик .

3 Термины и определения

В настоящей Методике применены следующие термины с соответствующими определениями :

3.1 шум : Физический фактор воздействия на человека .

3.2 шум производственный : Шум на рабочих местах в помещении или на территории организации , возникающий при производственных процессах и работе сантехнического оборудования .

3.3 звуковое давление : Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущенной среде .

4 Сокращения

В настоящей Методике приняты следующие сокращения :

ГПА - газоперекачивающий агрегат

КС - компрессорная станция

АВО газа - агрегаты воздушного охлаждения газа

5 Общие положения

Высокие уровни шума , создаваемые компрессорными станциями магистральных газопроводов , нередко являются источниками шумового загрязнения селитебных территорий и окружающей среды .

Во многом сложившаяся ситуация объясняется недостаточной точностью акустических расчетов , проводимых по действующим нормативным документам на стадии проектирования и строительства организаций транспорта газа .

В настоящей Методике представлены зависимости для расчета уровней звукового давления в расчетных точках , учитывающие как влияние внешних условий на распространение шума , так и особенности КС - источника шума .

6 Основные источники шума компрессорных станций

6.1 Компрессорная станция является источником интенсивного шума , который распространяется как в помещениях и на территории газотранспортной организации , так и на территории ближайшей к КС жилой застройки . Шумовое поле КС определяется суперпозицией шумовых полей основных источников шума . К числу таких источников на территории газотранспортной организации и ближайшей селитебной застройки следует отнести источники , имеющие высокий уровень звуковой мощности , а также источники , располагающиеся высоко над уровнем земли и не затененные деревьями и строениями .

Доминирующими источниками КС , создающими шумовые условия на территории организации и окружающих территориях , являются [ 3]:

ГПА ;

АВО газа .

В настоящее время КС магистральных газопроводов оснащены газоперекачивающими агрегатами следующих типов в зависимости от вида привода :

с газотурбинным приводом , в том числе с авиаприводом ;

электроприводные и поршневые .

6.2 Основным шумящим оборудованием КС с газотурбинным приводом газоперекачивающих агрегатов являются [ 3]:

воздухозаборная камера ( ВЗК );

всасывающий патрубок осевого компрессора ;

корпус газотурбинного агрегата ;

шахта выхлопа газотурбинного агрегата ;

нагнетатель ;

технологическая обвязка трубопроводов .

6.3 Среди излучателей интенсивного шума КС с авиационным приводом выделяют следующие источники : шахта выхлопа (110-115 дБ ), бокс двигателя (110-120 дБ ), технологическая обвязка трубопроводов (105-110 дБ ).

6.4 Основным шумящим оборудованием КС с электроприводом являются : электрический двигатель , нагнетатель и гитара трубопроводов .

6.5 Основным шумящим оборудованием КС с газомотокомпрессорами являются кривошипно - шатунные механизмы , рабочие цилиндры , система трубопроводов , шахта выхлопа .

7 Особенности распространения шума газотранспортных агрегатов разного типа

7.1 Процесс всасывания газотурбинной установки ( ГТУ ) вызывает интенсивный шум , характеризующийся уровнями звукового давления от 90 до 100 дБ , максимум излучения имеет место на частотах от 1000 до 4000 Гц . Характер шума всасывания - тональный с интенсивными максимумами на отдельных частотах . Шум шахты выхлопа также является интенсивным источником с максимумом излучения в диапазоне частот 500-1000 Гц , с ярко выраженной тональной составляющей . Уровни шума выхлопа на расстоянии 10 м от шахты оцениваются величинами от 80 до 90 дБ .

Нагнетатели излучают шум высокого уровня - 90-100 дБ с максимумом излучения в октавах 1000 и 2000 Гц . Характер шума - тональный .

Трубопроводы технологической обвязки нагнетателя излучают шум , распространяющийся от нагнетателей , поэтому спектры шума нагнетателей и гитары трубопроводов идентичны .

7.2 Шум оборудования КС с электроприводом - широкополосный с тональными составляющими . Максимум излучения (90-100 дБ ) имеет место в октавах 1000-2000 Гц .

7.3 Шум кривошипно - шатунных механизмов оборудования КС с газомотокомпрессорами - механического происхождения , имеет импульсный характер , излучается в широком диапазоне частот , определяемом собственными частотами колебаний системы .

