抽水蓄能电站噪声分析与护听器防护效果评价

窦丹丹，巩泉泉，张国英，王 坤，崔福兴

（1.山东电力研究院，山东 济南 250003；2.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003）

0 引言

近年来，新能源和可再生资源的发展越来越迅速，抽水蓄能电站因其可靠性、经济性、调频调相等优点，建设明显加快。抽水蓄能电站具有机组水头高、容量大，转速快、工况转换频繁、运行区域跨度大、水力动态特性复杂等特点，导致抽水蓄能电站运行时产生的噪声较大［1］。GB/Z 2.2—2007《工作场所有害因素职业接触限值第2 部分物理因素》中规定个体接触的噪声限值为8 h 85 dB［2］。噪声不但能引起耳聋，还对神经系统和心血管系统有一定健康影响，严重影响作业人员的工作和生活。噪声对人体的危害与噪声的强度和接触时间有关，强度越大危害越大，接触时间越长对人体危害也越大。作业人员长期工作在这种高噪声的环境中，必须采取有效的防护措施。企业从声源降噪（水轮机改造等）不仅成本过高且受环境、技术限制可能难以实现，因此配备个人使用的职业病防护用品成为关键措施［3］。因防噪耳塞成本低廉、使用方便，目前作业人员常佩戴耳塞，但在多大的噪声下作业可单独使用耳塞，或需要耳塞和耳罩共同使用尚不明确。护听器防护效果不够，起不到保护作用，影响听力健康；但戴上护听器后什么声音都听不到是防护过度，过度降噪屏蔽掉过多有用的声音，如报警器和设备运转的声音。佩戴不适降低佩戴护听器的意愿，最终影响实际防护效果。合适的护听器是佩戴后既可以保护听力，又可以保留必要的沟通。为指导作业人员合理有效地进行噪声防护，须针对抽水蓄能电站产生噪声的特点研究护听器防护效果。

目前，有报道抽水蓄能电站多种工作场所或检测地点的噪声及频谱分析，但少有对抽水蓄能电站高噪声场所护听器的评价效果以及耳塞和耳罩联合作用的研究报道［4-5］。对防噪耳塞和耳罩联合使用时，声衰减性能按二者中较高的声衰减值增加5 dB［6］，但相同高的降噪值的护听器和其余不同的护听器联合佩戴时，总的降噪效果肯定是不一样的，所以直接加5dB的说法值得商榷。

对抽水蓄能电站作业场所中产生的噪声进行了频谱分析，并对耳塞和耳罩单独和联合佩戴在不同频段的插入损失进行了检测，评价选用的护听器的防护效果，以期有效保护劳动者听力健康。

1 抽水蓄能电站噪声检测及频谱分析

对某抽水蓄能电站在不同工况、不同场所的噪声进行了现场测量。仪器设备为B&K2250 精密积分声级计，仪器每年经过计量科学研究院检定，每次使用前校准。测试期间各机组运行正常。经检测，发电工况、抽水工况下各机组运行工作场所噪声检测结果分别如表1、表2所示。

表1 发电工况下1号、2号、3号机组运行工作场所噪声检测结果

表1（续）

表2 抽水工况下1号、2号、3号机组运行工作场所噪声检测结果

表2（续）

通过表1和表2可知，发电工况下1号、2号、3号机组运行，等效声级超过85 dB 的作业场所为发电机外、发电机隔声罩内、风洞室外、水车室内等24 个检测点。抽水工况下1 号、2 号、3 号机组运行工作场所噪声超过85 dB 的为发电机外、风洞室外、水车室内、空压机房（运行）等18 个检测点。水轮机运行时水车室内噪声在95.6～104 dB 之间，整体偏高，抽水工况相较于发电工况噪声稍大些，主要原因是机组运行水轮机运转产生的振动和噪声。对不同工况下超过85 dB 的作业场所的噪声进行频谱分析，结果分别如图1、图2所示。

图1 发电工况下24种作业场所噪声的频谱

图2 抽水工况下18种作业场所噪声的频谱

噪声对作业人员的危害大小，除了与声压级相关，也与其频谱密切相关。通过对抽水蓄能电站产生的噪声的频谱分析，发现声压级在100 Hz 到315 Hz最高，随着频率增加而降低，呈现中低频噪声特点。中低频噪声，穿透力强、传输距离远，长期接触除影响听力外，还会导致注意力低下，也有报道称会影响心血管及内分泌系统，防治困难［7-9］。

