高含硫天然气净化车间设备噪声频谱分析1

2015-07-05 16:39李淑华
中国卫生产业 2015年6期
关键词:声级频段频谱

李淑华

河南濮阳市中原油田疾病预防控制中心 475001

高含硫天然气净化车间设备噪声频谱分析1

李淑华

河南濮阳市中原油田疾病预防控制中心 475001

目的了解天然气净化车间设备噪声污染特性。方法对两车间5套联合装置设备噪声和频谱对比分析。结果47台(39.17%)设备噪声超过85dB(A),Claus风机噪声均值和峰值均最高;不同种、不同联合、不同车间设备在各频段出现峰值台数差异有统计学意义(<0.01); 87.23%(41/47)设备噪声高于频谱峰值,12.77%(6/47)低于频谱峰值。结论噪声治理首选Claus风机;倍频程不足以描述该噪声频谱峰值和宽度,建议日后频谱分析采用1/2或1/3倍频程。

噪声;倍频程;频谱分析;高频噪声;频谱曲线;中心频率

表1 各种设备在各频段呈现噪声峰值的台数比较

工作场所噪声监测通常采用A声级和倍频程频谱分析,受A计权网络特性的限制, A声级并不能全面反映噪声的特性,尤其对于呈宽频特性的噪声,通过频谱分析,可以得出很多A声级所无法反映的结论[1]。所谓频谱分析,就是使用噪声频谱监测仪器,监测从 16Hz~16kHz的各频段的声级值,描绘出噪声频谱曲线,并以此进行分析的方法[2]。本文要探讨的生产性噪声来自高含硫天然气净化处理过程,该过程由多种设备联合成为生产线,工艺流程复杂,各设备噪声因受周围众多声源的影响也变得非常复杂,工人通过巡检方式接触噪声,准确测量与正确评价如同文献报道[3]一样,是个类似的难题。通过对正常生产的5套天然气净化联合装置中多种设备噪声的测量结果、频谱数据进行分析,阐明其污染特征,为日后分析评价该工作场所噪声特性和污染状况、引导劳动者识别重点防护位置并进行有效的个体防护、也为有效地进行噪声治理提供科学依据。

表2 各联合噪声>85 dB(A)的设备在各频段表现出峰值的台数比较

表3 两车间在各频段出现噪声峰值的设备数统计分析表

1 对象与方法

1.1 对象选取某净化车间正常生产的五套联合装置中12种120台设备噪声强度和频谱作为研究对象。

1.2 方法

1.2.1 现场调查 通过现场职业卫生学调查和预检测结果发现,各种设备噪声均为连续性噪声;各设备周围声场分布均匀、测量范围内A声级差别均<3dB(A),属于稳态噪声。

1.2.2 噪声测定方法 使用经过校准的HS6288B型噪声频谱分析仪,根据《工作场所物理因素测量第8部分:噪声》(GBZ/ T189.8-2007)要求,选用A声级对工人巡检停留的设备周围噪声强度进行定点测量,每个点测量3次,取平均值。定点测量时间较短、不连续、不全面,但操作简便,对于位置相对固定的工作有其优势[4]。

1.2.3频谱分析 对噪声强度超过85dB(A)的设备,使用倍频程测量从31.5~8kHz各频段的声压级,描绘出噪声频谱曲线,然后进行对比分析。

1.2.4 统计方法利用Excel汇总数据,运用其统计函数进行计数资料χ2检验、计量资料t检验和可信区间估计;t检验根据求得t值然后根据自由度、对照t临界值表查P值,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

共检测两个车间、五套联合装置、12种120台设备,设置检测点120个,所测设备周围噪声强度在73.1~106.2dB(A)之间,平均84.3±7.60dB(A),47台(39.17%)设备超过85dB(A)。其中10台(8.33%)超过100dB(A),全部为Claus风机;12台(10.00%)超过95dB(A),包括10台Claus风机+2台再生塔底贫胺液泵;17台(14.17%)超过90dB(A),包括10台Claus风机+3台再生塔底贫胺液泵+1台急冷水泵+1台Claus炉+2台半富胺液泵。

