СТО Газпром 2-3.5-042-2005 Методика расчета уровня шума от компрессорных станций
Библиотека справочной литературы
ООО «Центр безопасности труда»
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО « ГАЗПРОМ »
СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ
ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ,
СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО « ГАЗПРОМ»
МЕТОДИКА РАСЧЕТА УРОВНЯ ШУМА ОТ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ
СТО Газпром 2-3.5-042-2005
РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью « Научно - исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ »
ВНЕСЕН Отделом энергосбережения и экологии Департамента по транспортировке , подземному хранению и использованию газа
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО
« Газпром » от 22 сентября
ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Содержание
Введение 1 Область применения 2 Нормативные ссылки 3 Термины и определения 4 Сокращения 5 Общие положения 6 Основные источники шума компрессорных станций 7 Особенности распространения шума газотранспортных агрегатов разного типа 8 Закономерности распространения звука 9 Алгоритм расчета ожидаемых уровней звукового давления от КС Библиография
|
Введение
Представленные в документе методы оценки шумового воздействия компрессорных станций на селитебные территории и окружающую среду основаны на общей теории распространения звуковых волн в атмосфере , влиянии рельефа местности , неоднородности воздуха и погодных условий на распространение звука , а также учете особенностей излучения звука различными источниками шума организаций транспорта газа .
Представленные методы по оценке шумового воздействия компрессорных станций на окружающую среду разработаны в соответствии с действующими отраслевыми и государственными нормами и стандартами .
1 Область применения
Настоящая «Методика расчета уровня шума от компрессорных станций» ( далее - Методика ) предназначена для определения ожидаемых уровней шума , создаваемых газотранспортными организациями на окружающих их территориях .
Выполнение расчетов ожидаемого шумового воздействия компрессорных станций на окружающую среду по данной Методике проводится на стадии проектирования строящихся объектов для оценки их соответствия требованиям служб экологического контроля .
Учитывая специфику работы газотранспортных организаций и
дочерних обществ ( круглосуточный режим работы ), в качестве
предельно допустимых уровней шума при проектировании организаций
транспорта газа следует принимать уровни для ночного времени суток в
соответствии с ГОСТ 12.1.003 и [ 1].
При этом минимальный размер
санитарно - защитной зоны ( СЗЗ ), на границе которой требования по
шуму должны быть выполнены , регламентирован [ 2]
и составляет
В настоящей Методике представлены зависимости для расчета уровней звукового давления в расчетных точках , учитывающие как влияние внешних условий на распространение шума , так и особенности компрессорной станции источника шума .
Данная Методика может быть использована также при выборе и расчете средств шумоглушения проектируемых и действующих компрессорных станций .
2 Нормативные ссылки
В настоящей Методике использованы ссылки на следующие стандарты :
ГОСТ 12.1.003-83 Система стандартов безопасности труда . Шум . Общие требования безопасности .
ГОСТ 12.2.016.4-91 Система стандартов безопасности труда . Оборудование компрессорное . Метод определения шумовых характеристик .
3 Термины и определения
В настоящей Методике применены следующие термины с соответствующими определениями :
3.1 шум : Физический фактор воздействия на человека .
3.2 шум производственный : Шум на рабочих местах в помещении или на территории организации , возникающий при производственных процессах и работе сантехнического оборудования .
3.3 звуковое давление : Разность между мгновенным значением полного давления и средним давлением в невозмущенной среде .
4 Сокращения
В настоящей Методике приняты следующие сокращения :
ГПА - газоперекачивающий агрегат
КС - компрессорная станция
АВО газа - агрегаты воздушного охлаждения газа
5 Общие положения
Высокие уровни шума , создаваемые компрессорными станциями магистральных газопроводов , нередко являются источниками шумового загрязнения селитебных территорий и окружающей среды .
Во многом сложившаяся ситуация объясняется недостаточной точностью акустических расчетов , проводимых по действующим нормативным документам на стадии проектирования и строительства организаций транспорта газа .
В настоящей Методике представлены зависимости для расчета уровней звукового давления в расчетных точках , учитывающие как влияние внешних условий на распространение шума , так и особенности КС - источника шума .
6 Основные источники шума компрессорных станций
6.1 Компрессорная станция является источником интенсивного шума , который распространяется как в помещениях и на территории газотранспортной организации , так и на территории ближайшей к КС жилой застройки . Шумовое поле КС определяется суперпозицией шумовых полей основных источников шума . К числу таких источников на территории газотранспортной организации и ближайшей селитебной застройки следует отнести источники , имеющие высокий уровень звуковой мощности , а также источники , располагающиеся высоко над уровнем земли и не затененные деревьями и строениями .
