Защита жилых домов, оборудованных крышной котельной, от шума и вибраций. Мероприятия по снижению уровня шума Допустимый уровень шума в котельной

К.т.н. Л.В. Родионов, начальник отдела сопровождения научных исследований; к.т.н. С.А. Гафуров, старший научный сотрудник; к.т.н. В.С. Мелентьев, старший научный сотрудник; к.т.н. А.С. Гвоздев, ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва», г. Самара

Для обеспечения горячей водой и отоплением современных многоквартирных домов (МКД) в проекты иногда закладываются крышные котельные. Данное решение в некоторых случаях является экономически выгодным. При этом, зачастую, при монтаже котлов на фундаменты не обеспечивается должная виброизоляция . В результате жильцы верхних этажей подвержены постоянному шумовому воздействию.

Согласно действующим на территории России санитарным нормам уровень звукового давления в жилых помещениях не должен превышать 40 дБА – днём и 30 дБА – ночью (дБА – акустический децибел, единица измерения уровня шума с учётом восприятия звука человеком. – Прим. ред.).

Специалистами института акустики машин при Самарском государственном аэрокосмическом университете (ИАМ при СГАУ) были выполнены измерения уровня звукового давления в жилом помещении квартиры, расположенной под крышной котельной жилого дома . Выяснилось, что источником шума являлось именно оборудование крышной котельной. Несмотря на то что эту квартиру от помещения крышной котельной отделяет технический этаж, по результатам замеров зафиксировано превышение дневных санитарных норм, как по эквивалентному уровню, так и на октавной частоте 63 Гц (рис. 1).

Измерения были выполнены в дневное время суток. Ночью режим работы котельной практически не меняется, а фоновый уровень шума может быть ниже. Поскольку оказалось, что «проблема» присутствует уже днём, то измерения в ночное время суток решено не проводить.

Рисунок 1 . Уровень звукового давления в квартире в сравнении с санитарными нормами.

Локализация источника шума и вибрации

Для более точного определения «проблемной» частоты были выполнены измерения уровня звукового давления в квартире, котельной и на техническом этаже на разных режимах работы оборудования.

Наиболее характерным режимом работы оборудования, при котором появляется тональная частота в низкочастотной области, является одновременная работа трёх котлов (рис. 2). Известно, что частота рабочих процессов котлов (горение внутри) достаточно низкая и приходится на диапазон 30-70 Гц.

Рисунок 2. Уровень звукового давления в различных помещениях при работе трёх котлов одновременно

Из рис. 2 видно, что частота 50 Гц преобладает во всех измеренных спектрах. Таким образом, основной вклад в спектры уровней звукового давления в исследуемых помещениях вносят котлы.

Уровень фоновых помех в квартире не сильно меняется при включении котельного оборудования (кроме частоты 50 Гц), поэтому можно сделать вывод, что звукоизоляция двух перекрытий, отделяющих помещение котельной от жилых комнат, достаточна для снижения уровня воздушного шума, производимого котельным оборудованием до санитарных норм. Следовательно, следует искать другие (не прямые) пути распространения шума (вибрации) . Вероятно, высокий уровень звукового давления на 50 Гц обусловлен структурным шумом.

Для локализации источника структурного шума в жилых помещениях, а также для выявления путей распространения вибрации дополнительно проведены замеры виброускорения в котельной, на техническом этаже, а также в жилом помещении квартиры верхнего этажа.

Измерения проведены на различных режимах работы котельного оборудования. На рис. 3 представлены спектры виброускорений для режима, при котором работают все три котла.

По результатам проведённых замеров сделаны следующие выводы:

– в квартире на верхнем этаже под котельной санитарные нормы не выполняются;

– основным источником повышенного шума в жилых помещениях является рабочий процесс горения в котлах. Превалирующей гармоникой в спектрах шума и вибрации является частота 50 Гц.

– отсутствие должной виброизоляции котла от фундамента приводит к передаче структурного шума на пол и стены котельной. Вибрация распространяется как через опоры котлов, так и по трубам с передачей от них к стенам, а также полу, т.е. в местах жёсткого их соединения.

– следует разрабатывать мероприятия по борьбе с шумом и вибрацией на пути их распространения от котла.

а) б)
в)

Рисунок 3 . Спектры виброускорения: а – на опоре и фундаменте котла, на полу котельной; б – на опоре выхлопной трубы котла и на полу около выхлопной трубы котла; в – на стене котельной, на стене технического этажа и в жилом помещении квартиры.

Разработка системы виброзащиты

Исходя из предварительного анализа распределения масс конструкции газового котла и оборудования, для выполнения проекта были выбраны тросовые виброизоляторы ВМТ-120 и ВМТ-60 с номинальной нагрузкой на один виброизолятор (ВИ) 120 и 60 кг соответственно. Схема виброизолятора показана на рис. 4.

Рисунок 4. 3D-модель тросового виброизолятора модельного ряда ВМТ.

Рисунок 5. Схемы закрепления виброизоляторов: а) опорная; б) подвесная; в) боковая.

Разработаны три варианта схемы закрепления виброизоляторов: опорная, подвесная и боковая (рис. 5).

Расчёты показали, что боковая схема установки может быть реализована с помощью 33 виброизоляторов ВМТ-120 (для каждого котла), что является экономически нецелесообразным. Кроме этого, предполагаются весьма серьёзные сварочные работы.

При реализации подвесной схемы усложняется вся конструкция, так как к раме котлов необходимо приваривать широкие и достаточно длинные уголки, которые также будут сварены из нескольких профилей (для обеспечения необходимой крепёжной поверхности).

Кроме того, сложна технология установки рамы котла на эти полозья с ВИ (неудобно крепить ВИ, неудобно ставить и центрировать котёл и т.п.). Ещё один недостаток такой схемы – свободное перемещение котла в боковых направлениях (раскачивание в поперечной плоскости на ВИ). Количество виброизоляторов ВМТ-120 для данной схемы составляет 14.

Частота виброзащитной системы (ВЗС) – около 8,2 Гц.

Третий, наиболее перспективный и технологически более простой вариант – со стандартной опорной схемой. Для неё потребуется 18 виброизоляторов ВМТ-120.

Расчётная частота ВЗС 4,3 Гц. Кроме этого, конструкция самих ВИ (часть тросовых колец расположена под углом) и грамотное их размещение по периметру (рис. 6), позволяет воспринимать при такой схеме и боковую нагрузку, величина которой составит порядка 60 кгс на каждый ВИ, при этом вертикальная нагрузка на каждый ВИ составляет около 160 кгс.

Рисунок 6. Размещение виброизоляторов на раме при опорной схеме.

Проектирование системы виброзащиты

На основе данных проведённых статических испытаний и динамического расчёта параметров ВИ была разработана система виброзащиты котельной жилого дома (рис. 7).

Объект виброзащиты включает три котла одинаковой конструкции 1 , установленные на бетонных фундаментах с металлическими стяжками; систему трубопроводов 2 для подвода холодной и отвода нагретой воды, а также отвода продуктов горения; систему труб 3 для подвода газа к горелкам котлов.

Созданная виброзащитная система включает внешние виброзащитные опоры котлов 4 , предназначенные для поддержки трубопроводов 2 ; внутренний виброзащитный пояс котлов 5 , предназначенный для изоляции вибрации котлов от пола; внешние виброзащитные опоры 6 для газовых труб 3.

Рисунок 7. Общий вид котельной с установленной виброзащитной системой.

Основные конструктивные параметры системы виброзащиты:

1. Высота от пола, на которую необходимо поднять силовые рамы котлов – 2 см (допуск при установке минус 5 мм).

2. Количество виброизоляторов из расчёта на один котёл: 19 ВМТ-120 (18 – во внутреннем поясе, несущем вес котла, и 1 – на внешней опоре для демпфирования вибраций водяного трубопровода), а также 2 виброизолятора ВМТ-60 на внешних опорах – для виброзащиты газового трубопровода.

3. Схема нагружения типа «опора» работает на сжатие, обеспечивая хорошую виброизоляцию. Собственная частота системы составляет в диапазоне 5,1-7,9 Гц, что даёт эффективную виброзащиту в области свыше 10 Гц.

