声学模拟预测在某电厂噪声源检测分析中的应用实践

刘小春

摘 要 中大型火电厂具有噪声源多、声源特性复杂等特点，要科学准确的分析出噪声源的辐射情况，具有一定的难度，而若不加分析或分析不准则会导致盲目治理。本文以某火电厂为例，委托专业资质单位，对全厂设备设施进行现场专业噪声检测，搭建声学模型，模拟预测噪声源辐射状态，筛选分析出对厂内职业危险场所和场外敏感点有超标贡献的噪声源分布，并进行贡献量排序，为后续制定噪声控制方案、消除噪声对职业危害的影响奠定依据。本文应用的技术方法，可为此类工业场所的噪声检测与分析工作提供参考和借鉴。

关键词 电厂；声学；模拟预测；检测分析

中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0208-02

随着我国经济快速平稳发展与环保意识的提高，工业企业环境噪声问题也越来越突出。近年来，工业企业噪声污染问题引起的厂内职业危险和厂外敏感点影响受到关注，随之而来的噪声检测分析与噪声控制问题也日益增多。但是，像火电厂这样的工业场所引起的噪声污染问题与其他噪声污染问题的不同之处主要有：噪声源数量及种类繁多、声源空间情况复杂、环境影响因素多样等。因此，此类项目在声场分析、辐射衰减、声源贡献、降噪设计等方面具有一定的难度，依靠简单的手工声学计算分析与常规项目经验辅助，已经满足不了此类大型项目的技术支撑，需要采取计算机声学模拟软件来进行有针对性地声学模拟

分析。

1 现场噪声检测范围

1）厂外敏感点处布置了9个具有代表性的测点，检测结果是9个测点均超出《声环境质量标准》（GB3096-2008）2类标准夜间限值要求（环保要求按照2类标准治理），最高超13.8dB，最低超0.6dB，平均超10dB。

2）根据此厂3台200MW火电机组特性，厂区检测的主要噪声源设备设施包括：汽机房、锅炉房、送/引风机、冷却塔、电除尘、变压器、空压机房、脱硫岛、输煤系统、灰库等，共计实测40处声源设备247个（处）声源点，声源噪声在65dB～87dB

之间。

2 声学模型搭建

2.1 声学模拟软件介绍

电厂声源众多，传播途径复杂，计算时需考虑每个声源的噪声特点、围护结构、传播路径、影响区域等因素。为了更准确精准的分析和量化各声源对噪声敏感点的影响，我们在本项目中采用声学软件SoundPLAN进行模拟分析计算所有噪声源的影响状态。该软件采用的是几何声学模拟分析法中的声线追踪法和镜像虚声源法，软件中室外声场的模拟基于国际标准ISO9613-1①和ISO9613-2②，我国已将此标准等效为国家标准，即GB/T17247.1-2000和GB/T17247.2-1998。该软件不仅对室外声场可以进行模拟计算，而且它的专家系统可以给出每个噪声源对每一个噪声敏感点的具体贡献值，因此可以给出每个声源的优化控制目标值作为治理

依据。

2.2 计算原理

每一张噪声地图的计算都是由单个点的计算所组成，对于单个接收点来说计算过程是非常重要的。所有源强在计算中都是独立的，所有源强的贡献值采用以下公式叠加得出单个接收点的

结果：

每一个声源贡献值：Li=LW-C1-C2-……Cn

Li：接收点的声压级。

LW：声功率。

C1-C2-……Cn：不同传播方向的系数。

2.3 声学模拟对地形的考虑

此电厂位于山谷低洼处，各设备布置位置不在一个水平面上，也就是说“声在低处，听在高处”的情况较为普遍，对电厂的噪声辐射非常不利，以往投入不少资金进行治理但是是局部的、不系统的，效果不理想。地形的起伏变化与室外声场计算有着很大的关系，建模时需要先将真实的地形特征输入模型中；根据现场测试及现有资料将建筑物及各类屏障在空间定位，准确输入建筑物的几何参数、气象条件、地面衰减、建筑物外表面及声屏障的反射系数等计算噪声衰减时所需的必要因素，确定环境敏感点的位置及高度，设定声场计算的范围及高度，建立工业污染源实际的三维几何模型。

2.4 模型搭建结果

为确保准确性，建模时将上述247个（处）噪声源细分为1 467个，使用软件分析了每个声源对敏感点的贡献值，并对照声源设备进行贡献大小的统计排序，能够很清晰的看到声源设备的分布及噪声影响大小。分析结果中包含了建筑物、设备的屏障作用和反射作用，气象条件，地形、地势和地面的

