Замеры шума от работы оборудования крышной котельной. Санитарные нормы и правила (СНиП) эксплуатации котельных. Проектирование системы виброзащиты

УРОВЕНЬ ШУМА

Сила звука измеряется в децибелах (дБ) в диапазоне частот от 31,5 до 16000 Гц и в середине каждой частотной полосы, т.е. на частотах 31,5; 63; 125; 250 Гц и т.д. Человек воспринимает звук в диапазоне от 63 до 800 Гц.

Сила звука в дБ разделяется на уровни А, В, С и D . Допустимой нормой общего уровня шума считается уровень А, наиболее близкий к диапазону чувствительности человека. Для обозначения этой характеристики наиболее употребим термин «Уровень звукового давления».

ИСТОЧНИК ШУМА

Работающий двигатель – источник механического шума, зарождающегося в
газораспределительном механизме, топливном насосе и т.д., а также появляющегося в камерах сгорания, в результате вибрации, всасывания воздуха и работы вентилятора, если он установлен. Обычно шум всасываемого воздуха и радиатора меньше, чем механические шумы. Данные по уровню шума при необходимости можно найти в Справочнике продукции [ Product Information Manual ]. Уменьшить шум можно с помощью звукопоглощающего покрытия. Если механический шум ослаблен до 5 уровня, упомянутого в разделе Уровень шума, нужно обратить внимание на шум воздуха и вентилятора.

Эффективный и относительно дешевый способ - закрыть двигатель кожухом. На расстоянии 1 м от кожуха ослабление звука достигает 10 дБ(А). Эффективны только специально спроектированные кожухи, так что желательно проконсультироваться со специалистами относительно его параметров.

Если к шуму вне помещений, в которых расположены установки, предъявляются определенные требования, нужно соблюдать следующие условия:

1) Конструкция здания

Внешние стены - из двойного кирпича с

пустотами.

Окна - двойного остекления с расстоянием

между стеклами 200 мм.

Двери - двойные двери с тамбуром или

одинарные, со стеной-экраном напротив

дверного проема.

2) Вентиляция

Проемы для забора свежего воздуха и отвода нагретого воздуха должны быть оборудованы шумозащитными экранами. Эти проблемы Владелец должен обсудить с Изготовителем.

Экраны не должны уменьшать сечение воздуховодов, так как это повысит сопротивление на вентиляторе. Для более крупных двигателей, требующих больше воздуха, нужны соответственно увеличенные экраны, а здание должно допускать их правильную установку.

3) Виброизолирующие опоры

Монтаж агрегатов на виброизолирующих опорах предотвращает передачу вибрации на стены, другие узлы установки и т.д. Часто вибрация является одной из причин шума. (См. виброизолирующие опоры).

4) Глушение выхлопа

Оно позволяет ослабить шум на 30...35 дБ(А) на расстоянии 1 м от внешней стены помещения, при условии применения высококачественных поглотителей звука и выхлопных глушителей на входе и выходе.

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.

Источниками общей вибрации являются вращающиеся механизмы - дымосос, вентилятор и насосы, а также работающий котел. Вибрация возникает как при плохом центрировании или разбалансировке вращающихся механизмов, так и в случае правильной балансировки. В оборудовании вибрация возникает при движении среды.

Вибрация может вызвать нарушение функций организма. При воздействии общей вибрации возникают изменения со стороны центральной нервной системы: головокружение, шум в ушах, сонливость, нарушается координация движений. Со стороны сердечно-сосудистой системы наблюдается неустойчивость артериального давления, гипертонические явления. Поражение кожно-суставного аппарата локализуется в ногах и позвоночнике. При большой интенсивности и в определенном диапазоне частот – разрыв тканей. Наиболее опасны для организма человека вибрации, частоты которых совпадают с частотами собственных колебаний тела человека и его внутренних органов, так как такие вибрации могут вызвать резонансные явления в организме. Диапазон частот таких вибраций от 4 до 400 Гц. Наиболее опасна частота 5¸9 Гц .

Вибрация в котельной является постоянной.

На оператора котельной действует общая вибрация категории 3, технологического типа А (на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий).

Основным документом по вибрации является СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».

При нормировании вибрации учитывают отклонения виброскорости и виброускорения от предельно допустимых значений по осям ортогональной системы координат.

Основным способом обеспечения вибробезопасности должно быть создание и применение вибробезопасных машин. При проектировании и использовании машин, зданий, объектов должны быть использованы методы, снижающие вибрацию на путях ее распространения от источника возбуждения; применены виброизоляция, виброгасящие основания (пневматические демпферы, пружины) .

Для исключения вибраций и сотрясений от работы машин несущие конструкции здания не должны соприкасаться с фундаментами машин.

В котельной применены виброгасящие основания на фундаментах насосов.

Источники шума в котельной - это котел, работающие насосы, дымосос, вентилятор, движение воды и пара в трубопроводах.

Интенсивный шум при ежедневном воздействии снижает остроту слуха, приводит к изменению кровяного давления, ослабляет внимание, снижает остроту зрения, ускоряется процесс утомления, вызывает изменение в двигательных центрах. Особенно неблагоприятное воздействие оказывает шум на сердечно-сосудистую и нервную системы. Шум интенсивностью более 130 дБ вызывает боль в ушах, а при 140 дБ наступают необратимые нарушения органа слуха.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука.

Шум в котельной является постоянным широкополосным.

Основной документ по воздействию шума СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах следует принимать :

Для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума - по табл. 13.4;

Для тонального и импульсного шума - на 5 дБ меньше значений, указанных в табл. 14.4.