4. Коэффициент демпфирования виброзащитной системы составляет 0,4-0,5, что обеспечивает усиление на резонансе не более 2,6 (амплитуда колебаний не более 1 мм при амплитуде входного сигнала 0,4 мм).

5. Для регулировки горизонтальности котлов на боковых сторонах котла в П-образных профилях предусмотрено девять посадочных мест под виброизоляторы аналогичного типа. Номинально установлено только пять.

При монтаже возможно располагать виброизоляторы в произвольном порядке в любые из предусмотренных девять мест для достижения совмещения центра масс котла и центра жёсткости виброзащитной системы.

6. Преимущества разработанной виброзащитной системы: простота конструкции и монтажа, незначительная величина подъёма котлов над полом, хорошие демпфирующие характеристики системы, возможность регулировки.

Эффект от использования разработанной виброзащитной системы

При внедрении разработанной виброзащитной системы уровень звукового давления в жилых помещениях квартир верхних этажей снизился до допустимого уровня (рис. 8) . Измерения были выполнены и в ночное время суток.

Из графика на рис. 8 видно, что в нормируемом частотном диапазоне и по эквивалентному уровню звука санитарные нормы в жилом помещении выполняются.

Эффективность от разработанной виброзащитной системы при измерениях в жилом помещении на частоте 50 Гц составляет 26,5 дБ, а по эквивалентному уровню звука 15 дБА (рис. 9).

Рисунок 8 . Уровень звукового давления в квартире в сравнении с санитарными нормами с учётом разработанной виброзащитной системы.

Рисунок 9. Уровень звукового давления в третьоктавных полосах частот в жилом помещении при работе трёх котлов одновременно.

Заключение

Созданная виброзащитная система позволяет защищать жилой дом, оборудованный крышной котельной, от вибраций, создаваемой работой газовых котлов, а также обеспечивать нормальный вибрационный режим работы для самого газового оборудования вместе с системой трубопроводов, увеличивая ресурс службы и снижая вероятность аварий.

Основными преимуществами разработанной виброзащитной системы являются простота конструкции и монтажа, низкая стоимость в сравнении с другими типами виброизоляторов, устойчивость к температурам и загрязнению, незначительная величина подъёма котлов над полом, хорошие демпфирующие характеристики системы, возможность регулировки.

Виброзащитная система препятствует распространению структурного шума от оборудования крышной котельной по конструкции здания, тем самым снижая уровень звукового давления в жилых помещениях до допустимого уровня.

Литература

1. Иголкин, А.А. Снижение шума в жилом помещении за счёт применения виброизоляторов [Текст] / А.А. Иголкин, Л.В. Родионов, Е.В. Шахматов // Безопасность в техносфере. № 4. 2008. С. 40-43.

2. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки», 1996, 8 с.

3. ГОСТ 23337-78 «Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий», 1978, 18 с.

4. Шахматов, Е.В. Комплексное решение проблем виброакустики изделий машиностроения и аэрокосмической техники [Текст] / Е.В. Шахматов // LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH&CO.KG. 2012. 81 с.

От редакции. 27.10.2017 г. Роспотребнадзор опубликовал на своём официальном сайте информацию «О воздействии физических факторов, в том числе шума, на здоровье населения» , в которой отмечает, что в структуре жалоб граждан на различные физические факторы наибольший удельный вес (свыше 60%) составляют жалобы именно на шум. Основными из них являются жалобы жителей, в т.ч., на акустический дискомфорт от систем вентиляции и холодильного оборудования, шум и вибрацию при работе отопительного оборудования.

Причинами повышенного уровня шума, создаваемого указанными источниками, служит недостаточность шумозащитных мероприятий на стадии проектирования, монтаж оборудования с отступлением от проектных решений без оценки генерируемых уровней шума и вибрации, неудовлетворительная реализация шумозащитных мероприятий на стадии ввода в эксплуатацию, размещение оборудования, не предусмотренного проектом, а также неудовлетворительный контроль за эксплуатацией оборудования.

Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека обращает внимание граждан, что при неблагоприятном воздействии физических факторов, в т.ч. шума, следует обращаться в территориальное Управление Роспотребнадзора по субъекту РФ.

Количество обращений граждан, поступающих в УправлениеРоспотребнадзора по Тюменской области, об ухудшении условий проживания вследствие воздействия сверхнормативных уровней шума ежегодно возрастает.

За 2013 год поступило 362 обращения (суммарно по фактам нарушения тишины и покоя, размещения и шума), в 2014 – 416 обращений, за 2015 год уже поступило 80 обращений.

Согласно сложившейся практике, после обращения жителей Управлением назначаются измерения уровней шума и вибрации в жилом помещении. В случае необходимости измерения проводят в организациях, расположенных рядом с квартира­ми, где, например, эксплуатируется «шумящее» оборудование - источник шума (ресторан, кафе, магазин и т.д.). При обнару­жении превышений уровней шума и вибрации над допусти­мыми значениями, согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на ра­бочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки», в адрес владельцев источ­ников шума - юридических лиц, индивидуальных предпри­нимателей - Управление выдает предписание об устранении выявленных нарушений санитарного законо­дательства.

Каким образом можно снизить шум от перечисленного выше оборудования, чтобы при его эксплуатации не возни­кали жалобы жильцов дома? Конечно, идеальный вариант -предусмотреть необходимые меры на стадии проектирова­ния жилого здания, тогда и разработка шумопонижающих мероприятий всегда возможна, и внедрение их при стро­ительстве в десятки раз дешевле, чем в тех домах, которые уже построены.

Совсем по-другому обстоит дело, если здание уже постро­ено и в нем имеются источники шума, которые превышают действующие нормы. Тогда чаще всего шумные агрегаты за­меняют на менее шумные и реализуют мероприятия по виб­роизоляции агрегатов и подводящих к ним коммуникаций. Далее мы рассмотрим конкретные источники шума и меры по виброизоляции оборудования.

ШУМ ОТ КОНДИЦИОНЕРА

Применение трехзвенной виброизоляции, когда кондиционер устанавливают на раму через виброизолятор, а раму - на железобетонную плиту через резиновые прокладки (при этом железобетонная плита устанавливается на пружинные виброизоляторы на кровлю здания), приводит к снижению проникающего структурного шума до уровней, допустимых в жилых по­мещениях.

Для снижения шума необходимо, кроме усиления шумовиброизоляции стенок воздуховода и установки глушителя на воздуховод вентагрегата (со стороны помещений), крепить расширительную камеру и воздуховоды к перекрытию через виброизолирующие подвески или прокладки.

ШУМ ОТ КОТЕЛЬНОЙ НА КРЫШЕ

Для защиты от шума котельной, расположенной на кры­ше дома, фундаментную плиту крышной котельной устанав­ливают на пружинные виброизоляторы или виброизоли­рующий мат из специального материала. Оборудованные в котельной насосы и котлоагрегаты устанавливают на ви­броизоляторы и применяют мягкие вставки.

Насосы в котельной нельзя ставить двигателем вниз! Они должны быть смонтированы таким образом, чтобы на­грузка от трубопроводов не передавалась на корпус насоса. Наряду с этим уровень шума выше от насоса более высокой мощности или в случае, если установлено несколько насосов. Для снижения шума фундаментную плиту котельной также можно поставить на пружинные амортизаторы или высоко­прочные многослойные резиновые и резинометаллические виброизоляторы.

Действующими нормами не допускается размеще­ние крышной котельной непосредственно на перекры­тии жилых помещений (перекрытие жилого помещения не может служить основанием пола котельной), а также смежно с жилыми помещениями. Не допускается про­ектирование крышных котельных на зданиях детских дошкольных и школьных учреждений, лечебных кор­пусах поликлиник и больниц с круглосуточным пре­быванием пациентов, на спальных корпусах санатори­ев и учреждений отдыха. При установке оборудования на кровле и перекрытиях желательно размещать его в местах, наиболее удаленных от защищаемых объектов.