影响。

2.5 声源的量化方法

SoundPLAN软件中声源的类型有4种，分别是点声源、线声源、面声源及声源建筑。露天布置的尺寸较小的声源一般可考虑成点声源，例如除尘风机的风口等；输送带及输送管道等尺寸较长的声源应建为线声源；对于面积较大且位置较高的声源一般建成面声源，例如冷却塔等；声源建筑是可以很方便的在建筑外立面及顶面建立点、线、面声源的特殊建筑，最适用于模拟建筑维护结构的门、窗、孔洞等的漏声，如主厂房，各类泵房等；大型风机（送风机、引风机）相连接的巨大风管建成声源建筑。

声源的输入对于预测结果有着至关重要的作用。所以无论是在现场测试还是仅靠工艺流程图和设备参数表分析，都要仔細辨别，判断声源的各发生部位及类型，将复杂声源拆分或简化成多个声源分别进行测试和声功率的估算。

声压是指声波通过媒质时，由于振动所产生的压强改变量，表示声压大小的指标称为声压级，声压级是被测声源辐射声压平方的时间均值与基准声压平方之比取以10为底的对数再乘以20，通常可以用仪器直接

测量。

声功率指声源在单位时间内向外辐射的声能，能够真实反应声音的能量。

声功率级（dB）

声源声功率级的确定是软件分析中非常重要的一个环节，直接影响着分析结果。可由现场实测A声级反算得出：endprint

（dB）

式中S为包络面面积。计算时，根据声源的位置、特性及测试距离不同，包络面的面积也不同，需将现场实测声源按上述划分为点声源、线声源、面声源及声源建筑后分别计算声源声功

率级。

3 模拟预测与声源贡献量分析

3.1 模型的量化校准

为使模型搭建比较准确，本该在敏感点处布置更多测点，由于现场实际情况比较特殊，部分敏感点噪声值不便于采集。因而根据采集的实测噪声值，从中摘选出上述9个有代表性的测点。模型搭建后，在模型中输入噪声参数，声源模型的噪声传播到同一测点后导出其预测值，通过比对预测值和实测值来校核模型搭建准确性和声源特性的合理性。经过校核，厂界外9个测点的实测值与预测值差值平均值在1dB以内，最大差值小于3dB，说明模型搭建科学合理，模拟结果比较

准确。

3.2 模拟预测结果

考虑到电厂附近敏感点民宅的高度主要为一到三层的房子，声学预测将结合一层住宅和三层住宅的高度进行模拟。噪声地图对于一层敏感点住宅相当于离地1.5m高，对于三层住宅相当于敏感点离地4.5m高。根据声学模型预测分析，计算得出了厂界外敏感点的噪声超标情况，厂界外选取的10个敏感点有9个点超标，最高超18.2dB、最低超7.3dB，平均超12dB。

根据检测及分析结果，无论是选取的厂界外9个实测点（敏感点），还是经厂内声源实测值建立声学模型计算得出的10个厂界外预测点，均不同程度存在噪声超标情况，且多数超标10dB以上，检测分析数据吻合，结果真实、准确。

3.3 对职业健康危害控制的实用意义

通过此模型预测各声源点噪声的贡献大小，为后续治理方案的可行性及科学性提供充分依据。根据声音产生及传播特性，目前具有较为成熟的噪声治理有3种途径：控制噪声源、传播途径上降低噪声和噪声接受点防护。就该厂界噪声治理而言，前两种途径可行，即一是從声源进行治理，主要是对发声设备采取减振降噪，或降低设备在运行过程中产生的电磁、机械噪声；二是在噪声传播过程途径上采取“吸、隔、消”等技术措施，切断或降低声源传播途径，是目前主要采取的降噪治理措施。通过上述两项途径中的加装隔音墙、隔音门窗、消声器、封堵、包扎、使用阻尼弹簧隔振器等具体措施进行治理，治理后主要声源设备噪声能降低25dB左右，在噪声达标的同时，因设备本身产生的噪声大幅降低，设备周边的噪声对工作人员的影响大幅减少，工作人员在从事职业的过程当中，免于噪声对身体各方面的影响和危害，大大改善劳动作业环境，消除噪声职业

危害。

4 结论

本文以某火电厂为例，将声学模拟预测在噪声源检测分析中的应用进行阐述。实践证明，科学地引用声学模拟软件，可以最大程度的模拟大型工业复杂噪声声场，将实际声环境转化成数学模型进行计算，直观、准确，计算效率高，为此类大型工业场所噪声分析和系统性的综合治理提供强有力的技术

支撑。

注释

①IS09613-1.声学户外声传播衰减第l部分：大气声吸收的计算方法[S].

②IS09613-2.声学户外声传播衰减第2部分：一般计算方法[S].endprint