Доминирующими источниками КС , создающими шумовые условия на территории организации и окружающих территориях , являются [ 3]:
ГПА ;
АВО газа .
В настоящее время КС магистральных газопроводов оснащены газоперекачивающими агрегатами следующих типов в зависимости от вида привода :
с газотурбинным приводом , в том числе с авиаприводом ;
электроприводные и поршневые .
6.2 Основным шумящим оборудованием КС с газотурбинным приводом газоперекачивающих агрегатов являются [ 3]:
воздухозаборная камера ( ВЗК );
всасывающий патрубок осевого компрессора ;
корпус газотурбинного агрегата ;
шахта выхлопа газотурбинного агрегата ;
нагнетатель ;
технологическая обвязка трубопроводов .
6.3 Среди излучателей интенсивного шума КС с авиационным приводом выделяют следующие источники : шахта выхлопа (110-115 дБ ), бокс двигателя (110-120 дБ ), технологическая обвязка трубопроводов (105-110 дБ ).
6.4 Основным шумящим оборудованием КС с электроприводом являются : электрический двигатель , нагнетатель и гитара трубопроводов .
6.5 Основным шумящим оборудованием КС с газомотокомпрессорами являются кривошипно - шатунные механизмы , рабочие цилиндры , система трубопроводов , шахта выхлопа .
7 Особенности распространения шума газотранспортных агрегатов разного типа
7.1 Процесс всасывания газотурбинной установки ( ГТУ ) вызывает
интенсивный шум , характеризующийся уровнями звукового давления от 90 до 100 дБ , максимум излучения имеет место на частотах от 1000 до
4000 Гц . Характер шума всасывания - тональный с интенсивными
максимумами на отдельных частотах . Шум шахты выхлопа также
является интенсивным источником с максимумом излучения в
диапазоне частот 500-1000 Гц , с ярко выраженной тональной
составляющей . Уровни шума выхлопа на расстоянии
Нагнетатели излучают шум высокого уровня - 90-100 дБ с максимумом излучения в октавах 1000 и 2000 Гц . Характер шума - тональный .
Трубопроводы технологической обвязки нагнетателя излучают шум , распространяющийся от нагнетателей , поэтому спектры шума нагнетателей и гитары трубопроводов идентичны .
7.2 Шум оборудования КС с электроприводом - широкополосный с тональными составляющими . Максимум излучения (90-100 дБ ) имеет место в октавах 1000-2000 Гц .
7.3 Шум кривошипно - шатунных механизмов оборудования КС с газомотокомпрессорами - механического происхождения , имеет импульсный характер , излучается в широком диапазоне частот , определяемом собственными частотами колебаний системы .
Колеблющийся во времени шум рабочих цилиндров генерируется в результате протекания процессов воспламенения и сгорания топлива , а также в результате динамических изменений давления газов . Имеет максимум интенсивности излучения 100-105 дБ в октавных полосах 250-500 Гц .
Шум трубопроводов имеет непостоянный характер , аналогичный шуму рабочих цилиндров .
Шум шахты выхлопа излучается в низкочастотном диапазоне и имеет непостоянный характер . Максимум интенсивности излучения 105 дБ наблюдается в октаве 63 Гц .
7.4 Газотурбинные установки по виду исполнения могут быть блочно - контейнерного типа ( ГПА - Ц -6,3), выполненные в индивидуальных укрытиях ( ГТН -16), и агрегаты в цеховом исполнении ( ГТК -10, ГТК -5). Вид исполнения значительно влияет на шумовой режим газотранспортного предприятия .
На КС , оснащенных агрегатами с газотурбинным приводом в
цеховом исполнении ( ГТК -10, ГТК -5), шум технологической обвязки
нагнетателей прослушивается на расстоянии всего лишь 250-
При удалении на большие расстояния ( до
В направлении от воздухозаборной камеры ( ВЗК ) шум всасывания
проявляется на расстоянии 200-
Однако по мере удаления от станции шум процесса всасывания , излучаемый в области высоких частот , быстро поглощается воздухом , и на больших расстояниях преобладающим становится шум выхлопа ПТУ .