ШУМ ОТ ИНТЕРНЕТ-ОБОРУДОВАНИЯ

Согласно рекомендациям по проектированию систем связи, информатизации и диспетчеризации объектов жи­лищного строительства, антенные усилители сотовой связи рекомендуется устанавливать в металлическом шкафу с за­порным устройством на технических этажах, чердаках или лестничных клетках верхних этажей. При необходимости установки домовых усилителей на разных этажах многоэтажных зданий их следует устанавливать в металлических шкафах в непо­средственной близости от стояка под потолком, как правило на высоте не менее 2 м от низа шкафа до пола.

При монтаже усилителей на технических этажах и чердаках для устранения передачи вибрации металлическо­го шкафа с запорным устройством последний необходимо установить на виброизоляторы.

ВЫХОД - ВИБРОИЗОЛЯТОРЫ И «ПЛАВАЮЩИЕ» ПОЛЫ

Для вентиляционного, холодильного оборудования на верхних, нижних и промежуточных технических этажах жилых зданий, гостиниц, многофункциональных комплексов или при соседстве с нормируемыми по шуму помещениями, где постоянно пребывают люди, можно установить агрегаты на заводские виброизоляторы на железобетонную плиту. Эту плиту монтируют на виброизолированном слое или пружинах на «плавающий» пол (дополнительная железобе­тонная плита на виброизолирующем слое) в техническом помещении. Следует учесть, что вентиляторы, наружные конденсаторные блоки, которые сейчас выпускаются, вибро­изоляторами комплектуют только по заявке заказчика.

«Плавающие» полы без специальных виброизоляторов можно использовать лишь с оборудованием, имеющим ра­бочие частоты более 45-50 Гц. Это, как правило, небольшие машины, виброизоляция которых может быть обеспечена и другими способами. Эффективность полов на упругом осно­вании на столь низких частотах невелика, поэтому применяют их исключительно в сочетании с другими видами виброизоля­торов, что обеспечивает высокую виброизоляцию на низких частотах (за счет виброизоляторов), а также на средних и вы­соких (за счет виброизоляторов и «плавающего» пола).

Стяжку плавающего пола необходимо тщательно изоли­ровать от стен и несущей плиты перекрытия, так как образо­вание даже небольших жестких мостиков между ними может существенно ухудшить его виброизолирующие свойства. В мес­тах примыкания «плавающего» пола к стенам должен быть шов из нетвердеющих материалов, не пропускающий воду.

ШУМ ОТ МУСОРОПРОВОДА

Для снижения шума необходимо соблюдать требования норм и не проектировать ствол мусоропровода смежно с жилыми помещениями. Ствол мусоропровода не должен примыкать или располагаться в стенах, ограждающих жи­лые либо служебные помещения с нормируемыми уровнями шума.

Из мероприятий по уменьшению шума мусоропроводов наиболее распространены следующие:

• в помещениях для сбора мусора предусматривается «плавающий» пол;
• по согласию жильцов всех квартир подъезда мусоро­провод заваривается (или ликвидируется) с размещением в помещении мусорокамеры колясочных, комнаты для кон­сьержки и т.д. (положительной момент в том, что кроме шума исчезают запахи, ликвидируется возможность появления крыс и насекомых, вероятность пожаров, грязь и т.д.);
• ковш загрузочного клапана монтируют обрамленными резиновыми или магнитными уплотнителями;
• декоративная теплошумозащитная облицовка ствола мусоропровода из строительных материалов отделяется от строительных конструкций здания звукоизолирующими прокладками.

Сегодня многие строительные фирмы предлагают свои услуги, различные конструкции для увеличения звукоизоля­ции стен и обещают полную тишину. Следует обратить вни­мание на то, что на самом деле никакие конструкции не смо­гут снять структурный шум, передающийся по перекрытиям пола, потолка и по стенам при сбрасывании твердых быто­вых отходов в мусоропровод.

ШУМ ОТ ЛИФТОВ

В СП 51.13330.2011 «Защита от шума. Актуализирован­ная редакция СНиП 23-03-2003» сказано, что лифтовые шах­ты целесообразно располагать в лестничной клетке между лестничными маршами (п. 11.8). При архитектурно-планиро­вочном решении жилого здания следует предусматривать, чтобы к встроенной лифтовой шахте примыкали помещения, не требующие повышенной защиты от шума и вибрации (хол­лы, коридоры, кухни, санитарные узлы). Все лифтовые шахты независимо от планировочного решения должны быть само­несущими и иметь самостоятельный фундамент.

Шахты надлежит отделить от других конструкций здания акустическим швом 40-50 мм или виброизолирующими про­кладками. В качестве материала упругого слоя рекомендова­ны плиты из акустической минеральной ваты на базальтовой или стекловолокнистой основе и различные вспененные по­лимерные рулонные материалы.

Для защиты от структурного шума лифтовой установки ее приводной двигатель с редуктором и лебедкой, устанав­ливаемые обычно на одной общей раме, виброизолируют от опорной поверхности. Современные лифтовые привод­ные агрегаты комплектуют соответствующими виброизо­ляторами, установленными под металлическими рамами, на которых жестко крепят двигатели, редукторы и лебедки, в связи с чем дополнительная виброизоляция приводного агрегата, как правило, не требуется. При этом дополнительно рекомендуется сделать двухкаскадную (двузвенную) систему виброизоляции, установив опорную раму через виброизоля­торы на железобетонную плиту, которая также отделена от пола виброизоляторами.

Эксплуатация лифтовых лебедок, установленных на двухка-скадных системах виброизоляции, показала, что уровни шума от них не превышают нормативные значения в ближайших жи­лых помещениях (через 1-2 стены). В практических целях не­обходимо следить за тем, чтобы виброизоляция не была нару­шена случайными жесткими мостиками между металлической рамой и опорной поверхностью. Подводящие электрокабели должны иметь достаточно длинные гибкие петли. Тем не менее работа других элементов лифтовых установок (панели управ­ления, трансформаторы, башмаки кабины и противовеса и т.п.) может сопровождаться шумом выше нормативных значений.

Запрещается проектировать пол машинного отделения лифта как продолжение плиты перекрытия потолка жилой комнаты верхнего этажа.

ШУМ ОТ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ НА ПЕРВЫХ ЭТАЖАХ

Для защиты от шума трансформаторных подстанций жилых и иных помещений с нормируемыми уровнями шума необходимо соблюдать следующие условия:

• помещения встроенных трансформаторных подстанций;
• не должны примыкать к защищаемым от шума помещениям;
• встроенные трансформаторные подстанции следует
• располагать в подвалах или на первых этажах зданий;
• трансформаторы необходимо устанавливать на вибро­изоляторы, рассчитанные соответствующим способом;
• электрические щиты, содержащие электромагнитные коммуникационные аппараты, и отдельно установленные масляные выключатели с электрическим приводом должны монтироваться на резиновых виброизоляторах (воздушные разъединители не требуют виброизоляции);
• вентиляционные устройства помещений встроенных трансформаторных подстанций должны быть оборудованы глушителями шума.

Для дополнительного снижения шума от встроенной трансформаторной подстанции целесообразно обработать ее потолки и внутренние стены звукопоглощающей облицовкой.

Во встроенных трансформаторных подстанциях должна быть выполнена за­щита от электромагнитного излучения (сетка из специально­го материала с заземлением для снижения уровня излучения электрической составляющей и стальной лист для магнитной).

ШУМ ОТ ПРИСТРОЕННЫХ КОТЕЛЬНЫХ, ПОДВАЛЬНЫХ НАСОСОВ И ТРУБ

Оборудование котельных (на­сосы и трубопроводы, вентагрегаты, воздуховоды, газовые котлы и т.д.) должно быть виброизолировано с применением виброфундаментов и мягких вставок. Вентиляционные уста­новки оснащают глушителями.

Чтобы виброизолировать расположенные в подвалах на­сосы, элеваторные узлы в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП), вентагрегаты, холодильные камеры, указанное обору­дование устанавливают на виброфундаменты. Трубопроводы и воздуховоды виброизолируются от конструкций дома, так как преобладающим шумом в квартирах, расположенных выше, может оказаться не базовый шум от оборудования в подвале, а тот, который передается ограждающим конструкциям через вибрацию трубопроводов и фундаменты оборудования. Устра­ивать встроенные котельные в жилых зданиях запрещается.

