Снижение шума от газораспределительного пункта городской котельной

Язык труда и переводы:
УДК:
331.432 534.832
Дата публикации:
03 сентября 2021, 14:10
Категория:
Б4. Промышленная и экологическая безопасность
Аннотация:
Рассмотрены вопросы снижения шума от энергетического оборудования газораспределительного пункта городской котельной. Представлены результаты натурных акустических измерений уровней шума газового регулятора РДУК2В-200-140, уровня проникающего шума из здания газораспределительного пункта на территорию предприятия и территорию жилой застройки. Доказано, что работа газораспределительных узлов является прямой причиной нарушения санитарных норм по шуму в рабочей зоне и на жилых территориях. Показана экологическая эффективность внедрения шумозащитных мероприятий. Замена редукторов РДУК2В-200-140 на РДП-200ВЛГ привела к снижению уровня шума со 107 до 91 дБА. Дополнительная звукоизоляция корпуса ГРП обеспечила снижение проникающего шума в окружающую среду с 86 до 66 дБА, а также позволила существенно снизить шумовую нагрузку на жилой территории с 71 до 55 дБА.
Ключевые слова:
снижение шума, котельная, газовый регулятор, энергетическое оборудование, акустические измерения
Основной текст труда

Введение

В энергетике для редуцирования давления природного газа в газораспределительных пунктах (ГРП) широко используется дросселирующая (редукционная) арматура. При дросселировании газов создается газодинамический шум, который обладает большой интенсивностью и достаточно далеко распространяется в газовой среде. Кроме того, этот шум распространяется по металлической стенке трубопровода, вызывая в нем структурный шум. А так как прокладка газопроводов после ГРП на территории ТЭС выполняется наземной на железобетонных или металлических эстакадах, то возникающий дополнительный структурный шум может являться источником сильного воздействия для окружающего района [1–3]. Уровень звука около ГРП тепловых станций составляет 100...105 дБА [4].  Максимальное значение уровней звука в спектре шума приходится на высокие частоты, особенно на среднегеометрические частоты октавных полос 1000 и 2000 Гц [3].

Высокошумные энергетические установки являются прямой причиной нарушения санитарных норм уровней звука в рабочей зоне, а также и в окружающей среде прилегающих к энергопредприятиям жилых территорий.

Для борьбы с шумом и вибрациями и обеспечения регламентированных уровней шума рабочей зоны энергетических предприятий и в окружающей среде необходимо проведение целого комплекса инженерно-технических мероприятий. Перспективным направлением снижения шума является создание малошумных машин, оборудования и средств транспорта. Еще на стадии проектирования технологических процессов и производственных зданий создание мер по снижению шума до уровней, регламентированных санитарными нормами, является важным показателем качества. Этот путь достаточно сложный и не всегда приносит ожидаемый результат. Поэтому важное место при борьбе с шумом и вибрацией занимают методы, снижающие эти неблагоприятные факторы производственной среды на пути их распространения [5].

Для устранения причин шумообразования и вибрации дросселирующей арматуры в опорные соединения устанавливаются вибропоглощающие прокладки, а магистраль газопровода после редуктора оснащается глушителем, покрывается изнутри звукопоглощающим материалом, устанавливаются звукоизолирующие кожухи [4].

Как уже было отмечено, воздействие предприятий энергетической отрасли промышленности на прилегающие к ним территории велико. Предприятия граничат с жилыми районами часто без организации санитарной зоны. Режим деятельности предприятий энергетики круглосуточный, чем обуславливается их негативное воздействие на окружающую среду не только в дневные часы, но и ночью.

Негативное влияние шума и вибрации на человека и окружающую среду описано в работах [6–10]. Длительный шум ослабляет функциональное состояние центральной нервной системы и снижает сопротивляемость организма, что способствует развитию тяжелых болезненных процессов, невротических состояний, гипертонической или гипотонической болезней, отрицательно сказывается на самочувствии и работоспособности людей.

Цель настоящего исследования — провести оценку эфективности мероприятий по снижению шума от газораспределительного пункта городской котельной.

Методология и объект исследования

Объектом исследования в работе является технологический участок городской котельной — газораспределительный пункт. Внешний вид здания ГРП и расположенного в нем энергетического оборудования приведены на рис. 1.

Рис. 1. Здание газораспределительного пункта: а — вид снаружи; б — вид изнури

Для редуцирования давления газа и поддержания его заданных значений на рассматриваемой котельной используются регуляторы РДУК2В-200-140.

Допустимые уровни шума определяются санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562–96. Нормируемыми параметрами постоянного шума в контрольных точках являются уровни звукового давления (УЗД) Lр, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Для ориентировочных расчетов допускается использование уровней звука (УЗ) LA, дБА.

Превышение любого нормируемого параметра считается превышением ПДУ.