2 抽水蓄能电站配备的护听器声衰减效果检测

该抽水蓄能电站为接触噪声作业人员配备的护听器包括两种耳塞和两种耳罩，具体型号如表3所示。

表3 该抽水蓄能电站给作业人员配备的护听器类型

本次实验在混响室里，利用B&K 人工头模拟器4128C 检测表3 中的4 种护听器的插入损失［10-11］。具体步骤为：

1）测量人工头模拟器没有佩戴护听器时模拟耳接收到的声压级。

2）将耳塞按佩戴要求放置在人工头右耳模拟器（4158）、左耳模拟器（4159）耳道内，等待约30 s 后，保证耳塞恢复到标准状态。耳罩直接佩戴在模拟耳耳廓周边，保证耳罩中心与传声器端面中心相对。耳塞耳罩同时佩戴时，先将耳塞按使用要求放置用模拟耳耳道内，30 s 恢复后，再将耳罩佩戴至模拟耳上，保证将耳廓完全封闭。

3）通过外置扬声器播放噪声源，再次测量人工头佩戴护听器时的声压级；同一护听器重复测定三次，取平均值计算插入损失。

通过实验测试，获得耳塞、耳罩单独和联合佩戴在不同频段下的声压级，分别如图3—图5所示。

图3 两种耳塞在不同频段的声压级

图4 两种耳罩在不同频段的声压级

图5 耳罩和耳罩同时佩戴时在不同频段的声压级

通过对护听器佩戴后接受到的声压级进行分析，可以得出2号耳塞比1号耳塞降噪效果好，泡棉子弹头型的防噪耳塞降噪效果较好。耳塞的形状、材质不同，降噪性能也不尽相同［12-13］。所选耳罩在250 Hz 以下声衰减效果不明显，总体的降噪效果也低于所选两种耳塞。同时佩戴两种护听器降噪效果明显。

插入损失是相同声源下，未佩戴护听器和佩戴护听器两种情况下接收到声压级的差值，其大小反映护听器的降噪效果。检测4 种护听器的插入损失，结果如图6所示。

图6 不同护听器在不同频段的插入损失

总体来看，这4 种护听器插入损失的曲线是呈现左低右高的趋势，均对1 000～8 000 Hz的高频噪声衰减明显，单独佩戴耳塞或耳罩还是联合佩戴均对高频噪声防护明显，对中低频噪声的防护效果差一些，这也与以往谢连科等的研究结果相似［14-15］。在40～200 Hz 和3 150～16 000 Hz，两种耳塞的降噪效果要优于两种耳罩。1 号耳罩插入损失最小，2 号耳塞和2 号耳罩联合作用降噪效果最大。在低频段，耳塞的防护效果要大于耳罩，最大能相差近30 dB。在300～2 000 Hz，耳塞和耳罩降噪效果差别不大，到5 000 Hz 附近，仍是耳塞降噪效果明显，总体来说，还是耳塞降噪效果优于耳罩。

3 抽水蓄能电站护听器防护效果评价

对抽水蓄能电站现场噪声检测，发现抽水工况时2 号水车室内噪声最大，为104.9 dB。选定该点的噪声频谱与4 种护听器的插入损失在不同频段下相减，得到抽水工况时2 号水车室内佩戴不同护听器效果，如图7所示。

图7 抽水工况时2号水车室内佩戴不同护听器效果

总声压级的计算公式为

根据式（1）计算得出抽水蓄能电站2 号水车室内佩戴护听器后接收到的声压级，如表4所示。

表4 抽水蓄能电站2号水车室内佩戴护听器后接收到的声压级单位：dB

GB/T 23466—2009《护听器的选择指南》中规定，作业人员佩戴护听器后声压级在75～80 dB 时保护效果较好，低于70 dB 为保护过度，大于80 dB 为保护不足［16］。由表4 可知，在2 号水车室内只有同时佩戴2 号耳塞和2 号耳罩人耳接收到的声压级为78 dB，保护效果较好，同时佩戴2 号耳塞和1 号耳罩时声压级为80.7 dB，保护效果次之。另外，耳塞耳罩联合佩戴时的声压级较单独佩戴声衰减大的1 号耳塞、2 号耳塞后接收到的声压级分别相差4.8 dB、8.5 dB、4.2 dB、6.9 dB，这与防噪耳塞和耳罩联合使用时在高的降噪值上加5 dB的常规说法有出入，说明不同耳塞和耳罩同时佩戴的效果需要具体检测分析。但是上述标准也只是按照总的声压级来计算评判，未考虑不同频率的影响。因此，建议企业给员工配备专门防护低频噪声的护听器，能达到较好的防护效果［17-19］。

4 结语

抽水蓄能电站中作业场所产生的噪声较高，多为中低频噪声。为作业人员配备的护听器均是对高频噪声降噪明显，在噪声最高的工作场所需要耳塞耳罩联合佩戴才能达到防护要求。本文旨在为高噪声作业场所作业人员听力防护提供依据，能指导电站为接触噪声的劳动者配备合适的护听器。下一步，将继续检测更多护听器插入损失基础数据、研制针对抽水蓄能电站中低频噪声特点的护听器来保护作业人员听力健康。