В системах трубопроводов, соединенных с насосом, необ­ходимо применять гибкие вставки - резинотканевые рукава или резинотканевые рукава, армированные металлическими спиралями, в зависимости от гидравлического давления в сети, длиной 700-900 мм. При наличии трубных участков меж­ду насосом и гибкой вставкой участки следует крепить к сте­нам и перекрытиям помещения на виброизолирующих опо­рах, подвесках или через амортизирующие прокладки. Гибкие вставки нужно располагать как можно ближе к насосной уста­новке как на нагнетательной линии, так и на всасывающей.

Для снижения уровней шума и вибрации в жилых домах от работы систем тепловодоснабжения необходимо изоли­ровать распределительные трубопроводы всех систем от строительных конструкций здания в местах их прохождения через несущие конструкции (ввода в жилые дома и вывода из них). Зазор между трубопроводом и фундаментом на вво­де и выводе должен быть не менее 30 мм.

Подготовлено по материалам журнала Санитарно-эпидемиологический собеседник (№1(149), 2015

В.Б. Тупов
Московский энергетический институт (технический университет)

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены оригинальные разработки МЭИ по снижению шума от энергетического оборудования ТЭС и котельных. Приводятся примеры снижения шума от наиболее интенсивных источников шума, а именно от паровых выбросов, парогазовых установок, тягодутьевых машин, водогрейных котлов, трансформаторов и градирен с учетом требований и специфики их эксплуатации на объектах энергетики. Даны результаты испытаний глушителей. Приведенные данные позволяют рекомендовать глушители МЭИ для широкого использования на объектах энергетики страны.

1. ВВЕДЕНИЕ

Решения экологических вопросов при эксплуатации энергетического оборудования являются приоритетными. Шум является одним из важных факторов, загрязняющих окружающую среду, снижение негативного воздействия которого на окружающую среду обязывают законы «Об охране атмосферного воздуха» и «Об охране окружающей природной среды», а санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 устанавливают допустимые уровни шума на рабочих местах и территории жилой застройки.

Работа энергетического оборудования в штатном режиме связана с шумоизлучением, которое превышает санитарные нормы не только на территории энергетических объектов, но и на территории окружающего района. Особенно это важно для энергетических объектов, находящихся в крупных городах рядом с жилыми районами. Использование парогазовых установок (ПГУ) и газотурбинных установок (ГТУ), а также оборудования более высоких технических параметров связано с увеличением уровней звукового давления в окружающем районе.

Некоторое энергетическое оборудование имеет тональные составляющие в своем спектре излучения. Круглосуточный цикл работы энергетического оборудования обуславливает особую опасность шумового воздействия для населения в ночное время.

В соответствии с санитарными нормами санитарно-защитные зоны (СЗЗ) ТЭС эквивалентной электрической мощностью 600 МВт и выше, использующие в качестве топлива уголь и мазут, должны иметь СЗЗ не менее 1000 м, работающие на газовом и газомазутном топливе - не менее 500 м. Для ТЭЦ и районных котельных тепловой мощностью 200 Гкал и выше, работающих на угольном и мазутном топливе СЗЗ составляет не менее 500 м, а для работающих на газовом и резервном мазутном топливе - не менее 300 м.

Санитарные нормы и правила устанавливают минимальные размеры санитарной зоны, а действительные размеры могут быть больше. Превышение допустимых норм от постоянно работающего оборудования тепловых электрических станций (ТЭС) может достигать для рабочих зон - 25-32 дБ; для территорий жилых зон - 20-25 дБ на расстоянии 500 м от мощной тепловой электрической станции (ТЭС) и 15-20 дБ на расстоянии 100 м от крупной районной тепловой станции (РТС) или квартальной тепловой станции (КТС). Поэтому проблема снижения шумового воздействия от энергетических объектов является актуальной, и в ближайшее время её значение будет возрастать.

2. ОПЫТ СНИЖЕНИЯ ШУМА ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. Основные направления работы

Превышение санитарных норм в окружающем районе формируется, как правило, группой источников, разработкой мер по снижению шума, которым уделяется большое внимание как за рубежом, так и в нашей стране. За рубежом известны работы по шумоглушению энергетического оборудования таких компаний, как Industrial acoustic company (IAC), BB-Acustic, Gerb и других, а в нашей стране- разработки ЮжВТИ, НПО ЦКТИ, ОРГРЭС, ВЗПИ (Открытый университет), НИИСФ, ВНИАМ др. .

Московский энергетический институт (технический университет) с 1982 г. также проводит комплекс работ для решения этой проблемы . Здесь за последние годы разработаны и внедрены на объектах большой и малой энергетики новые эффективные глушители для наиболее интенсивных источников шума от:

паровых выбросов;

парогазовых установок;

тягодутьевых машин (дымососов и дутьевых вентиляторов);

водогрейных котлов;

трансформаторов;

градирен и других источников.

Ниже рассмотрены примеры снижения шума от энергетического оборудования разработками МЭИ. Работа по их внедрению имеет высокую социальную значимость, которая заключается в уменьшении шумового воздействия до санитарных норм для большого числа населения и персонала энергетических объектов.

2.2. Примеры снижения шума от энергетического оборудования

Сбросы пара энергетических котлов в атмосферу является наиболее интенсивным, хотя и кратковременным, источником шума как для территории предприятия, так и для окружающего района.

Акустические измерения показывают, что на расстоянии 1 - 15 м от парового выброса энергетического котла уровни звука превышают не только допустимый, но и максимально допустимый уровень звука (110 дБА) на 6 - 28 дБА.

Поэтому разработка новых эффективных паровых глушителей является актуальной задачей. Был разработан глушитель шума выброса пара (глушитель МЭИ) .

Паровой глушитель имеет различные модификации в зависимости от требуемого снижения уровня шума выброса и характеристик пара.

В настоящее время паровые глушители МЭИ внедрены на ряде энергетических объектов: Саранской теплоэлектроцентрали №2 (ТЭЦ-2) ОАО «Территориальная генерирующая компания-6», котле ОКГ-180 ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ТЭЦ-9, ТЭЦ-11 ОАО «Мосэнерго». Расходы пара через глушители составляли от 154 т/ч на Саранской ТЭЦ-2 до 16 т/ч на ТЭЦ-7 ОАО «Мосэнерго».

Глушители МЭИ были установлены на выхлопных трубопроводах после ГПК котлов ст. №1, 2 ТЭЦ-7 филиала ТЭЦ-12 ОАО «Мосэнерго». Эффективность этого глушителя шума, полученная по результатам измерений, составила 1,3 - 32,8 дБ во всём спектре нормируемых октавных полос со среднегеометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц.

На котлах ст. № 4, 5 ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго» было внедрено несколько глушителей МЭИ на сбросе пара после главных предохранительных клапанов (ГПК). Проведенные здесь испытания показали, что акустическая эффективность составила 16,6 - 40,6 дБ во всём спектре нормируемых октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5 - 8000 Гц, а по уровню звука - 38,3 дБА.

Глушители МЭИ по сравнению с зарубежными и другими отечественными аналогами имеют высокие удельные характеристики, позволяющие достигать максимального акустического эффекта при минимальном весе глушителе и максимальном расходе пара через глушитель .

Паровые глушители МЭИ могут быть использованы для снижения шума сбросов в атмосферу перегретого и влажного пара, природного газа и др. Конструкция глушителя может эксплуатироваться в широком диапазоне параметров сбрасываемого пара и применяться как на блоках с докритическими параметрами, так и на блоках со сверхкритическими параметрами. Опыт применения паровых глушителей МЭИ показал необходимую акустическую эффективность и надёжность работы глушителей на различных объектах.

При разработке мер по шумоглушению ГТУ основное внимание было уделено разработке глушителей для газовых трактов .