2.1 各种设备噪声强度及频谱分析 表1所示,每种设备各10台,各种设备超过85dB(A)的台数差异有统计学意义(P<0.01)。不同种设备在各频段出现峰值的台数差异有统计学意义(P<0.01)。>85dB(A)的设备中, 87.23%(41/47)的设备平均噪声强度高于频谱峰值,12.77%(6/47)的低于频谱峰值。设备噪声强度小于85dB(A)者,不做频谱分析。

2.1.1 Claus风机平均噪声强度和频谱峰值均是最高,分别是102.6和104.4dB(A),10条频谱曲线走势基本一致,说明10台该种设备运转步调一致。 2kHz以下能量衰减较快, 2~8kHz能量衰减徐缓,以高频噪声为主 (见图1) 。

2.1.2 再生塔底贫胺液泵平均噪声强度和频谱峰值排第二位,分别是89.5和93.1dB(A),162与142频谱曲线走势与其它6台偏离,说明此2台设备存在非正常运转的可能。250Hz以下能量衰减幅度较大,0.5~8kHz能量衰减缓慢,以中高频噪声为主(见图2)。

“-”表示噪声强度小于85dB(A),不做频谱分析

2.1.3 半富胺液泵平均噪声强度和频谱峰值分别是86.7和90.2dB(A),162频谱曲线走势与其它5台偏离较远,说明此台设备存在非正常运转的可能。500Hz以下能量衰减幅度较大,1~8kHz能量波动近似平台,以高频噪声为主(见图3)。

2.1.4 急冷水泵平均噪声强度和频谱峰值分别是88.9和90.7dB(A),142频谱曲线走势与其它9条偏离较远,说明此台设备存在非正常运转的可能。500Hz以下能量衰减幅度较大,0.5~8kHz能量变化接近平台,以中高频噪声为主(见图4)。

2.1.5 Claus炉平均噪声强度和频谱峰值分别是86.3和93.5dB(A), 141与161频谱曲线走势与其它6台偏离较远,说明此2台存在非正常运转的可能。2kHz以下能量衰减幅度较大,2~8kHz能量衰减平缓,以高频噪声为主(见图5)。

2.1.6 胺液再生塔回流泵平均噪声强度和频谱峰值分别是84.5和83.1dB(A),10台中162、141和131噪声超过85 dB(A),且频谱曲线走势相似,说明此3台设备与其它7台运转步调不一致。125Hz以下能量衰减幅度较大,0.125~8kHz能量波动近似平台,低、中、高频噪声同时存在(见图6)。

2.1.7 尾气风机平均噪声强度和频谱峰值分别是83.4和80.1dB(A),10台中仅有141与161两台该种设备噪声超过85dB(A) ,且2条频谱曲线走势相似,说明此2台设备与其它8台运转步调不一致。500Hz以下能量衰减幅度较大,0.5~8kHz能量衰减平缓,以中高频噪声为主(见图7)。

2.2各联合噪声强度及频谱分析 三联合平均噪声强度最高,一联合稍次,各联合超过85 dB(A)的检测点数差异无统计学意义(P>0.05),各联合设备在各频段呈现峰值的台数差异有统计学意义(P<0.01)(见表2)。

2.3 两车间设备噪声强度和频谱分析 超过85dB(A)的点数,一车间为25(34.72%),二车间为22(45.83%),两车间差异无统计学意义(χ2=1.49,P>0.05);两车间噪声平均值差异无统计学意义(t<t0.05,P>0.05);两车间在各频段出现峰值的设备数差异有统计学意义(χ2=18.17, P<0.01)。(见表3)。