Колеблющийся во времени шум рабочих цилиндров генерируется в результате протекания процессов воспламенения и сгорания топлива , а также в результате динамических изменений давления газов . Имеет максимум интенсивности излучения 100-105 дБ в октавных полосах 250-500 Гц .

Шум трубопроводов имеет непостоянный характер , аналогичный шуму рабочих цилиндров .

Шум шахты выхлопа излучается в низкочастотном диапазоне и имеет непостоянный характер . Максимум интенсивности излучения 105 дБ наблюдается в октаве 63 Гц .

7.4 Газотурбинные установки по виду исполнения могут быть блочно - контейнерного типа ( ГПА - Ц -6,3), выполненные в индивидуальных укрытиях ( ГТН -16), и агрегаты в цеховом исполнении ( ГТК -10, ГТК -5). Вид исполнения значительно влияет на шумовой режим газотранспортного предприятия .

На КС , оснащенных агрегатами с газотурбинным приводом в цеховом исполнении ( ГТК -10, ГТК -5), шум технологической обвязки нагнетателей прослушивается на расстоянии всего лишь 250-300 м от трубопроводов , а далее значительно снижается за счет поглощения поверхностью земли , деревьями и экранирования зданиями и сооружениями КС .

При удалении на большие расстояния ( до 700 м ) доминирующим является излучение шума выхлопа газоперекачивающих агрегатов .

В направлении от воздухозаборной камеры ( ВЗК ) шум всасывания проявляется на расстоянии 200-250 м .

Однако по мере удаления от станции шум процесса всасывания , излучаемый в области высоких частот , быстро поглощается воздухом , и на больших расстояниях преобладающим становится шум выхлопа ПТУ .

В боковых направлениях от здания цеха на расстоянии до 50 м шум трубопроводов и ВЗК не проявляется , т . к . эти источники экранируются зданием цеха . На расстоянии 50-250 м от КС имеет место влияние шума ВЗК и трубопроводов обвязки нагнетателей . На расстоянии свыше 250 м основную роль в общем шуме КС играет шум выхлопа ГТУ .

Таким образом , на основании проведенных исследований установлено :

- на расстоянии до 500 м от КС проявляется и должен учитываться в акустических расчетах шум всасывания ГТУ , технологической обвязки трубопроводов и шум выхлопа ГТУ ;

- на расстоянии свыше 500 м от КС следует учитывать только шум выхлопа .

7.5 На КС с агрегатами , выполненными в индивидуальных укрытиях , критериям доминирующих источников шума удовлетворяют [ 3]:

всасывание осевого компрессора ;

выхлоп ГТУ ;

технологическая обвязка нагнетателей .

Основываясь на экспериментальных данных , полученных в работе [ 3], можно сделать вывод , что на расстоянии 100 м от КС со стороны нагнетателя шумовой режим определяется технологической обвязкой трубопроводов , а шумовой режим на расстоянии 500 м от КС определяется шумом выхлопа ГТУ и шумом всасывания осевого компрессора .

При дальнейшем удалении от КС ( до 1000 м ) доминирующим источником становится выхлоп ГТУ .

7.6 На КС с агрегатами , размещенными в контейнерах ( ГПА - Ц -6,3 с авиаприводом ), высоким уровнем звуковой мощности характеризуются :

воздухозаборная камера ( ВЗК );

технологическая обвязка трубопроводов ;

ограждающие наружные поверхности контейнера ;

система охлаждения .

Шум всасывания проявляется на расстоянии 500 м только в направлении от воздухозаборной камеры в октавной полосе частот 4000 Гц .

Шум шахты выхлопа проявляется по всем направлениям до 1000 м в октавной полосе частот 63,125 Гц с незначительным затуханием .

Шум контейнера и технологической обвязки трубопроводов проявляется на расстоянии 500 м в направлении от нагнетателя и в боковые стороны в октавной полосе частот 2000 Гц . Таким образом , шумовой режим на территории жилой застройки создается трактом всасывания , шахтой выхлопа и технологической обвязкой трубопроводов .

При наличии эффективных средств шумоглушения трубопроводов влиянием трубопроводов на шумовой режим в районе жилой застройки можно пренебречь .