В боковых направлениях от здания цеха на расстоянии до
Таким образом , на основании проведенных исследований установлено :
- на расстоянии до
- на расстоянии свыше
7.5 На КС с агрегатами , выполненными в индивидуальных укрытиях , критериям доминирующих источников шума удовлетворяют [ 3]:
всасывание осевого компрессора ;
выхлоп ГТУ ;
технологическая обвязка нагнетателей .
Основываясь на экспериментальных данных , полученных в работе
[ 3],
можно сделать вывод , что на расстоянии
При дальнейшем удалении от КС ( до
7.6 На КС с агрегатами , размещенными в контейнерах ( ГПА - Ц -6,3 с авиаприводом ), высоким уровнем звуковой мощности характеризуются :
воздухозаборная камера ( ВЗК );
технологическая обвязка трубопроводов ;
ограждающие наружные поверхности контейнера ;
система охлаждения .
Шум всасывания проявляется на расстоянии
Шум шахты выхлопа проявляется по всем направлениям до
Шум контейнера и технологической обвязки трубопроводов
проявляется на расстоянии
При наличии эффективных средств шумоглушения трубопроводов влиянием трубопроводов на шумовой режим в районе жилой застройки можно пренебречь .
7.7 Газоперекачивающие агрегаты с электрическим приводом располагаются обычно в индивидуальных укрытиях или выполнены в цеховом исполнении . Шум электродвигателей сильно поглощается поверхностями укрытий или цехов , практически не оказывает влияния на расстоянии от КС и им можно пренебречь при расчетах санитарно - защитной зоны . Шум нагнетателя и технологической обвязки трубопроводов имеет такие же закономерности распространения , как и у стационарных газотурбинных установок .
7.8 Основным шумящим оборудованием КС с газомотокомпрессорами являются кривошипно - шатунные механизмы , рабочие цилиндры , система трубопроводов , шахта выхлопа .
Исследование по выявлению закономерностей распространения
шума [ 4]
показывает , что на расстоянии более
7.9 Основным источником шума аппаратов воздушного охлаждения газа ( АВО газа ) являются вентиляторы . Наиболее интенсивное излучение звука , создаваемое работой вентиляторов АВО газа , наблюдается в диапазоне 250-1000 Гц и характеризуется уровнями звуковой мощности 101-105 дБ .
7.10 Определение шумовых характеристик основных источников шума газотранспортных организаций проводится в соответствии с ГОСТ 12.2.016.4 .
8 Закономерности распространения звука
8.1 Распространение звука в свободном пространстве
Точечный источник , помещенный в начале сферических координат , создает в невозмущенной однородной среде без поглощения в точке со сферическими координатами r , φ и θ звуковое давление , квадрат которого определяется из выражения
(1)
где ρ - плотность среды , кг / м 3 ;
с - скорость звука , м / с ;
- звуковая мощность излучения таким источником , Вт .
При ненаправленном источнике звука излученная звуковая мощность распределяется равномерно во всех направлениях . Тогда квадрат звукового давления на расстоянии от источника будет равен
(2)
а уровень звукового давления будет иметь вид
(3)
где Lp - уровень звуковой мощности источника при r 0 =
В случае , когда распространение звука происходит не в полный пространственный угол Ω = 4 π , уравнение (3) может быть записано в виде
(4)
8.2 Поглощение звука в воздухе
Звуковые волны , распространяясь в атмосфере , затухают вследствие поглощения звуковой энергии из - за теплопроводности воздуха , его вязкости и молекулярной диссипации . Последняя связана с перераспределением энергии между различными степенями свободы молекул и является доминирующей .
Затухание гармонических волн происходит по экспоненциальному закону [4], и , следовательно , снижение уровней звука в результате поглощения ( диссипации ) пропорционально пройденному звуком отрезку пути , дБ :
D Lα = βα(r/1000) (5)
где βα - коэффициент поглощении звука в воздухе , дБ / км .
Значение βα для гармонических звуковых волн с частотами , равными среднегеометрическим частотам октавных полос , приведены в таблице 1.
Значение D Lα для октавных полос шума зависит от формы спектра источника , нелинейно зависит от г и может не совпадать с рассчитанными по формуле (5), однако ошибка при таком расчете , как правило , не превышает 0,5 дБ до тех пор , пока произведение г ( в км ) на квадрат частоты ( в Гц ) не превышает 5 [ 4]. Можно заметить , что при умеренных частотах поглощение звука в воздухе очень мало ( таблица 1). Такое малое поглощение незаметно на фоне затухания , вызванного другими причинами , всегда сопровождающими реальное распространение звука в свободной среде , главной из которых является расхождение звука во все стороны от источника . Поэтому до сих пор не удалось измерить непосредственно поглощение звука в воздухе для низких частот . Непосредственное измерение поглощения удается только для звуков высокой частоты и ультразвуков , а поглощение на низких частотах вычисляют по теоретическим формулам , проверенным на высоких частотах .
