高噪声工作场所的隔音降噪实践

吴玉辉，晁春晖，陶 征

（北京真空电子技术研究所，北京 100015）

噪声污染与工业发展是一对辩证关系，很多工业设备在生产运行时是一个综合噪声源。振动台在机械电子领域有广泛应用，其试验时的动圈转动噪声和试件运动挤压空气产生的噪声都不可避免，A 声级通常超过90 dB，会干扰和降低操作人员的工作效率。此种情况下，在配戴隔音耳罩、耳塞等护听器外，对噪声传播途径进行控制是常用办法。

以下通过一个电磁式振动台测试间的噪音治理项目，探讨如何在计算与分析基础上，找出隔声加吸声的综合噪声治理方案，以便合理经济地解决类似工业场所的噪音污染问题。

1 调查噪声污染情况

1.1 振动台与测试间概况及声学情况初评

测试间位于厂房一层，一台苏试振动台被安装在接近房间中部位置(图1），其最大正弦推力为78.4 kN，钢体质量为4 275 kg，工作频率范围为2 ～2 500 Hz，最大速度为2 m/s。振动台的垂直台体通过耳轴隔振系统安装在底座上，底座固定在1.8 m 深的混凝土基础上，基础与四周土壤用50 mm 厚的挤塑聚苯板隔开。以上隔振措施可通过隔离振动台与地面间的振动传递以减弱噪声污染程度。

图1 测试间平面图

测试间净空尺寸为7.82×5.9×5.95 m（长×宽×高），顶棚为镀锌钢板，墙体为50 mm 厚双玻镁金属壁板，地面为无溶剂环氧自流平。房间空旷，内表面材质坚硬光滑，混响声明显，会显著增加房间噪声强度。值班室和测试间等高，由一面金属壁板墙与之隔开，其上设有钢门和中空玻璃固定观察窗各一扇，门下装有活动式密封条。

该振动台投入使用后不久，工作人员便反映其强噪音让人无法忍受，戴上耳罩也很难在测试间进行常规操作。

1.2 分析测试间噪声污染情况

（1）估算该电磁式振动台的A 声级。

根据电机功率与电机噪声辐射声功率的转换公式LW=KplogPH+KnlognH[1]，将电机最大输入功率PH=80 kW，最大转速nH=2 500 rms代入，计算得出该振动台的最大A 声功率级LWA=16.5log80+19.5log2 500=98 dB。

（2）计算离振动台1 m 处的A 点（见图1）的直达声压级[2]。

式中 声源的指向性因数Q=2。

（3） 计算测试间的反射声压级LP2=10log4R-1=18dB。

式中 房间常数R=Sα2(1-α)-1=0.06；房间总表面积S=256 m2；房间平均吸声系数α=0.015；其中自流平地面、金属、玻璃表面面积分别为46.2、207、2.4 m2，NRC 分别为0.02、0.01、0.19。

（4） 计算A 点的总声压级LP=LP1+LP2=108 dB。

实测A 点（见图1）在振动台运行时的A 声级为106～109 dB，与计算值相差不超过3 dB，比生产车间噪声限值85 dB[3]超出21～24 dB，测试间噪声污染的实际强度与操作人员主观描述一致。测试设备为数显程式噪声计。

1.3 分析值班室噪音污染情况

（1）现场实测操作人员办公部位B 点A声级为84～86 dB。

（2）计算值班室的实际隔声量R实=R+10 log AS墙-1=29.5-15.5=14 dB。

式中：各构件的平均隔声量R=29.5 dB；值班室与测试间相邻隔墙S墙=93 m2；值班室总吸声量A=4.8 m2；房间总表面积S=171.5 m2；其中自流平地面、砖墙抹灰、金属、玻璃表面面积分别为22.3 、35.7 、100.3 、13.2 m2，NRC 分别为0.02、0.024、0.01、0.19。

综上可知，值班室的背景噪声污染和实际隔声量偏小有关。

2 确定减噪量

2.1 确定测试间的减噪量

（1）针对直达声的隔声降噪量。振动台工作期间，测试人员需在水平滑台附近对试件进行操作，此部位噪声以直达声为主，故考虑采用隔声罩来减弱噪声污染。为方便人员操作（员工需要在水平滑台附近操作试件，查看显示仪表和操作旋转按钮，见图1）以及台体旋转，拟采用活动式局部开敞型隔音罩，理论上可以取得10～20 dB 的插入损失（即降噪量）。

（2）针对混响声的吸声降噪量。测试间原来吸声性能很差，混响声很强（计算得出其反射声压级为18 dB），考虑通过吸声减噪方法取得8～12 dB 的降噪量。

2.2 确定值班室的降噪量

B 点的A 声级最高可达86 dB，比车间内值班室背景噪声限值70 dB 超出16 dB。计算得出的值班室实际隔声量仅为14 dB，计算过程显示该房间的吸声情况也很差，采取必要的吸声处理对改善房间的实际隔声量可起到很大作用。考虑采取隔音加吸声的组合降噪措施，将房间实际隔声量提高为不低于30 dB。

