Шум компрессора: источники и количественная оценка

Согласно Большой советской энциклопедии, шум – беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. В быту под шумом понимают разного рода нежелательные акустические помехи при восприятии речи, музыки, а также любые звуки, мешающие отдыху, работе.

При работе техники шум возникает неизбежно. Источников шума в компрессорной технике достаточно много, основные из которых:

• отрыв потока газа, жидкостей, смесей от стенок каналов, русел, трубопроводов (турбулентное течение, подсос сторонних сред и т.д.);
• вибрация деталей от сжатия газа (циклические микроизгибы деталей качающих узлов, удары запорных элементов автоматики, вибрация гибких рукавов и т.п.);
• вибрация деталей при взаимном перемещении в парах трения (работа по шероховатым поверхностям, турбулентный режим смазывания и т.п.);
• вибрация под действием переменного тока и напряжения элементов электрических устройств.

Шум компрессорных машин можно только ограничить, но не исключить. Т.к. человек часто присутствует вблизи компрессорной техники – при испытаниях, обслуживании, ремонте, другой работе – требуется количественная оценка создаваемого шума.

Шум может быть оценен по 2 параметрам:

1. Интенсивность звука – мощность звукового потока, приходящаяся на единицу площади Вт/м2.
2. Звуковое давление – сила звука на единице площади, Н/м2.

Применение этих параметров в исходных единицах измерения на практике оказалось не совсем удобно, т.к. воспринимаемые человеком диапазоны очень велики. Поэтому для удобства использования диапазоны были прологарифмированы и выражены в дБ (в честь изобретателя телефона А. Белла).

Диапазон восприятия звука человеком:
Минимально воспринимаемая	Максимально допустимая
Шелест ветра Интенсивность Lw = 10-12 Вт/м2 Давление Lp = 2 ∙ 10-5 Н/м2 Уровень звука 0 дБ	Реактивный самолет на взлете Интенсивность Lw = 10 000 Вт/м2 Давление Lp = 2000 Н/м2 Уровень звука 160 дБ

Уровень звука, вычисленный по интенсивности звука, получил название уровень мощности звука L_w. Он определяется как умноженный на 10 логарифм отношения измеренной интенсивности вблизи источника W, Вт/м², к минимально воспринимаемой человеком W₀ = 10^-12 Вт/м². Если мощность звука равна W=1000 Вт/м², соответствующий ей уровень мощности звука будет равен:

L_w = 10∙lg (W / W₀) = 10∙lg (10⁴/10^-12) = 160 дБ.

Уровень звука, вычисленный по звуковому давлению, получил название уровень звукового давления L_p. Он определяется как умноженный на 20 логарифм отношения измеренного давления p, Н/м², к минимально воспринимаемому человеком p₀ = 2∙10^-5 Н/м².

L_p = 20∙lg (p/p_o).

Способом логарифмирования было достигнуто соответствие между интенсивностью и давлением. Например, уровню звука 100 дБ соответствует интенсивность 0,01 Вт/м² или давление 2 Н/м², а порогу слышимости 0 дБ – 10^-12 Вт/м² или 2∙10^-5 Н/м².

Уровень мощности звука является индивидуальным параметром машины и характеризует ее свойство преобразовывать поступающую энергию в звук, т.е. создавать шум. Однако, чем дальше находится источник шума, каким мощным он бы ни был, тем хуже его слышно. Поэтому, с точки зрения влияния шума на человека, уровень давления, учитывающий расстояние h до источника, наиболее важен. Параметры связаны между собой формулой:

L_p = L_w – lg h – 11.

Пример 1. Пусть известен уровень мощности звука компрессорной установки Lw = 75 дБ. Определим уровень звукового давления Lp на расстоянии h = 5 м:

L_p = 75 – lg 5 – 11 = 75 – 0,7 – 11 = 63,3 (дБ).

Если в работе находятся несколько компрессорных установок, то уровень звука определяется разностью между уровнями звука для каждой установки путем прибавления поправочного коэффициента к максимальному значению.

Из таблицы видно, что при работе двух равных по уровню звука установок, суммарный уровень звука будет на 3 дБ выше. Если же одна из установок имеет уровень звука на 10 дБ больше, чем другая, уровень звука принимается равным большему значению.

Пример 2. Пусть работают 2 установки с уровнями звука 72 и 76 дБ. Определим их суммарный уровень звука:

1. Найдем разницу: 76 – 72 = 4 (дБ).
2. По таблице определим поправочный коэффициент: 1,5.
3. Прибавим поправочный коэффициент к максимальному значению: 76 + 1,5 = 77,5 (дБ).

Пример 3. Пусть работают 3 установки с равными уровнями звука 65 дБ каждая. Определим их суммарный уровень звука.

1. Две установки с равными уровнями звука 65 дБ суммарно дадут 65 +3 = 68 (дБ).
2. Возник случай с двумя разными уровнями звука, аналогичный примеру 2. Найдем разницу: 65 – 65 = 3 (дБ).
3. По таблице определим поправочный коэффициент: 1,8.
4. Прибавим поправочный коэффициент к максимальному значению: 68 + 1,8 = 69,8 (дБ).

В условиях реальной эксплуатации оценить уровень звука, создаваемый конкретной компрессорной установкой, достаточно сложно. По большому счету, для этого необходима специализированная лаборатория, в которой соблюдаются определенные условия окружающей среды (температура, давление, влажность), отсутствуют другие источники звука, применяются поверенные приборы и средства измерения, а отражение звуковых волн от стен, потолка и пола сведено к минимуму.