7.7 Газоперекачивающие агрегаты с электрическим приводом располагаются обычно в индивидуальных укрытиях или выполнены в цеховом исполнении . Шум электродвигателей сильно поглощается поверхностями укрытий или цехов , практически не оказывает влияния на расстоянии от КС и им можно пренебречь при расчетах санитарно - защитной зоны . Шум нагнетателя и технологической обвязки трубопроводов имеет такие же закономерности распространения , как и у стационарных газотурбинных установок .

7.8 Основным шумящим оборудованием КС с газомотокомпрессорами являются кривошипно - шатунные механизмы , рабочие цилиндры , система трубопроводов , шахта выхлопа .

Исследование по выявлению закономерностей распространения шума [ 4] показывает , что на расстоянии более 500 м доминирующим является шум шахты выхлопа , и поэтому при определении СЗЗ необходимо учитывать только шум шахты выхлопа .

7.9 Основным источником шума аппаратов воздушного охлаждения газа ( АВО газа ) являются вентиляторы . Наиболее интенсивное излучение звука , создаваемое работой вентиляторов АВО газа , наблюдается в диапазоне 250-1000 Гц и характеризуется уровнями звуковой мощности 101-105 дБ .

7.10 Определение шумовых характеристик основных источников шума газотранспортных организаций проводится в соответствии с ГОСТ 12.2.016.4 .

8 Закономерности распространения звука

8.1 Распространение звука в свободном пространстве

Точечный источник , помещенный в начале сферических координат , создает в невозмущенной однородной среде без поглощения в точке со сферическими координатами r , φ и θ звуковое давление , квадрат которого определяется из выражения

                                                  (1)

где ρ - плотность среды , кг / м 3 ;

с - скорость звука , м / с ;

  - звуковая мощность излучения таким источником , Вт .

При ненаправленном источнике звука излученная звуковая мощность распределяется равномерно во всех направлениях . Тогда квадрат звукового давления на расстоянии от источника будет равен

                                                                                          (2)

а уровень звукового давления будет иметь вид

                                             (3)

где Lp - уровень звуковой мощности источника при r 0 = 1 м .

В случае , когда распространение звука происходит не в полный пространственный угол Ω = 4 π , уравнение (3) может быть записано в виде

                                               (4)

8.2 Поглощение звука в воздухе

Звуковые волны , распространяясь в атмосфере , затухают вследствие поглощения звуковой энергии из - за теплопроводности воздуха , его вязкости и молекулярной диссипации . Последняя связана с перераспределением энергии между различными степенями свободы молекул и является доминирующей .

Затухание гармонических волн происходит по экспоненциальному закону [4], и , следовательно , снижение уровней звука в результате поглощения ( диссипации ) пропорционально пройденному звуком отрезку пути , дБ :

D Lα = βα(r/1000)                                                                                                 (5)

где βα - коэффициент поглощении звука в воздухе , дБ / км .

Значение βα для гармонических звуковых волн с частотами , равными среднегеометрическим частотам октавных полос , приведены в таблице 1.

Значение D Lα для октавных полос шума зависит от формы спектра источника , нелинейно зависит от г и может не совпадать с рассчитанными по формуле (5), однако ошибка при таком расчете , как правило , не превышает 0,5 дБ до тех пор , пока произведение г ( в км ) на квадрат частоты ( в Гц ) не превышает 5 [ 4]. Можно заметить , что при умеренных частотах поглощение звука в воздухе очень мало ( таблица 1). Такое малое поглощение незаметно на фоне затухания , вызванного другими причинами , всегда сопровождающими реальное распространение звука в свободной среде , главной из которых является расхождение звука во все стороны от источника . Поэтому до сих пор не удалось измерить непосредственно поглощение звука в воздухе для низких частот . Непосредственное измерение поглощения удается только для звуков высокой частоты и ультразвуков , а поглощение на низких частотах вычисляют по теоретическим формулам , проверенным на высоких частотах .