Таблица 1 - Коэффициенты поглощения звука в воздухе βα , дБ/км , при нормальном атмосферном давлении
Температура Т, ° С |
Относительная влажность, % |
Среднегеометрические частоты октавных полос f , Гц |
||||||
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
||
30 |
10 |
0,9 |
1.9 |
3,5 |
8,2 |
26 |
88 |
255 |
|
20 |
0,6 |
1,8 |
3,7 |
6,4 |
14 |
44 |
154 |
40 |
0,3 |
1,2 |
3,6 |
7,2 |
12 |
27 |
83 |
|
60 |
0,2 |
0,9 |
3,0 |
7,5 |
14 |
25 |
64 |
|
80 |
0,2 |
0,7 |
2,5 |
7,2 |
15 |
25 |
57 |
|
20 |
10 |
0,8 |
1,5 |
3,8 |
12,1 |
40 |
109 |
196 |
|
20 |
0,7 |
1,5 |
2,7 |
6,2 |
19 |
67 |
108 |
40 |
0,4 |
1,3 |
2,8 |
4,9 |
11 |
34 |
120 |
|
60 |
0,3 |
1,1 |
2,8 |
5,2 |
9,6 |
25 |
83 |
|
80 |
0,2 |
0,9 |
2,7 |
5,5 |
9,7 |
21 |
66 |
|
10 |
10 |
0,7 |
1,9 |
6,1 |
19 |
45 |
70 |
87 |
|
20 |
0,6 |
1,1 |
2,9 |
9,4 |
32 |
90 |
170 |
40 |
0,5 |
1,1 |
2,0 |
4,8 |
15 |
54 |
170 |
|
60 |
0,4 |
1,0 |
2,0 |
3,9 |
10 |
35 |
125 |
|
80 |
0,3 |
1,0 |
2,1 |
3,7 |
8,5 |
27 |
96 |
|
0 |
10 |
1,0 |
3,0 |
8,9 |
18 |
23 |
26 |
34 |
|
20 |
0,5 |
1,5 |
5,0 |
16 |
37 |
57 |
73 |
40 |
0,4 |
0,9 |
2,3 |
7,7 |
26 |
74 |
141 |
|
60 |
0,4 |
0,8 |
1.7 |
4,9 |
17 |
58 |
141 |
|
80 |
0,4 |
0,8 |
1,5 |
3,8 |
12 |
44 |
141 |
Затухание вследствие расхождения происходит по степенному закону ( для точечного источника интенсивность обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника ). Затухание же вследствие поглощения происходит по экспоненциальному закону : на данной длине пробега поглощается всегда одна и та же часть звуковой энергии . На каждый метр пробега звуковой волны поглощение добавляет одно и то же относительное затухание , а расхождение волн все меньше и меньше относительного затухания . Поэтому вблизи источника звука преобладает затухание вследствие расхождения , а при распространении звука на большие расстояния в свободной среде роль поглощения в конце концов делается преобладающей .
Влияние дождя , тумана и снега на затухание незначительно [ 4].
Только при очень густом тумане в лабораторных условиях было отмечено ощутимое изменение затухания , в то время как натурные измерения не привели к статически достоверным результатам , указывающим на изменения этой характеристики . Однако слышимость источников звука при сильном тумане или снежном покрове может быть выше из - за естественного понижения уровня фонового шума .
8.3 Влияние фактора направленности на распространение звука
Большинство газоперекачивающих агрегатов излучают звук неодинаково в различных направлениях . Неравномерность излучения звука источником по направлениям характеризуют фактором ( коэффициентом ) направленности Ф , равным отношению интенсивности звука , создаваемого источником в свободном поле в данной точке сферы , в центре которого он находится , к средней интенсивности звука на поверхности той же сферы :
(6)
(7)
где r - радиус указанной сферы .
Величина Ф нормирована и подчиняется соотношению
∫ФdΩ = 4π (8)
где d Ω - элемент телесного угла 4 π , в который излучается звук .
