Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук исследование и разработка мер по снижению шума

Шум – один из основных антропогенных факторов воздействия на человека
Структура жалоб населения
на физические факторы воздействия*
> 110 дБА
< 80 дБА
Шум от газорегуляторного пункта
Санитарные нормы шума
* Государственный доклад Роспотребнадзора РФ в 2020 году

Цели и задачи диссертации
Цель работы – исследование и разработка мер по снижению шума на путях его распространения от ГРП и газопроводов после него
Анализ нормативно-правовых основ в области шумоглушения для оценки наличия механизмов управления и внедрения мероприятий по шумоглушению на производственных предприятиях
Определение геометрических размеров акустических экранов вокруг ГРП и газопроводов после него, необходимых для достижения максимальной эффективности экрана при минимальной высоте
Определение области эффективности использования акустических экранов для снижения шума от газопроводов после ГРП
Исследование влияния технологических проемов на акустическую эффективность экрана
Разработка метода расчета по нахождению минимальных удельных дисконтированных затрат для снижения шума от газопровода с помощью совместного использования акустических экранов и звукоизоляции
1.
2.
3.
4.
5.
ЗАДАЧИ

Научная новизна
Определена область эффективности использования акустических экранов для снижения шума от газопроводов после газорегуляторного пункта. Определены основные параметры акустических экранов вокруг ГРП и газопроводов после него для достижения максимальной эффективности
Определено влияние размеров технологических проемов на снижение акустической эффективности экранов вокруг ГРП и получена зависимость направления излучения шума через технологические проемы в акустических экранах от ГРП
Разработан метод расчета минимальных удельных дисконтированных затрат для снижения шума от газопровода с помощью совместного использования акустических экранов и звукоизоляции газопроводов

Практическая значимость диссертации
и внедрение её результатов
Разработаны рекомендации по определению основных параметров акустических экранов вокруг ГРП и газопроводов после него для достижения максимальной эффективности. Построены трехмерные графики зависимости акустической эффективности экрана от его высоты и расстояния от экрана до расчетной точки при фиксированном расстоянии от ГРП до экрана
Разработаны рекомендации по определению размеров технологических проемов, влияющих на снижение акустической эффективности экранов вокруг ГРП, и по расчету направленности излучения шума через технологические проемы в акустических экранах от ГРП
Разработаны и внедрены мероприятия по снижению шума до санитарных норм при одновременном использовании акустических экранов и звукоизоляции газопроводов
Предложен для практического применения метод определения минимальных удельных дисконтированных затрат на внедрение мероприятий по снижению шума при одновременном использовании акустических экранов и звукоизоляции газопроводов

Нормативно-правовая база РФ по шуму
Классификация, нормирование и измерение шума
27
нормативных документов, регламентирующих распространение шума
ГОСТ 23337 – 2014
Шум. Методы измерения шума на селитебной
территории и в помещениях жилых и общественных зданий
СП 51.13330.2011
Защита от шума.
Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003
СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96
Шум на рабочих места, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки
СанПиН 1.2.3685-21
Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и безвредности для человека факторов среды обитания

Особенности распространения шума
от ГРП и газопроводов после него
Максимальное значение шума от ГРП приходится на высокие частоты, особенно 1000 Гц и 2000 Гц
Значения уровней звука на входе газопровода в здание ГРП и на выходе могут отличаться на 20 дБА
ГРП рассматривается как точечный источник шума в месте выхода газопровода из здания
Шум от газопровода уменьшается по мере удаления от здания ГРП. Первые 100-200 м газопровода имеют сильное излучение
Газопровод по длине располагается на разной высоте над землей
Газопровод рассматривается как линейный источник шума с переменными шумовыми характеристиками по длине

Результаты измерений
ПАО «Мосэнерго»
ООО «ТСК Мосэнерго»
ООО «Калининградская генерация»
Объекты:

Затухание шума от экрана
в зависимости от его высоты
Высота акустического экрана:
1 - 10 м; 2 - 8 м; 3 - 6 м
Высота расчетной точки: 1,5 м
Высота источника шума: 1,5 м
Расстояние между расчетной точкой и экраном: 300 м
D, дБ
Среднегеометрические частоты, Гц
•
1
3
2
•
•
•

Затухание шума в зависимости от высоты экрана и расстояния
до расчётной точки при f=500 Гц (А) и f=1000 Гц (Б)
Высота экрана для достижения 20 дБ при 1000 Гц должна быть не менее 7,4 м
А
Б
•
Высота экрана: 3, 5, 8 м
Высота источника шума и расчетной точки: 1,5 м
Расстояние от ГРП до экрана: 10 м
Расстояние от экрана до расчетных точек: 3, 50, 100, 300 и 500 м
•
•
•

Варианты расположения акустических экранов
при наличии технологических проемов
Высота экрана: 5 м
Высота источника шума: 1,5 м
Расстояние ГРП до экрана: 10 м
Ширина технологического проема: 2 м и 6 м
А
Проем имеет место в одной из сторон периметра вокруг ГРП
Б
Напротив проема устанавливается дополнительно прямой акустический экран
В
Напротив проема устанавливается дополнительно
Г-образный акустический экран
А
Б
В
1.
2.
3.
Акустический
экран
Источник
шума
Дополнительный
экран
•
•
•
•
1
2
3

Изолинии уровней звука при отсутствии (А) и наличии (Б) технологического проема в экране
1
ГРП
2
Точка выхода газопровода
из здания
3
Расчетная точка (РТ) у экрана
4
Акустический экран
А
Б