Таблица 1 - Коэффициенты поглощения звука в воздухе βα , дБ/км , при нормальном атмосферном давлении

Температура Т, ° С

Относительная влажность, %

Среднегеометрические частоты октавных полос f , Гц

125

250

500

1000

2000

4000

8000

30

10

0,9

1.9

3,5

8,2

26

88

255

20

0,6

1,8

3,7

6,4

14

44

154

40

0,3

1,2

3,6

7,2

12

27

83

60

0,2

0,9

3,0

7,5

14

25

64

80

0,2

0,7

2,5

7,2

15

25

57

20

10

0,8

1,5

3,8

12,1

40

109

196

20

0,7

1,5

2,7

6,2

19

67

108

40

0,4

1,3

2,8

4,9

11

34

120

60

0,3

1,1

2,8

5,2

9,6

25

83

80

0,2

0,9

2,7

5,5

9,7

21

66

10

10

0,7

1,9

6,1

19

45

70

87

20

0,6

1,1

2,9

9,4

32

90

170

40

0,5

1,1

2,0

4,8

15

54

170

60

0,4

1,0

2,0

3,9

10

35

125

80

0,3

1,0

2,1

3,7

8,5

27

96

0

10

1,0

3,0

8,9

18

23

26

34

20

0,5

1,5

5,0

16

37

57

73

40

0,4

0,9

2,3

7,7

26

74

141

60

0,4

0,8

1.7

4,9

17

58

141

80

0,4

0,8

1,5

3,8

12

44

141

Затухание вследствие расхождения происходит по степенному закону ( для точечного источника интенсивность обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника ). Затухание же вследствие поглощения происходит по экспоненциальному закону : на данной длине пробега поглощается всегда одна и та же часть звуковой энергии . На каждый метр пробега звуковой волны поглощение добавляет одно и то же относительное затухание , а расхождение волн все меньше и меньше относительного затухания . Поэтому вблизи источника звука преобладает затухание вследствие расхождения , а при распространении звука на большие расстояния в свободной среде роль поглощения в конце концов делается преобладающей .

Влияние дождя , тумана и снега на затухание незначительно [ 4].

Только при очень густом тумане в лабораторных условиях было отмечено ощутимое изменение затухания , в то время как натурные измерения не привели к статически достоверным результатам , указывающим на изменения этой характеристики . Однако слышимость источников звука при сильном тумане или снежном покрове может быть выше из - за естественного понижения уровня фонового шума .

8.3 Влияние фактора направленности на распространение звука

Большинство газоперекачивающих агрегатов излучают звук неодинаково в различных направлениях . Неравномерность излучения звука источником по направлениям характеризуют фактором ( коэффициентом ) направленности Ф , равным отношению интенсивности звука , создаваемого источником в свободном поле в данной точке сферы , в центре которого он находится , к средней интенсивности звука на поверхности той же сферы :

                                                                                (6)

                                                                           (7)

где r - радиус указанной сферы .

Величина Ф нормирована и подчиняется соотношению

∫ФdΩ = 4π                                                                              (8)

где d Ω - элемент телесного угла 4 π , в который излучается звук .

На практике направленность излучения характеризуют также отношением интенсивности звука или звукового давления в данной точке пространства к интенсивности или звуковому давлению на оси излучателя на таком же расстоянии от последнего . Переходя к значениям уровней звукового давления , можем получить

ПН = Li - L ср ,                                                                          (9)

где ПН - показатель направленности , связанный с фактором ( коэффициентом ) направленности соотношением

ПН = 10 lg Ф ,                                                                          (10)

Li - уровень звукового давления в октавной полосе частот в i - точке .

Средний уровень звукового давления определяется обычным способом

                                                                           (11)

Таким образом , формула (4) для определения значений уровней звукового давления в расчетных точках с учетом влияния фактора направленности будет иметь вид

                                 (12)

В таблице 2 представлены значения факторов направленности , полученные в результате экспериментальных исследований [3], для агрегатов разного типа .

Таблица 2 - Значения фактора направленности для агрегатов разного типа

Тип агрегата

Среднегеометрические частоты, Гц, октавных полос

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

ГПА-Ц-6,3

1

4

1

2

2

1

4

1

ГТК-10

4

4

10

4

10

10

1

10

ГТН-16

30

3

4

2,5

30

10

10

60

ГТН-25-1

25

2

5

2,5

28

10

9

51

ГТ-6-750

2

2

2

2

2

2

2

2

ГТК-25-И

2

2

2

2

2

2

2

2

ГПУ-10

2

2

2

2

2

2

2

2

СТД-12,5

2

2

2

2

2

2

2

2

ГТК-16

2

2

2

2

2

2

2

2

ГПУ-16

2

2

2

2

2

2

2

2

ГПА-Ц-16

1

4

1

1

2

1

4

1

8.4 Влияние вида источника на закономерности распространения звука

Если источник звука имеет точечную форму , то ослабление звука пропорционально квадрату расстояния от источника , поскольку фронт звука расширяется сферически , а расширение фронта в случае , когда источник имеет линейную форму , происходит по цилиндрическому закону , поэтому ослабление пропорционально 1- й степени расстояния от источника звука . Кроме того , для источников звука , фронт которых расширяется в виде плоскости , ослабление еще меньше .