По рекомендациям МЭИ выполнены конструкции глушителей шума газовых трактов котлов-утилизаторов следующих марок: КУВ-69,8-150 производства ОАО «Дорогобужкотломаш» для ГТЭС «Поселок Северный», П-132 производства АО «Подольский машиностроительный завод» (АО «ПМЗ») для Киришской ГРЭС, П-111 производства АО «ПМЗ» для ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго», котла-утилизатора по лицензии компании «Nooter/Eriksen» для энергоблока ПГУ-220 Уфимской ТЭЦ-5, КГТ-45/4,0-430-13/0,53-240 для Новоуренгойского газохимического комплекса (ГХК).

Для ГТУ-ТЭЦ «Посёлок Северный» проведен комплекс работ по снижению шума газовых трактов.

ГТУ-ТЭЦ «Посёлок Северный» содержит двухкорпусной КУ конструкции ОАО «Дорогобужкотломаш», который устанавливается после двух газовых турбин FT-8.3 компании «Pratt & Whitney Power Systems». Эвакуация дымовых газов от КУ осуществляется через одну дымовую трубу.

Проведенные акустические расчёты показали, что для выполнения санитарных норм в жилом районе на расстоянии 300 м от среза устья дымовой трубы необходимо снизить шум в пределах от 7,8 дБ до 27,3 дБ на среднегеометрических частотах 63-8000 Гц.

Разработанный МЭИ диссипативный пластинчатый глушитель шума для снижения шума выхлопа ГТУ с КУ располагается в двух в металлических коробах шумоглушения КУ с размерами 6000x6054x5638 мм над конвективными пакетами перед конфузорами.

На Киришской ГРЭС в настоящее время внедряется парогазовый блок ПГУ-800 с КУ П-132 горизонтальной компоновки и ГТУ SGT5-400F (Siemens).

Проведенные расчёты показали, что требуемое снижение уровня шума от выхлопного тракта ГТУ составляет 12,6 дБА для обеспечения уровня звука 95 дБА в 1 м от устья дымовой трубы.

Для снижения шума в газовых трактах КУ П-132 Киришской ГРЭС разработан цилиндрический глушитель, который размещается в дымовой трубе внутренним диаметром 8000 мм.

Глушитель шума состоит из четырёх цилиндрических элементов, размещенных равномерно в дымовой трубе, при этом относительное проходное сечение глушителя составляет 60 %.

Расчётная эффективность глушителя составляет 4,0-25,5 дБ в диапазоне октавных полос со среднегеометрическими частотами 31,5 - 4000 Гц, что соответствует акустической эффективности по уровню звука 20 дБА.

Использование глушителей для снижения шума от дымососов на примере ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго» на горизонтальных участках дано в .

В 2009 г. для снижения шума газового тракта за центробежными дымососами Д-21,5x2 котла ТГМ-84 ст. № 4 ТЭЦ-9 был установлен пластинчатый глушитель шума на прямом вертикальном участке газохода котла за дымососами перед входом в дымовую трубу на отметке 23,63 м.

Пластинчатый глушитель шума для газохода котла ТГМ ТЭЦ-9 представляет собой двухступенчатую конструкцию.

Каждая ступень глушителя состоит из пяти пластин толщиной 200 мм и длиной 2500 мм, размещенных равномерно в газоходе размерами 3750x2150 мм. Расстояние между пластинами составляет 550 мм, расстояние между крайними пластинами и стенкой газохода - 275 мм. При таком размещении пластин относительное проходное сечение составляет 73,3 %. Длина одной ступени глушителя без обтекателей составляет 2500 мм, расстояние между ступенями глушителя составляет 2000 мм, внутри пластин находится негорючий, негигроскопичный звукопоглощающий материал, который защищается от выдувания стеклотканью и перфорированным металлическим листом. Глушитель имеет аэродинамическое сопротивление около 130 Па. Вес конструкции глушителя составляет около 2,7 т. Акустическая эффективность глушителя по результатам испытаний составляет 22-24 дБ на среднегеометрических частотах 1000-8000 Гц.

Примером комплексной проработки мер по шумоглушению является разработка МЭИ для снижения шума от дымососов на ГЭС-1 ОАО «Мосэнерго». Здесь предъявлялись высокие требования к аэродинамическому сопротивлению глушителей, которые было необходимо разместить в существующие газоходы станции.

Для снижения шума газовых трактов котлов ст. № 6, 7 ГЭС-1 филиала ОАО «Мосэнерго» МЭИ разработал целую систему шумоглушения. Система шумоглушения состоит из следующих элементов: пластинчатого глушителя, облицованных звукопоглощающим материалом поворотов газовых трактов, разделительной звукопоглощающей перегородки и пандуса. Наличие разделительной звукопоглощающей перегородки, пандуса и звукопоглощающей облицовки поворотов газоходов котлов, помимо снижения уровней шума, способствует снижению аэродинамического сопротивления газовых трактов энергетических котлов ст. № 6, 7 в результате исключения сталкивания потоков дымовых газов в месте их соединения, организации более плавных поворотов дымовых газов в газовых трактах. Аэродинамические измерения показали, что суммарное аэродинамическое сопротивление газовых трактов котлов за дымососами за счет установки системы шумоглушения практически не увеличилось. Общий вес системы шумоглушения составил около 2,23 т.

Опыт снижения уровня шума от воздухозаборов дутьевых вентиляторов котлов дан в . В статье рассмотрены примеры снижения шума воздухозаборов котлов глушителями конструкции МЭИ. Здесь приведены глушители для воздухозабора дутьевого вентилятора ВДН-25х2К котла БКЗ-420-140 НГМ ст. № 10 ТЭЦ-12 ОАО «Мосэнерго» и водогрейных котлов через подземные шахты (на примере котлов

ПТВМ-120 РТС «Южное Бутово») и через каналы, расположенные в стене здания котельной (на примере котлов ПТВМ-30 РТС «Солнцево»). Первые два случая компоновки воздуховодов являются довольно типичными для энергетических и водогрейных котлов, а особенностью третьего случая является отсутствие участков, на которых может быть установлен глушитель и высокие скорости потока воздуха в каналах.

Разработаны и внедрены в 2009 г. меры по снижению шума с помощью звукопоглощающих экранов от четырех трасформаторов связи марки ТЦ ТН-63000/110 ТЭЦ-16 ОАО «Мосэнерго». Звукопоглощающие экраны устанавливаются на расстоянии 3 м от трансформаторов. Высота каждого звукопоглощающего экрана - 4,5 м, а длина изменяется от 8 до 11 м. Звукопоглощающий экран состоит из отдельных панелей, установленных в специальные стойки. В качестве панелей экранов применяются стальные панели со звукопоглощающей облицовкой. Панель с лицевой стороны закрывается гофрированным металлическим листом, а со стороны трансформаторов - перфорированным металлическим листом с коэффициентом перфорации 25 %. Внутри панелей экранов находится негорючий, негигроскопичный звукопоглощающий материал.

Результаты испытаний показали, что уровни звукового давления после установки экрана снизились в контрольных точках до 10-12 дБ.

В настоящее время разработаны проекты по снижению шума от градирен и трансформаторов ТЭЦ-23 и от градирен ТЭЦ-16 ОАО «Мосэнерго» с помощью экранов.

Продолжалось активное внедрение глушителей шума МЭИ для водогрейных котлов . Только за последние три года установлены глушители на котлах ПТВМ-50, ПТВМ-60, ПТВМ-100 и ПТВМ-120 на РТС «Рублёво», «Строгино», «Кожухово», «Волхонка-ЗИЛ», «Бирюлёво», «Химки-Ховрино», «Красный Строитель», «Чертаново», «Тушино-1», «Тушино-2», «Тушино-5», «Новомосковская», «Бабушкинская-1», «Бабушкинская-2», «Красная Пресня», КТС-11, КТС-18, КТС-24 г. Москвы и др.

Испытания всех установленных глушителей показали высокую акустическую эффективность и надёжность, что подтверждается актами о внедрении. В настоящее время эксплуатируются более 200 глушителей.

Внедрение глушителей МЭИ продолжается.

В 2009 г. заключено соглашение в области поставки комплексных решений для снижения шумового воздействия от энергетического оборудования между МЭИ и Центральным ремонтным заводом (ЦРМЗ г. Москва). Это позволит более широко внедрять разработки МЭИ на объектах энергетики страны. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный комплекс глушителей МЭИ для снижения шума от различного энергетического оборудования показал необходимую акустическую эффективность и учитывает специфику работы на объектах энергетики. Глушители прошли длительное эксплуатационное апробирование.

