吴明国

(中国中钢集团有限公司董事会办公室)

钢厂作为典型的高噪音企业，噪声源多而且强度大，职工深受噪声危害。高强度的噪声不仅会危害人的身体健康，还会损坏建筑物，例如震碎玻璃，震裂抹灰，造成厂房或者设备的过早老化。因此，解决钢厂的噪音污染问题也逐渐成为人们关注的焦点。

1 主要噪声源分类

根据噪声的产生机理，钢厂的噪声主要为以下三类[1]：

(1)机械噪声：由于机械设备运转，部件之间产生摩擦力、撞击力或者非平衡力时,导致机械部件振动而产生的噪声。如轴承摩擦产生的噪声、磨煤机产生的噪声。

(2)气动噪声：气流受空气动力扰动产生的局部压力脉动而产生的噪声，如各类风机、风管道、蒸汽管道中高压气流运动、扩容、切流和排汽等过程产生的低、中、高频谱的混合噪声。

(3)电磁噪声：由电磁场交替变化引起的某些机械部件或空间容积振动所产生的噪声。如变压器，镇流器所产生的噪声。

对主要噪声源的噪声测量，需要测量A声级。为了分析噪声源的噪声特性，应该进行噪声频谱分析，需要测量1/3倍频带声压级。

2 噪声评价标准

研究中使用到的噪声评价指标有A声级(LA)和等效连续声级(Leq)[2]。

(1)A声级(LA)

A声级全称为A计权声级，它是世界上使用最广泛的噪声评价方法，反映了噪声的客观强度与频率两个因素给人的主观感受。A声级越高，噪声的危害也越大。根据A声级的响应特征，公式(1)可将倍频带或1/3倍频带频谱转化为A声级：

(1)

式中：Li为倍频带或1/3倍频带声压级，dB；Ai为各频带声压级修正值，dB。

(2)等效连续声级(Leq)

A声级是评价连续稳态噪声的方法，但是对于一个起伏的或者不连续的噪声，等效连续声级评价能更真实地反映出实际接收的噪声能量大小。等效连续声级指的是一段时间内噪声能量的平均值。通常测量噪声都是使用A声级，所以一般等效连续声级指的就是等效A声级，用Leq或者LAeq表示，单位为dB，定义式为：

(2)

式中：LA(t)为随时间变化的A声级；t1，t2为计算等效声级的起止时刻。

3 典型噪声源的噪声特性

研究选取某企业风机、磨煤机、空压机、泵站、TRT、切割机和钢包精炼炉七个典型噪声源，开展了频率从20～20 000 Hz的风机噪声段频谱分布的监测。

3.1 风机

钢铁企业中的风机主要有鼓风机和引风机，用于为热工设备供给空气、煤气和强制排烟等[3]。风机噪声主要有三个来源：(1)风机叶片转动产生的空气动力性噪声；(2)定子转子之间交流变化的电磁场引起的电磁噪声；(3)风机机械部件尤其是轴承及转子不平衡产生振动引起的机械噪声。高炉鼓风机[4]噪声A声级为96.3 dB，除250 ～500 Hz有一个小低谷之外，高频特性最明显，噪声整体呈低、中、高频特性。锅炉引风机噪声A声级为96.6 dB，声压级峰值出现在200 Hz，5 000 Hz之后快速降低，呈中低频特性。球团冷却风机噪声A声级为104.3 dB，声压级超过1 000 Hz之后开始下降，呈中低频特性。转炉除尘风机噪声A声级为83.2 dB，属中低频噪声，但5 000～20 000 Hz及以上声压级较低。

3.2 磨煤机

磨煤机噪声主要来源：(1)钢球之间、钢球与筒体衬瓦之间、钢球与煤块之间、煤块与衬瓦之间互相撞击、摩擦产生的机械噪声；(2)磨煤机轴承转子不平衡和齿轮传动机构啮合、磨损引起的机械噪声；(3)电机产生的电磁噪声。磨煤机撞击产生的噪声与它的转速、钢球装载量、煤量有关，由于转速限制，以低频噪声为主。钢球磨煤机转速上升，噪声也会增大，且相同转速下，钢球装载越多噪声越大，但当装载率超过50%时，钢球因为能提升的高度降低，噪声反而下降。声波在磨煤机筒体内部多次反射，成为混合声场，使声压增强。经监测，磨煤机的A声级LA=114.6 dB。磨煤机噪声为宽频谱噪声，在400～10 000 Hz都有相当大的声压级。其中，2 000～2 500 Hz时的噪声声压最大，为104.1 dB，在低、中、高三个频带内都相对均匀的辐射噪声。