Уровень шума в пределах рабочей зоны не должен превышать 80 дБА. Нормы проникающего шума в жилых помещениях и шума на территории жилой застройки установлены на уровне 55 дБА в дневное время и 45 дБА в ночное. Дополнительно для помещений и территорий, прилегающих к зданиям энергообъектов, принимается поправка — 5 дБА.

Акустические измерения проводились в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562–96, ГОСТ 23337–2014, ГОСТ ISO 11204–2016. Точки измерения показаны на рис. 2.

Рис. 2. Точки измерения шума

Регистрация сигналов проводилась измерительным комплексом «Экофизика» 110А. Данный комплекс предназначен для измерения среднеквадратичных, эквивалентных и пиковых уровней звука, корректированных уровней виброускорения, октавных, 1/3-октавных, 1/12-октавных и узкополосных спектров, для анализа сигналов различных первичных преобразователей для регистрации временных форм сигналов для оценки влияния звука, инфра- и ультразвука, вибрации и иных динамических физических процессов на человека на производстве, в жилых и общественных зданиях, определения виброакустических характеристик механизмов и машин, а также для научных исследований. Погрешность измерения виброускорения составляет ±0,3дБ, погрешность измерения уровней звукового давления составляет ±0,5дБ [11].

Измерения уровней звука на территории жилой застройки проводились в дневное и вечернее время с 07:00 до 23:00 и ночью с 23:00 до 7:00 ч.

Результаты

Основные результаты проведенного акустического исследования в табл. 1.

Таблица 1

Результаты измерений шума

Место измерения

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Уровень звука и эквивалентные уровни звука,  дБА

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Точка №1

Редуктор РДУК2В-200-140

76

74

79

84

96

100

101

102

94

107

Точка 2 (3 м от восточной стены здания ГРП)

81

75

75

71

79

80

81

78

68

86

Точка 3 (2,5 м от южной стены здания ГРП)

74

71

71

64

68

69

70

66

55

74

Точка 4 (западная сторона здания ГРП, 2,5 м)

77

73

69

64

74

78

76

72

64

82

ПДУ шума на раб. месте,

СанПиН 2.2.4.3359–16

107

95

80

82

78

75

73

71

69

80

Точка 6

Жилая застройка (день)

76

71

62

54

65

64

61

59

45

68

ПДУ СН 2.2.4/2.1.8.562–96

(7:00-23:00)

85

70

61

54

49

45

42

40

39

50

Точка 6

Жилая застройка (ночь)

68

61

60

61

68

58

52

49

43

71

ПДУ СН 2.2.4/2.1.8.562–96

(23:00-7:00)

78

62

52

44

39

35

32

30

28

40

Работа газораспределительного пункта играет значительную роль в формировании шумового загрязнения территории предприятия. Общий уровень шума вблизи редуктора составляет 107 дБА. Отмечается наличие высокочастотных шумов с максимальными уровнями звукового давления до 95...97 дБ на расстоянии 1 м от газового редуктора [4]. По мере удаления от источника уровни звукового давления снижаются. Уровень шума, доходящего в окружающую среду, на расстоянии 2,5...3 м от здания ГРП составил 74...86 дБА. Ниже приведены спектральные характеристики акустических сигналов, записанных снаружи здания ГРП, в точке 2 [12].

Рис. 3. Скорректированный октавный спектр шума (данная категория обозначена серым цветом) в зоне ГРП и скорректированный предельный спектр (данная категория обозначена красным цветом)

На рис. 3 показано влияние работы газового редуктора на уровень шума на расстоянии 2,5 м от здания ГРП. Превышение предельных УЗД для рабочих мест в слышимом диапазоне частот выявлено для октавных полос со среднегеометрическими частотами 500, 1000, 2000, 4000Гц.

Точка 6 (см. рис. 2) расположена на территории жилой застройки, около первого ряда домой, в 10 м от забора котельной. Значительные превышения УЗД в высокочастотной области спектра в этой точке обусловлены влиянием работы газового редуктора (рис 4). Превышение шума в низко- и среднечастотной областях можно объяснить вкладом других источников шума (сетевых насосов, дутьевых вентиляторов).

Рис. 4. Октавные спектры шума в точке 6: а — дневные измерения УЗД; б — ночные измерения УЗД

Для снижения шумового воздействия энергетического оборудования газораспределительного пункта на предприятии выполнены следующие мероприятия:

  • газовый регулятор давления РДУК2В-200-140 заменен на регулятор РДП-200ВЛГ (рис. 5);
Рис. 5. Газовый редуктор РДП-200ВЛГ
  •  проведена звукоизоляция здания ГРП (рис. 6).
Рис. 6. Здание ГРП после после проведения шумозащитных мероприятий

Результаты повторного анализа акустической обстановки внутри здания ГРП, на территории открытой промплощадки предприятия и на территории жилой застройки представлены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты измерений шума после внедрения технических решений

Место измерения

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Уровень звука и эквивалентные уровни звука,  дБА