На практике направленность излучения характеризуют также отношением интенсивности звука или звукового давления в данной точке пространства к интенсивности или звуковому давлению на оси излучателя на таком же расстоянии от последнего . Переходя к значениям уровней звукового давления , можем получить
ПН = Li - L ср , (9)
где ПН - показатель направленности , связанный с фактором ( коэффициентом ) направленности соотношением
ПН = 10 lg Ф , (10)
Li - уровень звукового давления в октавной полосе частот в i - точке .
Средний уровень звукового давления определяется обычным способом
(11)
Таким образом , формула (4) для определения значений уровней звукового давления в расчетных точках с учетом влияния фактора направленности будет иметь вид
(12)
В таблице 2 представлены значения факторов направленности , полученные в результате экспериментальных исследований [3], для агрегатов разного типа .
Таблица 2 - Значения фактора направленности для агрегатов разного типа
Тип агрегата |
Среднегеометрические частоты, Гц, октавных полос |
|||||||
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|
ГПА-Ц-6,3 |
1 |
4 |
1 |
2 |
2 |
1 |
4 |
1 |
ГТК-10 |
4 |
4 |
10 |
4 |
10 |
10 |
1 |
10 |
ГТН-16 |
30 |
3 |
4 |
2,5 |
30 |
10 |
10 |
60 |
ГТН-25-1 |
25 |
2 |
5 |
2,5 |
28 |
10 |
9 |
51 |
ГТ-6-750 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
ГТК-25-И |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
ГПУ-10 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
СТД-12,5 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
ГТК-16 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
ГПУ-16 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
ГПА-Ц-16 |
1 |
4 |
1 |
1 |
2 |
1 |
4 |
1 |
8.4 Влияние вида источника на закономерности распространения звука
Если источник звука имеет точечную форму , то ослабление звука пропорционально квадрату расстояния от источника , поскольку фронт звука расширяется сферически , а расширение фронта в случае , когда источник имеет линейную форму , происходит по цилиндрическому закону , поэтому ослабление пропорционально 1- й степени расстояния от источника звука . Кроме того , для источников звука , фронт которых расширяется в виде плоскости , ослабление еще меньше .
Источники шума компрессорных станций - газоперекачивающие агрегаты в зависимости от вида могут проявлять свойства как точечного , так и линейного и поверхностного источника . На практике при вычислении величины затухания определить , удовлетворяет форма источника точечному , линейному или поверхностному типу , можно в соответствии со схемой , представленной на рисунке 1.
При этом выполнение условия (13) соответствует точечному источнику
(13)
Выполнение условия (14) соответствует линейному типу источника
(14)
Рисунок 1 - Схема определения вида источника :
Р - точка наблюдения ; а - длина плоскости источника звука ; b - ширина плоскости источника звука ; Хр , Ур , Zp - координаты точки наблюдения
Выполнение условия (15) соответствует поверхностному типу источника
(15)
В случае источников звука линейной и поверхностной формы в районах , достаточно отдаленных по сравнению с размерами источника , ослабление проявляет такой же характер , как для точечного источника . Случай излучения точечного источника описан в п . 7.1 .
В случае излучения звука линейным источником его уровень L ( r ) , по мере удаления от источника в среде без поглощения , снижается на 3 дБ при каждом удвоении расстояния ( цилиндрическая волна ):
(16)
где L ( r 1 ) - уровень звукового давления на расстоянии r 1 , дБ ;
Lp - уровень звуковой мощности , излучаемый участком
r 0 =
Уровень звукового давления плоских источников вблизи от них уменьшается весьма медленно . Лишь с удалением от источника на при расчетах ожидаемых уровней звукового давления можно использовать зависимости точечного источника .
Уровень звукового давления при излучении плоским источником можно определить по формуле (17)
(17)
где S - площадь излучаемой поверхности .
8.5 Дополнительное затухание звука при его распространении над земной поверхностью
При распространении звука над земной поверхностью , поросшей травой или покрытой снегом , звук претерпевает дополнительное затухание .
С приближением к земле , при выполнении условия (18), прямая и отраженные волны синфазно складываются и уровень звукового давления дополнительно возрастает на величину D L волн = 3 дБ [ 4]. Еще ниже идет зона значительного дополнительного затухания ( рисунок 2).
(18)
где h - высота приемника , м ;
r - расстояние от источника до точки наблюдения , м ;
Н - высота источника , м ;
f - среднегеометрическая частота октавной полосы , Гц .