3 讨论

所谓计权声级,就是对不同频率的声压级经某一特定的加权修正后,再叠加计算而得到噪声的总声压级[5]。A计权网络模拟人耳对40方纯音的响应特点,对低频段(小于50Hz)有大幅度的衰减,对高频不衰减,这与人耳对高频敏感,对低频不敏感的感音特性相似[6]本文试图通过使用倍频程分析弥补A声级描述该厂各联合装置设备噪声特性存在的不足。

通过频谱分析显示,31.5Hz~8kHz各频段都有强度不等的能量分布,表明该工作场所噪声是由从低频到高频的无数频率合成,充分表现出低、中、高频率同时存在的宽带频谱特征。总体来看,0.5Hz以下声音能量衰减幅度较大, 2~8KHz衰减平缓, 8kHz以上频段可能还存在相当高能量未被检测到,频谱峰值或低谷有可能在倍频程中心频率之外的其它频段,因此使用倍频程仍不足以详尽描述该工作场所频谱峰值和宽度。在噪声测量中,1/3倍频程是最常用的划分[7],建议日后噪声监测考虑采用1/2或1/3倍频程拓宽频带进行更为精细、更为宽阔的频谱分析,以便详尽阐明该作业场所的噪声全貌。

被测的五套联合装置分别属于两个车间,每套联合工艺流程相同、各种设备布局一致,一车间平均噪声强度高于二车间,差异无统计学意义(t<t0.05,P>0.05),但在各频段出现噪声峰值的设备数差异有统计学意义(χ2=18.17, P<0.01),且二车间设备噪声的频谱曲线走势总是与一车间的偏离较远,可能与两车间同种设备来自不同生产厂家涉及技术原因、一车间先于二车间组建和投产、设备受化学物质腐蚀、机械磨损程度不同等导致的非正常运转有关,建议通过加强日常维修、维护与保养来降低噪声强度,采取综合性措施来预防噪声危害仍为首选。

[1] 王如洁,刘坤.通过频谱分析了解冷却塔噪声污染特性[J].北方环境.2013,25(6):92-95.

[2] 曾亚光,万宇鹏.住宅低频噪声分析及现场测试方法研究[J].声学技术.2010,29(4):395-400.

[3] GOLEY S G,SONG W J,KIM J R. Kurtosis corrected sound pressure level as a noise metric for risk assessment of occupational noises[J]. J Acoust Soc Am,2011,129(3):1475-1481.

[4] 王树林,陶李元,邢永华,等.青海某水泥厂噪声个体采样与定点采样结果对比分析[J].中国职业医学,2011,38(6):518-520.

[5] 马大猷. 噪声振动与控制工程手册[M]. 机械工业出版社.2002.

[6] 金泰廙,孙贵范.职业卫生与职业医学[M].第6版.北京:人民卫生出版社,2007:228.

[7] 张登攀,高志强.噪声1/3倍频程计权声级算法 [J].河南理工大学学报,2013,32(6):709-712.

High sulfur gas purification workshop equipment noise spectrum analysis

LI Shu-hua
Zhongyuan Oilfield Center for Disease Control and Prevention,Puyang city,Henan province , (457001) ,China

ObjectiveUnderstanding of natural gas purification workshop equipment noise pollution characteristics.Methods5 sets of two workshop joint devices and noise spectrum analysis.Results47 (39.17%) of the equipment noise more than 85 db (A), Claus fan noise mean and peak are the highest;Different species, different joint and workshop equipment in each spectrum peak number difference was statistically significant( χ2=30.84,χ2=26.28,χ2=18.17,<0.01);Noise spectrum peak above 87.23% (41/47) equipment, 12.77% (6/47) below the spectrum peak.ConclusionNoise control preferred Claus fan; Octave and width is not enough to describe the noise spectrum peak, suggest using 1/2 or 1/3 octave spectrum analysis in the future.

noise; octave;spectrum analysis; the high frequency noise;spectrum curve; center frequency

R19[文献表示码]A

1672-5654(2015)2(C)-0000-00

李淑华(1966-),女,汉族,河南西华人,本科学历,主治医师,研究方向:职业卫生和职业健康监护;E-mail:zyytyqs@126.com。

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