Источники шума компрессорных станций - газоперекачивающие агрегаты в зависимости от вида могут проявлять свойства как точечного , так и линейного и поверхностного источника . На практике при вычислении величины затухания определить , удовлетворяет форма источника точечному , линейному или поверхностному типу , можно в соответствии со схемой , представленной на рисунке 1.

При этом выполнение условия (13) соответствует точечному источнику

                                                                (13)

Выполнение условия (14) соответствует линейному типу источника

                                                                          (14)

Рисунок 1 - Схема определения вида источника :

Р - точка наблюдения ; а - длина плоскости источника звука ; b - ширина плоскости источника звука ; Хр , Ур , Zp - координаты точки наблюдения

Выполнение условия (15) соответствует поверхностному типу источника

                                                            (15)

В случае источников звука линейной и поверхностной формы в районах , достаточно отдаленных по сравнению с размерами источника , ослабление проявляет такой же характер , как для точечного источника . Случай излучения точечного источника описан в п . 7.1 .

В случае излучения звука линейным источником его уровень L ( r ) , по мере удаления от источника в среде без поглощения , снижается на 3 дБ при каждом удвоении расстояния ( цилиндрическая волна ):

                         (16)

где L ( r 1 ) - уровень звукового давления на расстоянии r 1 , дБ ;

Lp - уровень звуковой мощности , излучаемый участком 1 м ;

r 0 = 1 м .

Уровень звукового давления плоских источников вблизи от них уменьшается весьма медленно . Лишь с удалением от источника на   при расчетах ожидаемых уровней звукового давления можно использовать зависимости точечного источника .

Уровень звукового давления при излучении плоским источником можно определить по формуле (17)

                                                        (17)

где S - площадь излучаемой поверхности .

8.5 Дополнительное затухание звука при его распространении над земной поверхностью

При распространении звука над земной поверхностью , поросшей травой или покрытой снегом , звук претерпевает дополнительное затухание .

С приближением к земле , при выполнении условия (18), прямая и отраженные волны синфазно складываются и уровень звукового давления дополнительно возрастает на величину D L волн = 3 дБ [ 4]. Еще ниже идет зона значительного дополнительного затухания ( рисунок 2).

                                                (18)

где h - высота приемника , м ;

r - расстояние от источника до точки наблюдения , м ;

Н - высота источника , м ;

f - среднегеометрическая частота октавной полосы , Гц .

Физически наличие зоны затухания объясняется тем , что при отражении волны от поверхности изменяется не только амплитуда ( из - за поглощения ), но и фаза , причем изменение фазы , происходящее при скользящем отражении ψ ® 0 ( рисунок 2), близко к 180 ° . Поэтому при малых ψ прямая и отраженные волны гасят друг друга [ 5]. Происходит интерференционное перераспределение энергии , и над поверхностью земли устанавливается зона минимальных уровней ( D L пов > 0), а над ней - зона максимума D L волн > 0.

Для расчета дополнительного затухания D L пов , дБ , над землей с травяным ( снежным ) покровом определяют нижнюю и верхнюю границы интервала частот , в котором оно возможно , по формулам ( при условии h > 1 м , Н > 1 м ):

                                       (19)

Рисунок 2 - Схема распространения звука над земной поверхностью

Для частот , лежащих в этом интервале

                                     (20)

Точность такого расчета не всегда высока вследствие изменений акустических свойств травяного или снежного покрова в области частот f < 200 Гц и влияния ветра и турбулентности в области f > 200 Гц . Над жесткой поверхностью полагают D L пов = 0, если отраженный луч попадает в точку наблюдения , и D L пов = 3 дБ , если не попадает [ 5].