3 确定噪声控制方案

以上述分析与计算结果为基础，确定如图2a、2b 所示的隔音降噪改造方案。具体做法说明如下。

图2 改造后的平面和剖面图

3.1 在振动台台体处设置隔音罩

振动台台体为测试间内的主要噪声污染源，在靠近台体部位设置隔音罩，可以最有效地减弱直达噪声。隔音罩为活动式局部开敞型，由3 部分构成：

（1）在台体两侧设置2 块长2.7 m、高2.4 m 的移动式声学屏障，其主体为100 mm厚石膏空心条板[4](隔声量R ＞35 dB)，两侧贴50 mm 厚玻璃棉（外包玻璃布），保护层为穿孔五夹板，孔径8 mm，孔距50 mm，NRC 为0.5[5]。

（2）在振动台上方局部悬吊双层组合吸声吊顶，上层吊顶材料为12 mm 厚纸面石膏板，下层吊顶材料为0.75 mm 厚穿孔铝板吸声板，穿孔率13.7%，孔径2.3 mm，两层吊顶板之间空气层为200 mm，板上均放置50 mm 厚玻璃棉。此组合吊顶具有吸声频带宽的优点，NRC 为0.9。

（3）在振动台台体的动圈台面与联接器部位做一个由圆环体和平面板组合成的隔声罩，如图3 所示。隔声屏由外到内的构造做法依次为1 mm 厚镀锌钢板内贴2 mm 厚阻尼层、70 mm 厚玻璃棉（外包玻璃布）、铝板网护面。

图3 组合隔声罩外侧、内侧示意图

3.2 减弱水平滑台和底座的振动能

（1）在底座上铺上一层地毯，NRC 为0.15。

（2）除振动台运行时需要固定试件部位外，水平滑台其余部位铺橡胶垫，通过锥形橡皮塞固定在水平滑台的孔洞处。

3.3 在测试间内表面设置可吸收中低频振动能的吸声结构

沿测试间墙壁下部安装2.7 m 高、18 mm 厚木制穿孔吸声板，孔径10 mm，孔距13 mm，穿孔率12%，板后贴一层无纺吸声纸，空腔厚度100 mm，填50 mm厚玻璃棉，玻璃棉容重32 kg/m3，NRC 为0.96。

阴角处的吸声板做倒角处理，以加强对低频声的吸收效果，此部位空腔厚度范围为100～360 mm。

图4 为采取以上隔音降噪措施后的振动台与测试间局部效果图。

图4 改造后振动台与测试间局部效果图

3.4 改善值班室的隔声与吸声性能

（1）在值班室的金属壁板墙体内侧，设置一道2.7 m 高的轻钢龙骨石膏板隔声墙，与原墙体对应位置设有同等尺寸的中空玻璃固定窗和钢质隔声门，门框缝和门槛缝均用橡胶条做隔声密封。

（2）距地2.48 m 处设置吸声吊顶，做法为9 mm 厚纸面石膏板上错缝粘贴12 mm 厚矿棉板。新做的轻钢龙骨纸面石膏板隔墙、吊顶和原结构相接部位，均设置5 mm厚橡胶减振垫。

4 降噪效果评价

4.1 测试间的降噪效果

（1）验算改造后该房间的反射声压级LP2=10log4R-1=8dB。

式中：房间常数R=Sα2(1-α)-1=24.7；房间平均吸声系数α=0.266。

由计算可知，测试间内的混响声由18 dB降为8 dB，降噪量为10 dB，以上吸声降噪措施可达到设定效果。

（2）验算隔音罩插入损失。现场实测，离水平滑台1m 处的A 声级为90～93 dB，离声学屏障1m 处的A 声级为89～91 dB。由此推算出活动式局部开敞型隔音罩插入损失为6～10 dB。

该振动台为间歇性运行，期间工作人员只需短时间内在测试间内进行操作，暴露在90 dB左右的噪声环境中有限，可满足85 dB 的8 h 等效噪声限值要求。

4.2 值班室的降噪效果

验算改造后值班室的实际隔声量R实= R+10 logAS墙-1=45-2=43dB。

式中，各构件的平均隔声量R=45dB；值班室与测试间相邻隔墙S墙=19.6 m2；值班室总吸声量A=13.7m2；房间总表面积S=98m2；其中自流平地面、砖墙抹灰、金属、玻璃、石膏板、矿棉吸声板表面面积分别为22、15、19、7、13、22m2，NRC 分别为0.02、0.024、0.01、0.19、0.11、0.45。

以上计算显示，改造后值班室的实际隔声量超过了30 dB 的设定目标值。现场实测，操作人员办公部位背景噪声A 声级为60 ～63 dB。

5 结语

（1）针对振动台工作人员操作和台体旋转的特定需求，在主噪声源附近设置了活动式局部开敞型隔音罩，对直达声可取得6～10 dB的插入损失。

（2）振动台测试间和值班室原来的吸声性能很差，通过计算，得出需要增加的吸声量；在吊顶、墙体部位分散安装能够有效吸收中低频振动能的吸声材料后，混响声降噪效果显著，降噪量约为10 dB。

上述隔声加吸声的组合降噪措施共获得了16～20 dB 的降噪量，达到了噪音治理的设定目标值。综上可知，在周密的计算与分析结果上确定噪声治理方案，有助于合理、经济地达成目标。