Анализ вредных факторов при работе дизель-генератора вблизи АЭС (стр. 2 из 3)

Таким образом, в окружающую среду шум передается в виде вибраций и колебаний наружных поверхностей двигателя, колебаний воздуха на впуске и выпуске. Наиболее интенсивные составляющие спектра шума находятся в области низких и средних частот и кратны частоте вращения коленчатого вала и числу цилиндров. Колебания деталей двигателя происходят либо с частотой вынуждающей силы, либо с собственной частотой (при кратковременном воздействии силы). Поэтому в спектре механического шума имеются также менее интенсивные составляющие собственных колебаний в области средних и высоких частот. Газодинамический шум вследствие периодичности процессов (в трубопроводе и цилиндрах) имеет составляющие колебаний давлений в области низких и средних частот и высокочастотные составляющие вихревого происхождения (в органах газораспределения, в проточных частях нагнетателей и турбин).

В двигателях с наддувом из-за повышенного расхода воздуха уровень интенсивности шума впускных и выпускных отверстий обычно выше соответствующих уровней шума от других источников. Высокочастотные составляющие газодинамического шума компрессоров имеют большую интенсивность по сравнению с интенсивностью соответствующих составляющих механического шума. Несмотря на то, что их уровни интенсивности ниже уровней интенсивности низкочастотной части спектра, они более неприятны для восприятия. Уровень шума на выпуске выше уровня шума на впуске, так как скорость течения выпускных газов больше.

Измерение общего уровня шума и уровней в частотных полосах производится в нескольких точках, расположенных на расстоянии 1 м от излучающих поверхностей. Число точек измерения уровней шума устанавливается в зависимости от типа и габаритных размеров двигателя. Однако число точек измерения должно быть не менее пяти: четыре точки измерения по контуру двигателя в горизонтальной плоскости и одна точка над двигателем. Измерение уровня аэродинамического шума производится на расстоянии 0,25 м от отверстий для впуска воздуха и выпуска газов. Оценка уровня шума с точки зрения соответствия действующим нормативам производится по максимальному уровню из всех точек измерений.

Уровень шума двигателей внутреннего сгорания может достигать 120 дБ. Уровень шума снижают капотированием (для автомобильных двигателей), с помощью конструктивных мероприятий (с целью обеспечения плавного перехода на индикаторной диаграмме от линии сжатия к линии сгорания и снижения скорости нарастания давления, что способствует уменьшению уровня шума сгорания), а также воздействием на процесс сгорания и установкой глушителей (для снижения уровня шума впуска и выпуска).

В качестве мероприятий по снижению уровня шума рассматриваем использование глушителей шума процессов впуска и выпуска. Глушители должны обеспечивать снижение аэродинамического шума всасывания до уровня на 2 –3 дБ меньшего общего уровня механического шума.

Определяются уровни звука L_A (в дБ), уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц, уровни звуковой мощности в дБ и корректируемый уровень звуковой мощности L_PA. В таблице 2 приведен октавный спектр звуковой мощности L_P шума впуска и выпуска без глушителей.

Таблица 2. Октавный спектр звуковой мощности L_p шума впуска и выпуска без глушителей.

f_с.г.,Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
L_p_вп	95	112	110	103	105	99	97	91
L_p_вып	105	115	118	120	122	115	105	97

В соответствии с ГОСТ 27436 – 87 и ОСТ 27.004.022 – 86 уровень шума, измеренный на расстоянии 7,5 м от осевой линии двигателя, для дизелей не должен превышать 77 дБ.

Проектирование глушителей впуска и выпуска

1. Ожидаемые уровни звукового давления.

м,

– показатель направленности;

дБ

а) ожидаемые уровни незаглушенного впуска, дБ:

L₆₃ = 69,5L₁₂₅ = 86,5L₂₅₀ = 84,5L₅₀₀ = 77,5

L₁₀₀₀ = 79,5L₂₀₀₀ = 73,5L₄₀₀₀ = 71,5L₈₀₀₀ = 65,5

б) ожидаемые уровни незаглушенного выпуска, дБ:

L₆₃ = 79,5L₁₂₅ = 89,5L₂₅₀ = 92,5L₅₀₀ = 94,5

L₁₀₀₀ = 96,5L₂₀₀₀ = 89,5L₄₀₀₀ = 79,5L₈₀₀₀ = 71,5

2. Исходя из допустимого уровня общего шума L_AД, определяются допустимые уровни звукового давления в каждой октавной полосе частот (в дБ):

;

где m – число октавных полос, принимаемых в расчете m = 8.

f_с.г.,Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
DA	26	16	9	3	0	-1	-1	1

L_д₆₃ = 94L_д₁₂₅ = 84L_д₂₅₀ = 77L_д₅₀₀ = 71

L_д₁₀₀₀ = 68L_д₂₀₀₀ = 67L_д₄₀₀₀ = 67L _д₈₀₀₀ = 69

4. Требуемое снижение октавных уровней звукового давления шума:

дБ,

где

– количество источников шума

а) впуска

DL_тр63 = -19,8	DL_тр1000 = 16,2
DL_тр125 = 7,2	DL_тр2000 = 11,2
DL_тр250 = 12,.2	DL_тр4000 = 9,2
DL_тр500 = 11,2	DL_тр8000 = 1,2

б) выпуска

DL_тр63 = -9,8	DL_тр1000 = 33,2
DL_тр125 = 10,2	DL_тр2000 = 27,2
DL_тр250 = 20,.2	DL_тр4000 = 7,2
DL_тр500 = 28,2	DL_тр8000 = 7,2

5. Выбор принципиальной схемы построения глушителей

При выборе типа глушителя учитывают в основном возможности его компоновки на силовой установке, требуемую акустическую эффективность, необходимость в техническом обслуживании и допустимое значение гидравлического сопротивления. Для любого двигателя может быть рассчитан и изготовлен глушитель камерного типа, имеющий необходимую акустическую эффективность и минимальное сопротивление. Однако глушитель такой конструкции может иметь большие размеры, что практически исключает возможность его использования на силовой установке.

Комбинированные глушители имеют приемлемые габаритные размеры и гидравлическое сопротивление. Наиболее эффективным и имеющим минимальные размеры является клиновой активный глушитель, но он имеет также большое гидравлическое сопротивление и сложен в изготовлении. Активно-реактивные глушители со звукопоглощающими материалами для глушения шума системы выпуска применяют редко, так как в них происходит засмоление материала и снижается акустическая эффективность. Такие глушители требуют периодической очистки звукопоглощающих элементов. Поэтому в качестве глушителей шума системы выпуска используют камерно-резонансные или камерные с перфорированными активными элементами глушители.

Глушители впуска целесообразно совмещать с воздухофильтром. Камерный глушитель состоит из расширительных камер, соединенных между собой трубопроводом. Глушитель пропускает звуковые колебания ниже некоторой граничной частоты f_гр и поглощает колебания, частота которых выше граничной.

Акустическую эффективность реактивных элементов определяют исходя из теории линейной акустики, для частотного диапазона существования плоских волн. Этот диапазон для элементов круглого сечения ограничен частотой

, Гц;

где

- скорость звука в шумопоглащающем элементе, м¤с,

Т – температура газов, К,

D – наибольший диаметр элемента, м.

Снижение шума впуска.

Для снижения шума впуска рассмотрим цилиндрический однокамерный глушитель следующей схемы:

Принимаем температуру воздуха Т = 293 К, тогда с = 343 м¤с, f_гр = 811 Гц.