Анализ экспериментальных исследований на компрессорных станциях [ 3] показывает , что наибольшее затухание звука наблюдается при снежном покрытии земной поверхности . Причем затухание наиболее велико на высоких частотах (4000, 8000 Гц ).

Экспериментальные исследования не позволяют получить статически достоверные значения поправок для расчета ожидаемых уровней звукового давления , т . к . на полученные результаты оказывают значительное влияние различные природные факторы ( метеоусловия , рельеф , зеленые посадки и др .).

Достаточно хорошее согласование с экспериментальными данными [ 3] учета влияния поверхности земли на рассеяние звука дает выражение (20). Обычно его и используют при расчетах .

8.6 Влияние неоднородности воздуха и погодных условий

Поскольку воздух не является однородной средой , распространение звука в нем может быть непрямолинейным и , следовательно , измеренные уровни могут сильно отличаться от рассчитанных по приведенным выше формулам .

Скорость ветра обычно растет с высотой над поверхностью земли , так что скорость звука меняется с высотой . Скорость звука относительно поверхности слагается из скорости звука в неподвижной среде и скорости движения воздуха , поэтому звуковые волны с высотой распространяются быстрее , а против ветра - медленнее .

Рисунок 3 - Отклонение звуковых лучей : 1 - против ветра ; 2 - по ветру

В направлении по ветру ( рисунок 3) лучи направляются к земле , против ветра - отклоняются вверх , и на расстоянии в несколько сотен метров образуется область акустической тени , в которую попадает только звук , рассеянный на флуктуацию атмосферы и неровности рельефа . Уровни звука уменьшаются здесь на 20 - 30 дБ по сравнению с расчетными . Так как скорость звука пропорциональна корню из абсолютной температуры , то распространение звука зависит от наличия в атмосфере слоев воздуха с различной температурой . В неоднородной среде звук отклоняется в сторону , где скорость звука меньше [ 4], - и поэтому , если как обычно днем температура воздуха убывает при поднятии над землей , звук отклоняется вверх и вокруг источника образуется граница тени . При температурной аномалии ( ночь ) звуковые лучи преломляются в направлении земли .

Случайный характер влияния погодных явлений на распространение звука затрудняет их оценку .

В настоящее время не существует единой точки зрения на то , следует учитывать влияние погоды в среднем или ориентироваться на наиболее неблагоприятный случай . Поэтому в акустических расчетах обычно не учитывают влияния градиентов скорости ветра и температуры по высоте .

Кроме рассмотренных неоднородностей в атмосфере существуют местные , быстрые флуктуации скорости и направления ветра , температуры , плотности , влажности . Крупные неоднородности ( порывы ветра ) приводят к резким временным перепадам уровней шума до 20 дБ .

Вследствие неоднородности атмосферы оценки ожидаемых уровней шума на расстояниях более 100 м являются статистическими , причем погрешность растет с расстоянием .

Учесть погодные условия можно , используя представления о среднем за год по различным временам суток дополнительном снижении D L пог [ 4], обусловленном погодными условиями :

                                                        (21)

где r - расстояние , м .

Значение D L пог , рассчитанное по формуле (21) в натурных условиях , оказывается выше не более чем на 3 дБ . Формула выводилась из условия использования ее для расчета широкополосных производственных шумов в дБ ( А ). Можно предположить , что D L пог в определенной степени не зависят от частоты .

8.7 Дополнительное затухание звука в пространстве , покрытом древесной растительностью

Звук , распространяясь по древесному массиву , сильно рассеивается . Часть звуковой энергии теряется из - за поглощения почвой , а часть рассеивается в атмосфере .

Сведения из литературы о снижении шума лесополосами сильно отличаются . Продвижению исследований в этом направлении препятствуют существенные зависимости от вида деревьев , от плотности посадки и других факторов , а также трудности количественного определения этих зависимостей .

Для учета влияния снижения звука лесополосами при расчете уровней звукового давления обычно используют [ 4] коэффициенты , представленные в таблице 3, где  - коэффициент ослабления звука полосами зеленых насаждений на 1 м ширины лесопосадки .

Таблица 3 - Коэффициент ослабления звука лесополосами

Вид лесопосадки

, дБА/м

Для декоративных лесополос с густой крупной листвой

0,08

Для плотных лесополос

0,25

Для специальных шумозащитных лесополос с плотным смыканием крон деревьев

0,4

В Руководстве [ 5] предлагается в качестве среднего значения для различных лесополос  = 0,08 дБА / м .