Физически наличие зоны затухания объясняется тем , что при отражении волны от поверхности изменяется не только амплитуда ( из - за поглощения ), но и фаза , причем изменение фазы , происходящее при скользящем отражении ψ ® 0 ( рисунок 2), близко к 180 ° . Поэтому при малых ψ прямая и отраженные волны гасят друг друга [ 5]. Происходит интерференционное перераспределение энергии , и над поверхностью земли устанавливается зона минимальных уровней ( D L пов > 0), а над ней - зона максимума D L волн > 0.
Для расчета дополнительного затухания D L пов , дБ , над землей с
травяным ( снежным ) покровом определяют нижнюю и верхнюю границы
интервала частот , в котором оно возможно , по формулам ( при условии h >
(19)
Рисунок 2 - Схема распространения звука над земной поверхностью
Для частот , лежащих в этом интервале
(20)
Точность такого расчета не всегда высока вследствие изменений акустических свойств травяного или снежного покрова в области частот f < 200 Гц и влияния ветра и турбулентности в области f > 200 Гц . Над жесткой поверхностью полагают D L пов = 0, если отраженный луч попадает в точку наблюдения , и D L пов = 3 дБ , если не попадает [ 5].
Анализ экспериментальных исследований на компрессорных станциях [ 3] показывает , что наибольшее затухание звука наблюдается при снежном покрытии земной поверхности . Причем затухание наиболее велико на высоких частотах (4000, 8000 Гц ).
Экспериментальные исследования не позволяют получить статически достоверные значения поправок для расчета ожидаемых уровней звукового давления , т . к . на полученные результаты оказывают значительное влияние различные природные факторы ( метеоусловия , рельеф , зеленые посадки и др .).
Достаточно хорошее согласование с экспериментальными данными [ 3] учета влияния поверхности земли на рассеяние звука дает выражение (20). Обычно его и используют при расчетах .
8.6 Влияние неоднородности воздуха и погодных условий
Поскольку воздух не является однородной средой , распространение звука в нем может быть непрямолинейным и , следовательно , измеренные уровни могут сильно отличаться от рассчитанных по приведенным выше формулам .
Скорость ветра обычно растет с высотой над поверхностью земли , так что скорость звука меняется с высотой . Скорость звука относительно поверхности слагается из скорости звука в неподвижной среде и скорости движения воздуха , поэтому звуковые волны с высотой распространяются быстрее , а против ветра - медленнее .
Рисунок 3 - Отклонение звуковых лучей : 1 - против ветра ; 2 - по ветру
В направлении по ветру ( рисунок 3) лучи направляются к земле , против ветра - отклоняются вверх , и на расстоянии в несколько сотен метров образуется область акустической тени , в которую попадает только звук , рассеянный на флуктуацию атмосферы и неровности рельефа . Уровни звука уменьшаются здесь на 20 - 30 дБ по сравнению с расчетными . Так как скорость звука пропорциональна корню из абсолютной температуры , то распространение звука зависит от наличия в атмосфере слоев воздуха с различной температурой . В неоднородной среде звук отклоняется в сторону , где скорость звука меньше [ 4], - и поэтому , если как обычно днем температура воздуха убывает при поднятии над землей , звук отклоняется вверх и вокруг источника образуется граница тени . При температурной аномалии ( ночь ) звуковые лучи преломляются в направлении земли .
Случайный характер влияния погодных явлений на распространение звука затрудняет их оценку .
В настоящее время не существует единой точки зрения на то , следует учитывать влияние погоды в среднем или ориентироваться на наиболее неблагоприятный случай . Поэтому в акустических расчетах обычно не учитывают влияния градиентов скорости ветра и температуры по высоте .
Кроме рассмотренных неоднородностей в атмосфере существуют местные , быстрые флуктуации скорости и направления ветра , температуры , плотности , влажности . Крупные неоднородности ( порывы ветра ) приводят к резким временным перепадам уровней шума до 20 дБ .
Вследствие неоднородности атмосферы оценки ожидаемых уровней шума на расстояниях более
Учесть погодные условия можно , используя представления о среднем за год по различным временам суток дополнительном снижении D L пог [ 4], обусловленном погодными условиями :
(21)
где r - расстояние , м .
Значение D L пог , рассчитанное по формуле (21) в натурных условиях , оказывается выше не более чем на 3 дБ . Формула выводилась из условия использования ее для расчета широкополосных производственных шумов в дБ ( А ). Можно предположить , что D L пог в определенной степени не зависят от частоты .
8.7 Дополнительное затухание звука в пространстве , покрытом древесной растительностью
Звук , распространяясь по древесному массиву , сильно рассеивается . Часть звуковой энергии теряется из - за поглощения почвой , а часть рассеивается в атмосфере .