Рассмотренный опыт их применения позволяет рекомендовать глушители МЭИ для широкого использования на объектах энергетики страны.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-01. М.: Минздрав России, 2001.

2. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980. - 120 с.

3. Борьба с шумом на производстве / под ред. Е.Я. Юдина. М.: Машиностроение. 1985. - 400 с.

4. Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования. М.: Издательство МЭИ. 2005. - 232 с.

5. Тупов В.Б. Шумовое воздействие энергетических объектов на окружающую среду и методы его снижения. В справочнике: «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника» / под общ.ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина, Издательство МЭИ, 2004. Т. 4. С. 594-598.

6. Тупов В.Б. Шум от энергетического оборудования и способы его снижения. В учебном пособии: «Экология энергетики». М.: Издательство МЭИ, 2003. С. 365-369.

7. Тупов В.Б. Снижение уровня шума от энергетического оборудования. Современные природоохранные технологии в электроэнергетике: Информационный сборник / под общ ред. В.Я. Путилова. М.: Издательский дом МЭИ, 2007, С.251-265.

8. Марченко М.Е., Пермяков А.Б. Современные системы шумоглушения при сбросах больших потоков пара в атмосферу // Теплоэнергетика. 2007. №6. С. 34-37.

9. Лукащук В.Н. Шум при продувках пароперегревателей и разработка мероприятий по снижению его влияния на окружающую среду: дисс... канд. тех. наук: 05.14.14. М., 1988. 145 с.

10. Яблоник Л.Р. Шумозащитные конструкции турбинного и котельного оборудования: теория и расчет: дисс. ... док. тех. наук. СПб., 2004. 398 с.

11. Глушитель шума выброса пара (варианты): Патент

на полезную модель 51673 РФ. Заявка №2005132019. Заявл. 18.10.2005 / В.Б. Тупов, Д.В. Чугунков. - 4 с: ил.

12. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Глушитель шума выброса пара // Электрические станции. 2006. №8. С. 41-45.

13. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Использование глушителей шума при сбросах пара в атмосферу/УЛовое в российской электроэнергетике. 2007. №12. С.41-49

14. Тупов В.Б., Чугунков Д.В. Глушители шума на сбросах пара энергетических котлов// Теплоэнергетика. 2009. №8. С.34-37.

15. Тупов В.Б., Чугунков Д.В., Семин С.А. Снижение шума от выхлопных трактов газотурбинных установок с котлами-утилизаторами // Теплоэнергетика. 2009. № 1. С. 24-27.

16. Тупов В.Б., Краснов В.И. Опыт снижение уровня шума от воздухозаборов дутьевых вентиляторов котлов// Теплоэнергетика. 2005. №5. С. 24-27

17. Tupov V.B. Noise problem from power stations in Moscow// 9th International Congress on Sound and Vibration Orlando, Florida, USA, 8-11, July 2002.P. 488-496.

18. Tupov V.B. Noise reduction from blow fans of hot-water boilers//ll th International Congress on Sound and Vibration, St.Petersburg, 5-8 July 2004. P. 2405-2410.

19. Тупов В.Б. Способы снижения шума от водогрейных котлов РТС// Теплоэнергетика. № 1. 1993. С. 45-48.

20. Tupov V.B. Noise problem from power stations in Moscow// 9th International Congress on Sound and Vibration, Orlando, Florida, USA, 8-11, July 2002. P. 488^96.

21. Ломакин Б.В., Тупов В.Б. Опыт снижения шума на прилегающей к ТЭЦ-26 территории // Электрические станции. 2004. №3. С. 30-32.

22. Тупов В.Б., Краснов В.И. Проблемы снижения шума от энергетических объектов при расширении и модернизации// I специализированная тематическая выставка «Экология в энергетике-2004»: Сб. докл. Москва, ВВЦ, 26-29 октября 2004 г. М., 2004. С. 152-154.

23. Тупов В.Б. Опыт снижения шума энергетических установок/Я1 Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия», 17-19 марта 2009 г. Санкт-Петербург., С. 190-199.

Страница 7 из 21

В связи с тем, что на современных электростанциях шум, как правило, превышает допустимые уровни, в последние годы широко развернулись работы по шумоглушению.
Известны три основных метода уменьшения производственного шума: снижение шума в самом источнике; снижение шума на путях его распространения; архитектурно-строительные и планировочные решения.
Метод уменьшения шума в источнике его возникновения заключается в усовершенствовании конструкции источника, в изменении технологического процесса. Наиболее эффективно применение этого метода при разработке нового энергооборудования. Рекомендации по снижению шума в источнике даны в § 2-2.
Для звукоизоляции различных помещений электростанции (особенно машинного и котельного залов) как наиболее шумных используют строительные решения: утолщение наружных стен зданий, применение окон со сдвоенными стеклами, пустотелых стеклянных блоков, двойных дверей, многослойных акустических панелей, уплотнение окон, дверей, проемов, правильный выбор мест забора и выпуска воздуха вентиляционных установок. Необходимо также обеспечивать хорошую звукоизоляцию между машинным залом и подвальными помещениями, тщательной заделкой всех отверстий и проемов.
При проектировании машинного зала избегают небольших помещений с гладкими, непоглощающими звук стенами, потолком, полом. Обшивка стен звукопоглощающими материалами (ЗПМ) может дать снижение уровня шума приблизительно на 6-7 дБ в средних по величине помещениях (3000-5000 м3). Для больших помещений экономичность этого метода становится спорной.
Некоторые авторы, такие как Г. Кох и X. Шмидт (ФРГ), а также Р. Френч (США), считают, что акустическая обработка стен и потолков помещений станций мало эффективна (1-2 дБ). Данные же, опубликованные энергетическим управлением Франции (ЭДФ), говорят о перспективности этого метода шумоглушения. Обработка потолков и стен в помещениях котельных на электростанциях Сен-Депи и Шеневье позволила получить снижение звука на 7-10 дБ А.
На станциях часто сооружают отдельные звукоизолированные помещения щитов управления, уровень звука в которых не превышает 50-60 дБ А, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 12.1.003-76. Обслуживающий персонал проводит в них 80-90% рабочего времени.
Иногда в машинных залах устанавливают акустические кабины для размещения обслуживающего персонала (дежурные электрики и др.). Эти звукоизолирующие кабины представляют собой самостоятельный каркас на опорах, к которому прикрепляют пол, потолок, стены. Окна и двери кабины должны иметь повышенную звукоизоляцию (двойные двери, сдвоенные стекла). Для проветривания предусматривается вентиляционная установка с глушителями на входе и выходе воздуха.
Если необходимо иметь быстрый выход из кабины, ее выполняют полузакрытой, т. е. одна из стенок отсутствует. При этом акустическая эффективность кабины снижается, однако отпадает необходимость в устройстве вентиляции. По данным предельное значение средней звукоизоляции для полузакрытых кабин составляет 12-14 дБ.
Применение отдельных кабин закрытого или полузакрытого типа в помещениях станций можно отнести к индивидуальным средствам защиты обслуживающего персонала от шума. К индивидуальным средствам защиты относятся также различные типы вкладышей и наушников. Акустическая эффективность вкладышей и, особенно, наушников в области высоких частот довольно велика и составляет не менее 20 дБ. Недостатками этих средств является то, что наряду с шумом уменьшается уровень полезных сигналов, команд и т. п., а также возможно раздражение кожного покрова, главным образом, при повышенных температурах окружающей среды. Тем не менее рекомендуется использовать вкладыши и наушники при работе в условиях шума, превышающего допустимые уровни, особенно в области высоких частот. Безусловно, целесообразным является их применение при кратковременных выходах из звукоизолированных кабин или щитов управления в зоны повышенного шума.