При расчете в октавных полосах частот [ 5] следует использовать коэффициент , который определяется по формуле

                                                                  (22)

Вычисление поправок , учитывающих влияние зеленых насаждений , необходимо проводить по формуле (23)

D L зел = βзел × r                                                                            (23)

По данным работы [ 5], расширение лесополос сверх 25 м малоэффективно .

8.8 Определение уровней звука и уровней звукового давления при распространении шума от нескольких источников

Учесть влияние большого количества источников можно следующим образом .

Сначала необходимо определить уровни звукового давления приходящих звуковых волн в данную точку пространства от каждого источника . После этого уровень звукового давления суммарного звука определяют по формуле (24)

                                                             (24)

где n - общее число независимых слагаемых уровней , каковыми могут быть спектральные составляющие звука , создаваемого одним источником , и уровни звукового давления от разных источников .

Этой формулой можно пользоваться также при определении суммарного уровня звуковой мощности , излучаемой несколькими источниками .

Вместо расчетов по формуле (24) можно пользоваться таблицей 4.

Таблица 4 - Таблица сложения уровней звуковой мощности или звукового давления

Разность двух складываемых уровней , дБ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15

20

Добавка к более высокому уровню , дБ

3

2,5

2

1,8

1,5

1,2

1

0,8

0,6

0,5

0,4

0,2

0

9 Алгоритм расчета ожидаемых уровней звукового давления от КС

9.1. Октавные уровни звукового давления L ( дБ ) в расчетных точках следует определять по формуле :

L = Lp + 10 × l g Ф - 10 × lg Ω - 20 × l gr - βα × r / 1000 + D L ОТР - D LC , (25)

где L р - октавный или октавный эквивалентный уровень звуковой мощности источника шума , дБ ;

Ф - фактор направленности источника шума для направления на расчетную точку , безразмерный ; для ненаправленного источника шума Ф = 1; при оценке шума , создаваемого источником с неизвестным Ф , его следует считать ненаправленным ;

Ω - пространственный угол ( в стерадианах ), в который излучается шум ; для источника шума в пространство Ω = 4 π ; на поверхности территории или ограждающих конструкций зданий и сооружений Ω = 2 π .

Источник шума , находящийся над поверхностью территории или на ограждающих конструкциях зданий и сооружений ( рисунок 2), следует считать расположенным в пространстве при выполнении условия

Ниш > 0,5 r 1 ,

где Ниш - высота источника шума над поверхностью территории ;

r 1 - расстояние от источника шума до расчетной точки .

Численные значения величины 10 lg Ω составляют 8, 11 дБ при Ω , равных , соответственно , 2 π , 4 π ;

r - расстояние ( м ) от акустического центра источника шума до расчетной точки ; за акустический центр источника шума , расположенного на поверхности , принимается проекция его геометрического центра на поверхность ; у источника в пространстве акустический и геометрический центры совпадают ;

βα - коэффициент поглощения звука в воздухе дБ / км , принимаемый по таблице 3; при r £ 50 м поглощение звука в воздухе не учитывается ;

D L отр = 3 n , дБ - повышение уровня звукового давления вследствие отражений звука от больших поверхностей ( земля , стена , угол двух стен ), расположенных на расстоянии r от расчетной точки , не превышающем 0,1 r ; n - число отражающих поверхностей ( n £ 3); поверхность земли не включается в число n , если отражение от нее уже учтено в значении пространственного угла Ω ;

D L с - дополнительное снижение уровня звукового давления элементами окружающей среды

D Lc = D L экр + D L пов + β зел × l + D L пог ,                                        (26)

где D L экр - снижение уровня звукового давления экранами , расположенными между источником шума и расчетной точкой , определяемое согласно п . 9.3;

D L пов - снижение уровня звукового давления поверхностью земли , определяемое согласно п . 8.4;

β зел - коэффициент ослабления звука полосой лесонасаждений , дБ / м , определяемый по формуле ( 23);

l - ширина лесополосы , м .

D L пог - снижение уровня звукового давления , обусловленное погодными условиями .