Сведения из литературы о снижении шума лесополосами сильно отличаются . Продвижению исследований в этом направлении препятствуют существенные зависимости от вида деревьев , от плотности посадки и других факторов , а также трудности количественного определения этих зависимостей .
Для учета влияния снижения звука лесополосами при расчете
уровней звукового давления обычно используют [ 4]
коэффициенты , представленные в таблице 3, где - коэффициент ослабления звука
полосами зеленых насаждений на
Таблица 3 - Коэффициент ослабления звука лесополосами
Вид лесопосадки |
, дБА/м |
Для декоративных лесополос с густой крупной листвой |
0,08 |
Для плотных лесополос |
0,25 |
Для специальных шумозащитных лесополос с плотным смыканием крон деревьев |
0,4 |
В Руководстве [ 5] предлагается в качестве среднего значения для различных лесополос = 0,08 дБА / м .
При расчете в октавных полосах частот [ 5] следует использовать коэффициент , который определяется по формуле
(22)
Вычисление поправок , учитывающих влияние зеленых насаждений , необходимо проводить по формуле (23)
D L зел = βзел × r (23)
По данным работы [ 5],
расширение лесополос сверх
8.8 Определение уровней звука и уровней звукового давления при распространении шума от нескольких источников
Учесть влияние большого количества источников можно следующим образом .
Сначала необходимо определить уровни звукового давления приходящих звуковых волн в данную точку пространства от каждого источника . После этого уровень звукового давления суммарного звука определяют по формуле (24)
(24)
где n - общее число независимых слагаемых уровней , каковыми могут быть спектральные составляющие звука , создаваемого одним источником , и уровни звукового давления от разных источников .
Этой формулой можно пользоваться также при определении суммарного уровня звуковой мощности , излучаемой несколькими источниками .
Вместо расчетов по формуле (24) можно пользоваться таблицей 4.
Таблица 4 - Таблица сложения уровней звуковой мощности или звукового давления
Разность двух складываемых уровней , дБ |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
15 |
20 |
Добавка к более высокому уровню , дБ |
3 |
2,5 |
2 |
1,8 |
1,5 |
1,2 |
1 |
0,8 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,2 |
0 |
9 Алгоритм расчета ожидаемых уровней звукового давления от КС
9.1. Октавные уровни звукового давления L ( дБ ) в расчетных точках следует определять по формуле :
L = Lp + 10 × l g Ф - 10 × lg Ω - 20 × l gr - βα × r / 1000 + D L ОТР - D LC , (25)
где L р - октавный или октавный эквивалентный уровень звуковой мощности источника шума , дБ ;
Ф - фактор направленности источника шума для направления на расчетную точку , безразмерный ; для ненаправленного источника шума Ф = 1; при оценке шума , создаваемого источником с неизвестным Ф , его следует считать ненаправленным ;
Ω - пространственный угол ( в стерадианах ), в который излучается шум ; для источника шума в пространство Ω = 4 π ; на поверхности территории или ограждающих конструкций зданий и сооружений Ω = 2 π .
Источник шума , находящийся над поверхностью территории или на ограждающих конструкциях зданий и сооружений ( рисунок 2), следует считать расположенным в пространстве при выполнении условия
Ниш > 0,5 r 1 ,
где Ниш - высота источника шума над поверхностью территории ;
r 1 - расстояние от источника шума до расчетной точки .
Численные значения величины 10 lg Ω составляют 8, 11 дБ при Ω , равных , соответственно , 2 π , 4 π ;
r - расстояние ( м ) от акустического центра источника шума до расчетной точки ; за акустический центр источника шума , расположенного на поверхности , принимается проекция его геометрического центра на поверхность ; у источника в пространстве акустический и геометрический центры совпадают ;
βα - коэффициент поглощения звука в воздухе дБ / км , принимаемый
по таблице 3; при r £
D L отр = 3 n , дБ - повышение уровня звукового давления вследствие отражений звука от больших поверхностей ( земля , стена , угол двух стен ), расположенных на расстоянии r от расчетной точки , не превышающем 0,1 r ; n - число отражающих поверхностей ( n £ 3); поверхность земли не включается в число n , если отражение от нее уже учтено в значении пространственного угла Ω ;
D L с - дополнительное снижение уровня звукового давления элементами окружающей среды
D Lc = D L экр + D L пов + β зел × l + D L пог , (26)
где D L экр - снижение уровня звукового давления экранами , расположенными между источником шума и расчетной точкой , определяемое согласно п . 9.3;
D L пов - снижение уровня звукового давления поверхностью земли , определяемое согласно п . 8.4;
β зел - коэффициент ослабления звука полосой лесонасаждений , дБ / м , определяемый по формуле ( 23);
l - ширина лесополосы , м .