Одним из способов снижения шума на путях его распространения в помещениях станций являются акустические экраны. Акустические экраны изготавливаются из тонколистового металла или другого плотного материала, который может иметь звукопоглощающую облицовку с одной или двух сторон. Обычно акустические экраны имеют небольшие размеры и обеспечивают локальные снижения прямого звука от источника шума, не оказывая существенного влияния на уровень отраженного звука в помещении. При этом акустическая эффективность не очень велика и зависит, главным образом, от соотношения прямого и отраженного звука в расчетной точке. Повышения акустической эффективности экранов можно достичь путем увеличения их площади, которая должна составлять, по крайней мере, 25-30% от площади сечения ограждений помещения в плоскости экрана. При этом эффективность экрана возрастает за счет снижения плотности энергии отраженного звука в экранируемой части помещения. Применение экранов больших размеров позволяет также существенно увеличить число рабочих мест, на которых обеспечивается снижение шума.

Наиболее эффективно применение экранов совместно с установкой на ограждающих поверхностях помещений звукопоглощающих облицовок. Подробное изложение методик расчета акустической эффективности и вопросов проектирования экранов дано в и
Для снижения шума во всем помещении машинного зала установки, излучающие интенсивный звук, закрывают кожухами. Звукоизолирующие кожухи обычно изготавливают из листового металла, облицованного с внутренней стороны ЗПМ. Можно поверхности установок сплошь или частично обшивать звукоизолирующим материалом.
По данным, приведенным американскими специалистами по шумоглушению на Международной конференции по энергетике в 1969 г., полное оснащение турбоагрегатов большой мощности (500-1000 МВт) звукоизолирующими кожухами позволяет уменьшить уровень излучаемого звука на 23-28 дБ А, При помещении же турбоагрегатов в специальные изолированные боксы эффективность возрастает до 28-34 дБ А.
Ассортимент материалов, применяемых для звукоизоляции, весьма широк и, например, для изоляции 143 паровых агрегатов, которые введены в США после 1971 г., распределяется следующим образом: алюминий -30%, листовая сталь - 27%, гелбест-18%, асбоцемент-11%, кирпич-10%, фарфор с наружным покрытием - 9%, бетон - 4%.
В сборных акустических панелях применяются следующие материалы: звукоизолирующие - сталь, алюминий, свинец; звукопоглощающие - пенопласты, минеральная вата, стекловолокно; демпфирующие - битумные компаунды; уплотняющие- резина, замазка, пластмассы.
Широкое применение получили пенополиуретан, стекловолокно, листовой свинец, винил, армированный свинцовым порошком.
Швейцарская фирма ВВС для уменьшения шума щеточного аппарата и возбудителей турбоагрегатов большой мощности покрывает их сплошным защитным кожухом с толстым слоем звукопоглощающего материала, в стенки которого встроены глушители на входе и выходе охлаждающего воздуха.

Конструкция обшивки обеспечивает свободный доступ к этим узлам для проведения текущего ремонта. Как показали исследования этой фирмы, звукоизолирующий эффект обшивки передней части турбины наиболее сильно проявляется на высоких частотах (6- 10 кГц), где он составляет 13-20 дБ, на низких частотах (50- 100 Гц) он незначителен - до 2-3 дБ.

Рис. 2-10. Уровни звукового давления на расстоянии 1 м от корпуса ГТУ типа ГТК-10-З
1- с декоративным кожухом; 2- со снятым корпусом

Особенно большое внимание надо уделять звукоизоляции на энергопредприятиях с газотурбинными приводами. Расчеты указывают, что на газотурбинных электростанциях размещение газотурбинных двигателей (ГТД) и компрессоров наиболее экономично в индивидуальных боксах (если число ГТД меньше пяти). При размещении в общем здании четырех ГТД строительная стоимость здания на 5% выше, чем при использовании индивидуальных боксов, а при двух ГТД разница в стоимости составляет 28%· Поэтому, когда установок больше пяти экономичнее размещать их в общем здании. Например, фирма «Вестингауз» устанавливает пять газовых турбин типа 501 -АА в одном акустически изолированном здании.

Обычно для индивидуальных боксов используются панели листового металла, с внутренней стороны которых находится звукопоглощающая облицовка. Звукопоглощающая облицовка может быть выполнена из минеральной ваты или минераловатных полужестких плит в оболочке из стеклоткани и покрывается со стороны источника шума перфорированным листом или металлической сеткой. Панели между собой соединяются болтами, в месте стыков - упругие прокладки.
Весьма эффективны применяемые за рубежом многослойные панели из внутреннего стального перфорированного и наружного свинцового листов, между которыми помещается пористый звукопоглощающий материал. Применяются также панели с многослойной внутренней облицовкой из слоя винила, армированного свинцовым порошком и расположенного между двумя слоями стекловолокна - внутреннего, толщиной 50 мм, и наружного, толщиной 25 мм.
Однако даже простейшие декоративно-звукоизолирующие обшивки дают существенное уменьшение шумового фона в машинных залах. На рис. 2-10 приведены уровни звукового давления в октавных полосах частот, измеренные на расстоянии 1 м от поверхности декоративного кожуха газоперекачивающего агрегата типа ГТК-10-3. Для сравнения там же приведен спектр шума, измеренный при снятом кожухе в тех же точках. Видно, что эффект кожуха из стального листа толщиной 1 мм, облицованного внутри стекловолокном толщиной 10 мм, составляет 10- 15 дБ по высокочастотной области спектра. Измерения производились в цехе, построенном по типовому проекту, где установлено 6 агрегатов ГТК-10-3, закрытых декоративной обшивкой.
Общей и весьма важной проблемой для энергопредприятий любого типа является звукоизоляция трубопроводов. Трубопроводы современных установок образуют сложную протяженную систему с громадной поверхностью тепло- и звукоизлучения.

Рис. 2-11. Звукоизоляция газопровода на ТЭС «Кирхлеигери»: а - схема изоляции; б - компоненты многослойной панели
1- металлическая обшивка из листовой стали; 2- маты из каменной шерсти толщиной 20 мм; 3- алюминиевая фольга; 4- многослойная панель толщиной 20 мм (масса I м2 равна 10,5 кг); 5- битумизироваиный войлок; 6- слои теплоизоляции; 7- слой пенопласта

Особенно это касается электростанций с комбинированным циклом, имеющим подчас сложную разветвленную сеть трубопроводов и систему шиберов.

Для уменьшения шума трубопроводов, транспортирующих сильно возмущенные потоки (например, на участках за редукционными клапанами), может быть рекомендована усиленная звукоизоляция, показанная на рис. 2-11.
Звукоизолирующий эффект такого покрытия составляет около 30 дБ А (снижение уровня звука по сравнению с «голым» трубопроводом) .
Для облицовки трубопроводов большого диаметра применяется многослойная теплозвукоизоляция, которая укрепляется с помощью ребер и крючков, привариваемых к изолируемой поверхности.
Изоляция состоит из слоя мастичной совелитовой изоляции толщиной 40-60 мм, поверх которого укладывается проволочная панцирная сетка толщиной 15-25 мм. Сетка служит для укрепления совелитового слоя и создания воздушной прослойки. Внешний слой образуется минераловатными матами толщиной 40-50 мм, поверх которых наносится слой асбоцементной штукатурки толщиной 15-20 мм (80% асбеста 6-7 сорта и 20% цемента марки 300). Этот слой закрывается (оклеивается) какой-либо технической тканью. При необходимости поверхность окрашивается. Подобный способ звукоизоляции с использованием ранее имевшихся элементов теплоизоляции позволяет заметно уменьшить шум. Дополнительные расходы, связанные с введением новых элементов звукоизоляции, по сравнению с обычной теплоизоляцией незначительны.
Как уже отмечалось, наиболее интенсивен аэродинамический шум, возникающий при работе вентиляторов, дымососов, газотурбинных и парогазовых установок, сбросных устройств (линий продувки, предохранительные линии, линии антипомпажных клапанов компрессоров ГТУ). Сюда же можно отнести и РОУ.