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Точка 1

Редуктор РДП-200ВЛГ

57

60

64

63

62

78

86

88

85

91

Точка 2 (3 м от восточной стены здания ГРП)

72

67

62

57

53

60

60

49

47

66

Точка 3 (2,5 м от южной стены здания ГРП)

73

69

64

61

64

54

53

47

46

64

Точка 4 (западная сторона здания ГРП, 2,5 м)

77

68

65

60

64

54

52

48

47

64

ПДУ шума на раб. месте,

СанПиН 2.2.4.3359–16

107

95

80

82

78

75

73

71

69

80

Точка 6

Жилая застройка (день)

66

62

56

58

54

47

43

35

32

56

ПДУ СН 2.2.4/2.1.8.562–96

(7:00-23:00)

85

70

61

54

49

45

42

40

39

50

Точка 6

Жилая застройка (ночь)

67

62

49

45

55

48

43

36

30

55

ПДУ СН 2.2.4/2.1.8.562–96

(23:00-7:00)

78

62

52

44

39

35

32

30

28

40

Результаты акустических измерений, проведенные до и после внедрения технических решений (см. табл. 1, 2), отражают достижение допустимого уровня шума (шум на рабочем месте) на окружающей здание ГРП территории промплощадки, наибольшее снижение уровня шума составило 20 дБА.

Замена регулятора давления газа РДУК2В-200-140 на регулятор РДП-200ВЛГ отечественного производства позволила снизить уровень шума в 1 м от оборудования со 107 до 91 дБА.

В точке измерения 6, расположенной на территории жилой застройки, уровень общего шума также существенно снизился. Снижение шума составляет 16 дБА. Отмечено снижение высокочастотных составляющих шума, однако предельные допустимые уровни не достигнуты (рис. 7).

Рис. 7. Октавные спектры шума в точке 6 до и после внедрения шумозащитных мероприятий: а — дневные измерения УЗД; б — ночные измерения УЗД

Заключение

Борьба с шумом на производстве эффективна при одновременном применении методов снижения шума в источнике образования и на пути его распространения.  Снижение шума в источнике достигается путем его конструктивных изменений, если это невозможно, то необходима замена источника на современный с лучшими акустическими характеристиками. Замена редуктора РДУК2В-200-140, генерирующего шум на уровне 107 дБА, на редуктор РДП-200ВЛГ позволила снизить шум внутри здания на 16 дБА. Дополнительная звукоизоляция корпуса ГРП обеспечила снижение проникающего шума в окружающую среду до достижения нормативных уровней шума в рабочей зоне (снижение уровня шума с 86 до 66 дБА), а также позволила существенно снизить шумовую нагрузку на прилегающую к энергообъекту жилую территорию (снижение уровня шума с 71 до 55 дБА).

Литература
  1. Иголкин А.А. Разработка метода и средств снижения аэродинамического шума в пневматических и газотранспортных системах: дис. ... д-р техн. наук: 01.04.06. Самара, 2014. 299 с.
  2. Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования. М.: Изд-во МЭИ, 2005. 232 с.
  3. Тупов В.Б. Факторы физического воздействия ТЭС на окружающую среду. М.: Изд-во МЭИ, 2012. 284 с.
  4. Горбунова О.А., Павлов Г.И., Накоряков П.В. Разработка комплекса мероприятий по снижению шума оборудования энергетических объектов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2018. № 4 (40). С. 39–52.
  5. Алексеев С.П., Казаков А.М., Колотилов Н.Н. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. М.: Машиностроение, 1970. 208 с.
  6. Ксенофонтова В.К., Левина Е.А., Левин С.В., Храмов А.В. Влияние высокочастотного шума (4000 Гц) на показатели вариабельности сердечного ритма // Noise Theory and Practice. 2018. № 3 (4). С. 10–35.
  7. Зинкин В.Н. Современные проблемы производственного шума // Защита от повышенного шума и вибрации: матер. пятой всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. СПб., 2015. С. 36–56.
  8. Кочергин А.В., Гармонов С.Ю. Воздействие физических антропогенных факторов на организм человека. Казань., 2005. 116 с.
  9. Зинкин В.Н., Богомолов А.В., Драган С.П., Ахметзянов И.М. Кумулятивные медико-биологические эффекты сочетанного действия шума и инфразвука // Экология и промышленность России. 2012. № 3. С. 6–49.
  10. Шишелова Т.И., Малыгина Ю.С., Нгуен Суан Дат. Влияние шума на организм человека // Успехи современного естествознания. 2009. № 8. С. 14–15.
  11. Шумомер-виброметр, анализатор спектра Экофизика-110А. Руководство по эксплуатации. М., 2011. 93 с.
  12. Горбунова О.А., Павлов Г.И., Накоряков П.В. Разработка проектно-конструкторских решений снижения шума от котельной для защиты населения // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 10. С. 44–49.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.