9.2 При ориентировочных расчетах уровни звука LA , дБА , в расчетных точках допускается определять по формуле

LA = LPA - 10 × lg Ω - 20 × lgr - D Ar + D L отр - D LCA                       (27)

где LPA - корректированный или эквивалентный корректированный уровень звуковой мощности источника шума , дБА ;

r , D L отр , Ω - то же , что в формуле ( 25);

D Ar - поправка на поглощение звука в воздухе , принимаемая по рисунку 4, в зависимости от разности , и учитывающая зависимость звукопоглощения от спектра шума :

 - общий уровень звуковой мощности источника шума , дБ .

                                    (28)

где  - снижение уровня звука элементами окружающей среды , где все величины те же , что в формуле (26), но относятся к уровням звука и определяются по формулам (31), (32).

9.3 Снижение уровня звукового давления экраном ( здание , стена , насыпь ), расположенным между источником шума и расчетной точкой D L экр 1, 2, 3, дБ , на каждом из путей следует определять по формуле

                       (29)

где f - среднегеометрическая частота октавной полосы ( Гц ) и δ i = а i + b i - di ;

а i + b i - длина кратчайшего пути от источника шума до расчетной точки , проходящего через i - ю кромку экрана , м ;

d i - кратчайшее расстояние между источником шума и расчетной точкой , м .

Рисунок 4 - График для определения поправки , учитывающей поглощение звука в воздухе

Результирующее снижение уровня звукового давления D L экр ( дБ ) следует определять по формуле

                                                (30)

Для источника больших размеров по сравнению с расстоянием до экрана за расстояние а i + b i следует принимать длину кратчайшего пути от расчетной точки до поверхности источника шума , проходящего через верхнюю кромку экрана , а за d i - кратчайшее расстояние от расчетной точки до источников шума , ближайших к кромкам экрана .

При ориентировочных расчетах снижение уровня звука экранами D L экр , дБ , допускается определять по формуле (31), в которой величины снижений уровней звука D L на каждом из путей следует определять по формуле

                                                         (31)

где  - поправка , значения которой приведены на рисунке 5, в зависимости от D L - A = L Рлин - LPA , дБА .

9.4 При совместном ослаблении шума экраном и поверхностью с травяным или снежным покровом действия этих двух факторов взаимосвязаны и величину D L экр + D L пов в формуле (26) следует заменить на D L экр+пов , которая вычисляется по нижеизложенному правилу .

Для каждого из участков а i , b i определяют D L пов по п . 8.4. Затем D L пов i . на пути а i + bi , равную ( ) складывают арифметически с D L экр i , определенным по формуле (29). В заключение полученные снижения уровней шума на каждом из трех путей суммируют логарифмически по формуле (30).

Если при проектировании экрана не учитывалось уже имеющееся затухание D L пов , то реальное снижение шума построенным экраном может оказаться на 4 - 5 дБ ниже ожидаемого , а в некоторых случаях шум может даже возрасти .

Рисунок 5 - График для определения поправки , учитывающей снижение уровня звука экраном

9.5 При распространении звука над поверхностью земли дополнительное снижение уровня D L пов , дБ , определяется в соответствии с п . 8.3 .

При ориентировочных расчетах снижение уровня звука над поверхностью , поросшей травой или покрытой снегом , , дБА , допускается определять по формуле

          (32)

9.6 Дополнительное снижение шума , обусловленное погодными условиями , определяется по формуле ( 21).

Снижение шума при распространении его сквозь плотную полосу лесонасаждений с деревьями высотой не менее 5 м , с заполнением полкронового пространства кустарником , оценивают при помощи формулы ( 23) для ширины полосы l не более 100 м . При ширине полосы , превышающей 100 м , снижение шума принимается постоянным , соответствующим l = 100 м .

Библиография

[1] Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах , в помещениях жилых , общественных зданий и на территории жилой застройки .

[2] Санитарно - эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно - защитные зоны и санитарная классификация предприятий , сооружений и иных объектов .

[3] Терехов А . Л . Исследования и снижение шума на компрессорных станциях . - М : ООО «ИРЦ Газпром» , 2002.

[4] Справочник по технической акустике / Под ред . М . Хекла и Х . А . Мюллера . - Л .: Судостроение , 1980.

[5] Борьба с шумом на производстве . Справочник . / Под ред . Е . Я . Юдина . - М .: Машиностроитель , 1985.

Похожие документы