Для ограничения распространения такого шума по потоку транспортируемой среды и выхода его в окружающую атмосферу применяются шумоглушители. Глушители занимают важное место в общей системе мероприятий по снижению шума на энергопредприятиях, ибо через заборные или сбросные устройства звук из рабочих полостей может непосредственно передаваться в окружающую атмосферу, создавая наибольшие уровни звукового давления (по сравнению с другими источниками звукоизлучения). Также полезно ограничивать распространение шума по транспортируемой среде, чтобы предупредить чрезмерное проникновение его через стенки трубопровода наружу путем установки глушителей шума (например, участок трубопровода за редукционным клапаном).
На современных мощных паротурбинных блоках шумоглушители ставятся на всасе дутьевых вентиляторов. При этом падение давления строго лимитируется верхним пределом порядка 50-f-100 Па. Требуемая эффективность этих глушителей составляет по эффекту установки обычно от 15 до 25 дБ на участке спектра 200-1000 Гц.
Так, на ТЭС «Робинсон» (США) мощностью 900 МВт (два блока по 450 МВт) для уменьшения шума дутьевых вентиляторов, производительностью 832 000 м3/ч, установлены глушители на всасе. Глушитель состоит из корпуса (стальные листы толщиной 4,76 мм), в котором расположена решетка звукопоглощающих пластин. Корпус каждой пластины выполнен из перфорированных листов оцинкованной стали. Звукопоглощающий материал - минеральная вата, защищенная стеклотканью.
Фирма «Копперс» производит стандартные шумоглушащие блоки, используемые в глушителях шума вентиляторов, применяемых для просушки распыленного угля, подачи воздуха к горелкам котла, вентиляции помещений.
Шум дымососов зачастую представляет значительную опасность, так как по дымовой трубе он может выйти в атмосферу и распространиться на значительные расстояния.
Например, на ТЭС «Кирхленгерн» (ФРГ) уровень звука вблизи дымовой трубы составлял 107 дБ при частоте 500- 1000 Гц. В связи с этим было принято решение - установить в дымовой трубе котельного здания активный глушитель (рис. 2-12). Глушитель состоит из двадцати кулис 1 диаметром 0,32 м, длиной 7,5 м. Учитывая сложность транспортировки и монтажа, кулисы по длине разделены на части, которые соединяются друг с другом и с помощью болтов крепятся к несущей конструкции. Кулиса состоит из корпуса, изготовленного из листовой стали, и поглотителя (минеральная вата), защищенного стеклотканью. После установки глушителя уровень звука у дымовой трубы составил 89 дБ А.
Сложная задача снижения шума ГТУ требует комплексного подхода. Ниже приводится пример комплекса мероприятий по борьбе с шумом ГТУ, существенной частью которого являются шумоглушители в газовоздушных трактах .
Для уменьшения уровня шума ГТУ с ТРД «Олимпус 201» мощностью 17,5 МВт был проведен анализ необходимой степени шумоглушения установки. Требовалось, чтобы октавный спектр шума, измеренный на расстоянии 90 м от основания стальной дымовой трубы, не превышал бы ПС-50. Компоновка, представленная на рис. 2-13, обеспечивает ослабление шума всасывания ГТУ различными элементами (дБ):

На входе воздуха в ГТУ установлен двухступенчатый глушитель пластинчатого типа со ступенями высоких и низких частот. Ступени глушителя установлены вслед за фильтром очистки циклового воздуха.
На выхлопе ГТУ установлен кольцевой низкочастотный глушитель. Результаты анализа шумового поля ГТУ с ТРД на выхлопе до и после установки глушителя (дБ):

Для снижения шума и вибраций газогенератор ГТУ был заключен в кожух, а на входе воздуха в системе вентиляции установлены глушители. В результате шум, замеренный на расстоянии 90 м, составил:

Подобные системы шумоглушения используют для своих ГТУ и американские фирмы «Солар», «Дженерал электрик», японская фирма «Хитачи».
Для ГТУ большой мощности глушители на воздухозаборе зачастую представляют собой весьма громоздкие и сложные инженерные сооружения. Примером может служить система глушения шума на газотурбинной ТЭЦ «Вар» (ФРГ), на которой установлены две ГТУ фирмы «Броун - Бовери» мощностью по 25 МВт.

Рис. 2-12. Установка глушителя в дымовой трубе ТЭС «Кирхленгеря»

Рис. 2-13. Система шумоглушения для промышленной ГТУ с авиационным ГТД в качестве газогенератора
1- наружное звукопоглощающее кольцо; 2- внутреннее звукопоглощающее кольцо; 3- крышка байпаса; 4 - воздушный фильтр; 5- выхлоп турбины; 6- пластины высокочастотного глушителя на всасывании; 7- пластины низкочастотного глушителя на всасывании

Станция расположена в центральной части населенной зоны. На всасывании ГТУ установлен глушитель, состоящий из трех последовательно расположенных ступеней. Звукопоглощающим материалом первой ступени, предназначенной для глушения шума низких частот, служит минеральная вата, покрытая синтетической тканью и защищенная перфорированными металлическими листами. Вторая ступень аналогична первой, но отличается меньшими зазорами между пластинами. Третья ступень
состоит из металлических листов, покрытых звукопоглощающим материалом, и служит для поглощения шума высоких частот. После установки глушителя, шум электростанции даже в ночное время не превышал норму, принятую для этой местности (45 дБ Л).
Аналогичные сложные двухступенчатые глушители установлены на ряде мощных отечественных установок, например, на Краснодарской ТЭЦ (ГТ-100-750), Невинномысской ГРЭС (ПГУ-200). Описание их конструкции приведено в § 6-2.
Стоимость мероприятий по глушению шума на этих станциях составила 1,0-2,0% общей стоимости станции или около 6% от стоимости самой ГТУ. Кроме того, использование шумоглушителей связано с определенной потерей мощности и к. п. д. Строительство глушителей требует применения больших количеств дорогостоящих материалов и довольно трудоемко. Поэтому особо важное значение приобретают вопросы оптимизации конструкций шумоглушителей, что невозможно без знания наиболее совершенных методов расчета и теоретической базы этих методов.

Дата: 12.12.2015

Котельные издают много шума. В них имеется множество элементов, которые издают звуки: это насосы, вентиляторы, помпы и другие механизмы. В принципе, работа в промышленности, с промышленным оборудованием, так или иначе вынуждает специалиста сталкиваться с шумом, и возможности сделать агрегаты полностью беззвучными пока нет. Но можно сделать их в значительной степени менее громкими.

Как снизить шумность котельной при проектировании

К уровню шума объектов электро- и теплоэнергетики предъявляют очень строгие требования, особенно если обозначенные объекты находятся в пределах города. Котельная - это как раз объект теплоэнергетики, и даже будучи компактным, он может причинять окружающим значительный дискомфорт.

Убрать котельные установки из городской среды нельзя. Остаётся прорабатывать проект таким образом, чтобы уровень шума в готовой котельной снижался, а также пользоваться всевозможными вспомогательными средствами.

Итак, шумы в котельной бывают двух типов: воздушные и корпусные. Корпусный - это механические вибрации, которые возникают при работе оборудования, а воздушный шум - это звуки, которые неизменно возникают при сжигании газа. Шумят также вентиляторные горелки, которые снабжены системами отвода газов.

Чтобы котельная не вибрировала при работе, в неё ставятся виброкомпенсаторы.

При проектировании нужно учитывать уровень шума блочной котельной и снижать его - в первую очередь - проектными средствами. Если такой возможности нет, котельная оборудуется специализированными механизмами для глушения шума.

Средства для снижения шума в котельной

К трём основным средствам для снижения шума относятся:

• звукопоглощающие подставки;
• глушители шума дымовых газов;
• кожухи для горелок.

Подставка помогает снизить механический шум от котла во время работы. Она делается совершенно индивидуально, под конкретные параметры котла - его вес и габариты. Подставки не идут комплектом вместе с котлом, их нужно приобретать отдельно.

Глушители сокращают уровень вибрации в дымовых трубах и акустическую нагрузку, которая вредит как людям, так и аппаратуре. Делятся глушители на несколько разновидностей: это, во-первых, пассивные или адсорбционные модели, которые не только «глушат» шум, но и преобразуют энергию вибрации в тепловую; во-вторых, это активные глушители - они «ловят» шум и посылают встречный противоположный по фазе сигнал.