D L пог - снижение уровня звукового давления , обусловленное погодными условиями .
9.2 При ориентировочных расчетах уровни звука LA , дБА , в расчетных точках допускается определять по формуле
LA = LPA - 10 × lg Ω - 20 × lgr - D Ar + D L отр - D LCA (27)
где LPA - корректированный или эквивалентный корректированный уровень звуковой мощности источника шума , дБА ;
r , D L отр , Ω - то же , что в формуле ( 25);
D Ar - поправка на поглощение звука в воздухе , принимаемая по рисунку 4, в зависимости от разности , и учитывающая зависимость звукопоглощения от спектра шума :
- общий уровень звуковой мощности источника шума , дБ .
(28)
где - снижение уровня звука элементами окружающей среды , где все величины те же , что в формуле (26), но относятся к уровням звука и определяются по формулам (31), (32).
9.3 Снижение уровня звукового давления экраном ( здание , стена , насыпь ), расположенным между источником шума и расчетной точкой D L экр 1, 2, 3, дБ , на каждом из путей следует определять по формуле
(29)
где f - среднегеометрическая частота октавной полосы ( Гц ) и δ i = а i + b i - di ;
а i + b i - длина кратчайшего пути от источника шума до расчетной точки , проходящего через i - ю кромку экрана , м ;
d i - кратчайшее расстояние между источником шума и расчетной точкой , м .
Рисунок 4 - График для определения поправки , учитывающей поглощение звука в воздухе
Результирующее снижение уровня звукового давления D L экр ( дБ ) следует определять по формуле
(30)
Для источника больших размеров по сравнению с расстоянием до экрана за расстояние а i + b i следует принимать длину кратчайшего пути от расчетной точки до поверхности источника шума , проходящего через верхнюю кромку экрана , а за d i - кратчайшее расстояние от расчетной точки до источников шума , ближайших к кромкам экрана .
При ориентировочных расчетах снижение уровня звука экранами D L экр , дБ , допускается определять по формуле (31), в которой величины снижений уровней звука D L на каждом из путей следует определять по формуле
(31)
где - поправка , значения которой приведены на рисунке 5, в зависимости от D L - A = L Рлин - LPA , дБА .
9.4 При совместном ослаблении шума экраном и поверхностью с травяным или снежным покровом действия этих двух факторов взаимосвязаны и величину D L экр + D L пов в формуле (26) следует заменить на D L экр+пов , которая вычисляется по нижеизложенному правилу .
Для каждого из участков а i , b i определяют D L пов по п . 8.4. Затем D L пов i . на пути а i + bi , равную ( ) складывают арифметически с D L экр i , определенным по формуле (29). В заключение полученные снижения уровней шума на каждом из трех путей суммируют логарифмически по формуле (30).
Если при проектировании экрана не учитывалось уже имеющееся затухание D L пов , то реальное снижение шума построенным экраном может оказаться на 4 - 5 дБ ниже ожидаемого , а в некоторых случаях шум может даже возрасти .
Рисунок 5 - График для определения поправки , учитывающей снижение уровня звука экраном
9.5 При распространении звука над поверхностью земли дополнительное снижение уровня D L пов , дБ , определяется в соответствии с п . 8.3 .
При ориентировочных расчетах снижение уровня звука над поверхностью , поросшей травой или покрытой снегом , , дБА , допускается определять по формуле
(32)
9.6 Дополнительное снижение шума , обусловленное погодными условиями , определяется по формуле ( 21).
Снижение шума при распространении его сквозь плотную полосу
лесонасаждений с деревьями высотой не менее
Библиография
[1] Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах , в помещениях жилых , общественных зданий и на территории жилой застройки .
[2] Санитарно - эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно - защитные зоны и санитарная классификация предприятий , сооружений и иных объектов .
[3] Терехов А . Л . Исследования и снижение шума на компрессорных станциях . - М : ООО «ИРЦ Газпром» , 2002.
[4] Справочник по технической акустике / Под ред . М . Хекла и Х . А . Мюллера . - Л .: Судостроение , 1980.
[5] Борьба с шумом на производстве . Справочник . / Под ред . Е . Я . Юдина . - М .: Машиностроитель , 1985.