3.3 空压机

空压机[5]作为一个多源发声体，进气、排气是其主要噪声来源，其次还有机械噪声和电磁噪声。进气噪声主要来源于进气口间歇性吸入空气，在空气中产生压力脉动噪声。排气噪声主要来源于气体间断地从气缸阀门排出产生的压力脉动噪声；压缩气体从阀门小孔通过，高速喷射冲击阀门出口形成的阀门噪声。空压机在管道出口处能产生强烈的涡流噪声，虽然是间断性出现，但是频率和声压级都较高。排气噪声大小与压缩气体流量、压力、空压机转速有关系。流量越大，压力越高，转速越大，噪声越大。机械噪声主要来源于空压机运行时大量部件快速旋转，产生的摩擦和冲击引起的部件振动噪声。电磁噪声主要来源于电机驱动空压机时，定子和转子受电磁场影响，产生径向振动，进而产生噪声。经监测，空压机A声级LA=100.5 dB。空压机噪声属宽频噪声，但中低频特性更加突出。噪声频率为160 Hz时噪声最大，为87.3 dB。

3.4 泵站

钢厂内需要大量冷却水，由泵站供给，所以水泵是钢厂数量最多噪声源之一。水泵作为综合噪声源，其噪声也包括气动噪声、机械噪声和电磁噪声。水泵电机工作时需要冷却空气，冷却空气的气流噪声和风扇叶片的旋转产生的噪声组成气动噪声。电机转动时转子不平衡冲击轴承产生机械噪声。电磁噪声则是由定子和转子间不断变化的电磁力引起的。经监测，泵站的A声级LA=93.4 dB。泵站噪声属宽频噪声，噪声最大值出现在频率为400 Hz时的90.7 dB，20～5 000 Hz范围内噪声在69 dB以上，所以泵站噪声更加偏重于中低频噪声。

3.5 TRT

TRT(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit)是高炉煤气余压透平发电装置的英文简称。在TRT发电过程中，会产生各种类型的噪声，主要有汽轮机噪声和发电机噪声。汽轮机噪声主要由高温高压蒸汽通过各种调节阀时的泄漏引起，还有气流通过汽轮机叶片时产生的声音。发电机噪声则由电磁力使定子振动产生的电磁噪声、发电机转子旋转引起的气流变化带来的气动噪声和轴承摩擦等加工工艺精度不足带来的机械噪声组成。经监测，TRT系统的A声级LA=100.7 dB。TRT噪声属于中低频噪声，最大噪声出现在1 250 Hz的96.1 dB。20～1 000 Hz中低频上噪声较大而且较稳定，在1 250～2 500 Hz中频噪声上声压最大，超过4 000 Hz之后噪声声压快速降低。

3.6 切割机

由于切割机是间歇性工作，所以切割噪声也呈间歇性变化。切割机处的噪声主要来源于切割时刀具和钢块之间的摩擦、钢块在传送辊上的摩擦以及切割机本身运转时刀具轴承不平衡带来的机械噪声。经监测，切割机的A声级LA=94.7 dB。切割机噪声在630 Hz时有最大值93.8 dB。除去500 Hz、630 Hz和2 500 Hz处属于局部最大值的噪声，切割机噪声属于一个相对稳定的宽频噪声。

3.7 钢包精炼炉

钢包精炼炉[6]噪声主要来源于电弧放电和吹氩搅拌。加热钢包中钢液的时候，电弧会产生噪声；吹氩的时候氩气会带动钢液翻滚产生噪声，氩气泡破裂也会产生噪声。经监测，钢包精炼炉的A声级LA=99.5 dB。钢包精炼炉噪声主要集中在频率2 000 Hz以下，最大噪声位于200 Hz处的102.5 dB。2 000 Hz以后噪声强度迅速下降，故钢包精炼炉噪声属于低频噪声。

4 结语

研究监测了钢厂中10处的噪声1/3倍频带数据，着重分析了噪声源的噪声特性。监测了4个风机的噪声特性，其中声压级最大的是球团冷却风机，达到104.3 dB；声压级最小的是转炉除尘风机，为83.2 dB。还监测了磨煤机、空压机、泵站、TRT、切割机和钢包精炼炉的频谱分布特性，其A声级分别为114.6、100.5、93.4、100.7、94.7和99.5 dB。