安陽(yáng)鋼鐵公司富氧站有十幾排縱橫交錯(cuò)的輸氧氣管道和閥門(mén)，因閥門(mén)、彎頭、變徑頭等多處形成的渦流渦阻，造成車(chē)間內(nèi)噪聲特別強(qiáng)烈，高達(dá)102～105dB。操作工人進(jìn)入車(chē)間10秒，就會(huì)發(fā)生耳鳴、目眩、頭脹等反應(yīng)，對(duì)工人身體健康危害較大，因此該處的噪聲治理工作被列為安鋼環(huán)保計(jì)劃。

工程設(shè)計(jì)中，消聲多用平板式吸聲體。但平板吸聲體對(duì)低頻噪聲沒(méi)有明顯效果。而且在安鋼富氧站的噪聲治理中，由于現(xiàn)場(chǎng)不可能采用包扎、隔聲等措施，只能采取吸聲處理。經(jīng)過(guò)方案論證，最終采用了“吸聲尖劈”結(jié)構(gòu)。

1 結(jié)構(gòu)

  吸聲尖劈由尖劈和連接固定尖劈的底座兩部分組成(見(jiàn)圖1)。
 

 尖劈長(zhǎng)度無(wú)固定值，越長(zhǎng)越好，尖劈低頻吸聲性能好，其截止頻率約68.8～86Hz。寬度一般取0.3～0.4m，底座厚度為0.1m。一般3個(gè)尖劈與底座組成一個(gè)單元，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)要求，可采用多個(gè)單元。吸聲尖劈一般吊掛在屋頂或四壁，其背后與墻壁應(yīng)留有一定空間，約為0.05～0.1m。這是為了形成一段空氣層，提高吸聲性能。當(dāng)空氣層厚度為1/4波長(zhǎng)時(shí)，吸聲系數(shù)最大。同時(shí)，入射聲波可穿透吸聲尖劈或通過(guò)四周繞射到尖劈背后，通過(guò)與屋頂?shù)恼凵浜头瓷涫辜馀啻挝?。圖2給出了背后空氣層大小對(duì)多孔材料吸聲特性影響的聲學(xué)室測(cè)試數(shù)據(jù)。

尖劈頂部采取平頂尖為宜，可減少占用空間并可增加吸聲面積。

 尖劈內(nèi)部框架可用φ5元鋼或δ1薄板折彎成30×30(mm)角鐵組焊而成，內(nèi)芯則用超細(xì)玻璃棉填充，以玻璃布包扎。因?yàn)樽鰹槲暡牧希瑤r棉、礦渣棉因性脆、抗折強(qiáng)度很差，在運(yùn)輸或振動(dòng)及時(shí)間長(zhǎng)等條件下，上部很容易沉入下部而使上部形成空腔失去吸聲性能。而超細(xì)玻璃棉的密度、孔隙率、結(jié)構(gòu)因子和流阻均優(yōu)于其它種吸聲材料，其平均吸聲系數(shù)可達(dá)0.87～1.0。尖劈外面護(hù)面層采用金屬薄穿孔板(其結(jié)構(gòu)剖面見(jiàn)圖3)，防腐噴漆后不僅壽命長(zhǎng)、不易燃，還可加寬吸聲頻率，對(duì)低頻率有較好的吸聲效果，從而彌補(bǔ)了超細(xì)玻璃棉高頻吸聲效果好，而低頻吸聲略差的不足。

底座的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與尖劈部分相同。

2 原理

由于尖劈的端部面積小，當(dāng)聲波入射到吸聲層，尖劈端面的聲阻抗就會(huì)從接近空氣特性阻抗逐步增大到接近多孔材料阻抗從而被吸收。例如一個(gè)尖劈長(zhǎng)800mm，空腔為120mm，劈部長(zhǎng)680mm，底部長(zhǎng)400mm、寬400mm，尖劈個(gè)數(shù)為3的吸聲尖劈，采用超細(xì)玻璃棉做吸聲材料，它的低、中、高頻率吸聲系數(shù)均在99%以上，詳見(jiàn)下表。

3 治理方案

安陽(yáng)鋼鐵公司富氧站車(chē)間長(zhǎng)15m，寬9m，高6m，輸氧管道布于房間地面高約1m處，φ150管道每隔0.5m一排，共10排，φ250管道兩列，閥門(mén)30個(gè)，三通30個(gè)，彎頭30個(gè)，變徑頭30個(gè)，這些突變拐彎渦阻渦流形成的噪聲頻譜屬于中低頻范圍。

 (1)設(shè)計(jì)安裝60組吸聲尖劈，每組6個(gè)，共10排，吊掛在聲源上方。

(2)采用隔聲屏以防聲音外傳，為方便檢修，采用帶走輪移動(dòng)式，同時(shí)在隔聲屏上設(shè)計(jì)了進(jìn)出小門(mén)和觀(guān)察窗，見(jiàn)圖4。

(3)由于該車(chē)間為了保證空氣流通，防止漏氣造成危害，禁止封閉，因此4個(gè)采光窗安裝了消聲通風(fēng)窗，見(jiàn)圖5。

4 方案論證

 (1)吸聲尖劈是利用特殊阻抗的逐漸變化，由尖劈端面特性阻抗接近空氣的特性阻抗，逐步過(guò)渡到接近吸聲材料的特性阻抗，從而達(dá)到最高的聲吸收效果，其平均吸聲系數(shù)可達(dá)到1.0。此設(shè)計(jì)確保了最大程度地降低了車(chē)間內(nèi)的混響聲。

 (2) 設(shè)計(jì)隔聲屏的目的是為了把聲音阻擋在一個(gè)小空間內(nèi)不外漏，可保證吸聲尖劈的吸聲效果。

(3)消聲通風(fēng)窗的設(shè)計(jì)既保證了車(chē)間內(nèi)的通風(fēng)又保證了不漏聲，而且還盡可能地降低了車(chē)間外的環(huán)境噪聲影響。

5 結(jié)論

經(jīng)測(cè)試，治理后車(chē)間內(nèi)平均噪聲降低到92～86dB，隔聲屏外為73～67dB，車(chē)間外為77～71dB。由此可見(jiàn)，吸聲尖劈治理噪聲效果良好。

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