Таблица 14.4

Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах и территории предприятий

При разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочего места следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека на рабочих местах, до значений, не превышающих допустимые по следующим направлениям :

Разработкой шумобезопасной техники;

Применением средств и методов коллективной защиты по ГОСТ 12.1.029-80 «ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация»;

Применением средств индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.011-89 «Средства защиты работающих. Основные требования и классификация».

Зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБА должны быть обозначены знаками безопасности по ГОСТ Р 12.4.026-2001 «ССБТ. Цвета сигнальные и знаки безопасности». Работающие в этих зонах должны быть снабжены средствами индивидуальной защиты .

Одним из методов снижения шума является снижение шума на пути его распространения. Он реализуется применением кожухов, экранов и звукоизолирующих перегородок, которыми закрывают вышеперечисленное оборудование, применением звукоизоляции ограждающих конструкций; уплотнением по периметру притворов окон, ворот, дверей; звукоизоляцией мест пересечения ограждающих конструкций инженерными коммуникациями; устройством звукоизолированных кабин наблюдения и дистанционного управления. В качестве индивидуальных средств защиты используют противошумные вкладыши и наушники.

Для уменьшения шума от вращающихся механизмов в котельной применены кожухи. Помещение операторской имеет звукоизоляцию.

Наш сайт - наша визитная карточка. Как и на визитке мы отобразили лишь самую необходимую, на наш взгляд, информацию.

Наш сайт создан для того, чтобы, зайдя сюда, Вы могли позвонить нам:

котельные, котельное оборудование, отопительные котлы, горелки
лимиты на газ

И получить в разумные сроки квалифицированные ответы на Ваши вопросы.

Выполняемые работы:

Получение технических условий (ТУ) на следующие виды работ: газификация объекта, водоснабжение, электроснабжение, канализование. А также - вся разрешительная документация на котельные установки в СЭС, Пожарной службе и других организациях. Лимиты на газ - подготовка документации, получение.
Проектирование котельных . Осуществляется как отдельная услуга, так и в комплексе работ по строительству котельных "под ключ". Для газовых котельных, для дизельных котельных и для котельных на древесном топливе. Выполняется проектирование по следующим объектам - газовые котельные, дизельные котельные и котельные на древесных отходах.
Котельное оборудование . Поставка импортного и российского оборудования - непосредственно через производителей. Предоставляем скидки проектным и монтажным организациям, выполняющим закупки через наши представительства. Основное котельное оборудование : блок-модули, котлы, горелки, теплообменники, дымовые трубы .
Также можно отдельно заказать следующее котельное оборудование:
- газовые котлы (небольшой и средней мощности),
- отопительные котлы,
- горелки (газовые, дизельные и комбинированные),
- блочно-модульные здания (из сэндвич-панелей).
Монтаж котельных производится как на площадке Заказчика, так и с возможностью частичного выполнения на базе компании, с дальнейшей доставкой на место и выполнением блоковой сборки. Основные виды: блочные, модульные котельные, крышные, встроенные, пристроенные, транспортабельные .
Сдача выполненных работ . Выполнение всех работ по оформлению документации и взаимодействию с представителями надзорных органов. Взаимодействие со всеми структурами, причастными как к паровым котельным, так и к водогрейным котельным.

Преимущества:

Сроки, качество, цена - декларируют все. Не все соблюдают. Мы соблюдаем.
Менеджерский отдел доставит Вам максимальное удобство при работе с нами.

Котельные проектируются и монтируются в соответствии с рядом правил, например:

ГОСТ 21.606-95 СПДС "Правила выполнения рабочей документации тепломеханических решений котельных"
ГОСТ 21563-93 Котлы водогрейные. Основные параметры и технические требования
ПУ и БЭ "Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов"
ПБ 12-529-03 "Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления".

Если у Вас стоит задача получить действующий объект к началу отопительного сезона , мы предлагаем Вам вариант "Блочно-модульная котельная" на основе типовых решений. Модульные котельные, поставляемые по этой программе, имеют следующие преимущества: а) использование типового проекта сокращает сроки проектирования и согласования проекта, б) появляется возможность закупки основного оборудования параллельно разработке отдельных частей проекта.

Также переводим паровые котельные в водогрейный режим. При этой операции паровые котлы теряют от номинальной мощности, при этом решают определенные задачи по отоплению. Это решения, в основном, для российских котлов. Преимущество этой операции состоит в том, что существующие паровые котлы не приходится менять на новые, что может положительно отразиться в краткосрочной перспективе с экономической точки зрения.

Все поставляемое котельное оборудование сертифицировано и имеет разрешения на использование на территории РФ - газовые котлы, отопительные котлы, горелки, теплообменники, запорная арматура и т.д. Указанная документация входит в комплект поставки.

Для устранения каждого из этих шумов требуются различные способы. Кроме того, каждый тип шума имеет свои свойства и параметры, и их необходимо учитывать при производстве малошумных холодильных чиллеров .

Можно применить большое количество различной изоляции и не добиться желаемого результата, а можно напротив, применив минимальное количество «правильного» материала в нужном месте, используя изоляцию по технологии, добиться отличной малошумности.

Для пониманию сути процесса звукоизоляции обратимся к основным методам достижения малошумности промышленных водоохладителей.

Для начала необходимо определиться с базовыми терминами.

Шум — нежелательный, неблагоприятный для целевой деятельности человека в радиусе его распространения звук.

Звук — волновое распространение колеблющихся, вследствие внешнего воздействия частиц в некоторый среде - твердой, жидкой или газообразной.

Есть и другие менее распространенные и существенно более дорогие и громоздкие решения для достижения тишины, приближенной к абсолютной, если этого требует место установки водоохладителя . Например, шумоиззоляции технического помещения, где находится компрессорно-испарительный блока чиллера , использование водяных конденсаторов или мокрых градирен без применения вентиляторов, и некоторые другие более экзотичные, но они крайне редко используются на практике.