Изолинии уровней звука при наличии технологического проема в экране шириной 6 м
Изменение излучения шума в зависимости от ширины проема
1 -
Свободное излучение
2 -
Проем 6 м
3 -
Проем 2 м
р.т.1 -
напротив середины проема
р.т.2 -
на расстоянии 3 м справа от центра проема
р.т.3 -
на расстоянии 7 м от центра проема
дБА
дБА
дБА
30°
60°
1
2
3
0
10
10

Изолинии уровней звука при наличии дополнительного прямого (А) и Г-образного (Б) экрана напротив проема
Б
А
1
ГРП
2
Точка выхода
газопровода
3
Расчетная точка
у экрана
4
Акустический
экран

Определение коэффициента k, который характеризует снижение уровня шума по длине газопровода
(1)
(2)
(3)

Затухание шума от акустического экрана
на расстоянии 3 м (А) и 300 м (Б)
Высота экрана: 10 м
Расстояние между осью газопровода и экраном: 3 м
Длина газопровода: 600 м
Высота прохождения газопровода: 1.5 м (1); 3 м (2); 5 м (3); 8 м (4)
Б
Среднегеометрические частоты, Гц
D, дБ
D, дБ
Среднегеометрические частоты, Гц
А
•
•
•
•
1
2
3
4
1
2
3
4

Затухание шума на экране при разных высотах прохождения газопровода
Минимальная высота газопровода: 1,5 м
Высота экрана: 2, 3 и 4 м
Использование экрана при расстоянии меньше 2,5 м от оси газопровода
до кромки экрана малоэффективно
А
Расстояние от газопровода до кромки экрана 0,5 м
Б
Расстояние от газопровода до кромки экрана 1,5 м
В
Расстояние от газопровода до кромки экрана 2,5 м
Dz, дБ
Среднегеометрические частоты, Гц
•
•

Изолинии уровня звука от газопровода с переменными (А) и постоянными (Б) шумовыми характеристиками по длине
Длина газопровода: 100 м Высота экрана: 5 м
Расстояние от экрана до оси газопровода: 3 м Высота прохождения газопровода: 1,5 м
Газопровод разбит на десять линейных источников шума длиной 10 м каждый
Б
А
•
•
•
•
•

Новый метод минимума
суммарных дисконтированных затрат
дисконтированные затраты на шумоглушение при использовании экрана и звукоизоляции
удельные дисконтированные затраты на единицу снижения шума с помощью экрана и звукоизоляции газопровода
Затраты на единицу снижения шума
с помощью экрана
Затраты на единицу снижения шума
с помощью звукоизоляции
(1)
(2)
(3)
руб.
руб.

Формула для определения экономических
потерь на 1 дБА
•
•
•
•
(1)
(2)

Снижение шума на РТС с помощью комплекса акустических мероприятий
L, дБ
Измерение уровней звукового давления
в окружающем районе
f, Гц
1
До проведения мероприятий
2
Дневные санитарные нормы
для окружающего района
3
После проведения мероприятий

Выводы (1 / 3)
По результатам проведенных измерений на действующих объектах энергетики превышения нормативов составляют до 33,6 дБА в помещении ГРП и на выходе газопровода из здания ГРП. Превышение уровней звука по длине газопровода составило от 3,2 дБА до 20,7 дБА на различных энергетических объектах. Показана необходимость осуществления комплекса мер по снижению шума на ТЭС от ГРП и газопроводов после него на путях распространения с помощью акустических экранов и использования звукоизоляции газопроводов.
Определена минимальная высота установки акустического экрана вокруг ГРП для достижения его максимальной эффективности. При этом построены трехмерные графики зависимости акустической эффективности экрана от его высоты экрана и расстояния от экрана до расчетной точки при фиксированном расстоянии от ГРП до экрана. По итогам расчетов определено, что минимальная необходимая высота экрана для получения максимального затухания шума 20 дБ на среднегеометрической частоте 1000 Гц должна быть не меньше 7,4 м при расположении расчетной точки на расстоянии 300 м от экрана и расстоянии от ГРП до экрана 10 метров, определенным в соответствии с действующими нормативами.
Проведено исследование влияния наличия технологических проемов на акустическую эффективность экрана вокруг ГРП. Определено, что наличие технологических проемов существенно снижает акустическую эффективность экрана. Снижение составляет 17,9 дБА рядом с экраном и 14,5 дБА при расположении расчетной точки от экрана на расстоянии 300 м от него. Определено, что увеличение размера технологического проема с 2 до 6 метров существенно снижает акустическую эффективность экрана на 12,4 дБА и 6,8 дБА в зависимости от удаления расчетной точки от центра проема.
1.
2.
3.

Выводы (2 / 3)
Определено изменение излучения шума вокруг технологических проемов в акустических экранах. Установлено, что ширина проема существенно изменяет направленность шума по сравнению с источником со свободным излучением. Показано, как установка дополнительных экранов различных форм меняет направленность излучения шума. Расчетами показано, что шум, который распространяется по сторонам дополнительного прямого экрана или с одной стороны Г- образного экрана, имеет ярко выраженную лучевую направленность.
Определен коэффициент ?, который в формуле расчета уровня звукового давления характеризует снижение уровня шума по длине газопровода. Показан сложный характер зависимости этого коэффициента ? от длины газопровода. Построен график зависимости снижения уровня звука по длине газопровода.
Доказано, что увеличение высоты прохождения газопровода приводит к уменьшению затухания экраном. Сделан вывод, что при высоте меньше 2,5 м от газопровода до верхней кромки экрана акустическая эффективность экрана крайне мала.
5.
6.
4.

Выводы (3 / 3)
Проведенные расчеты показали, в каких случаях для снижения шума от газопровода достаточно использование только акустического экрана, а когда необходимо использовать с акустическими экранами звукоизоляцию газопроводов.
Предложен новый метод, позволяющий разрабатывать мероприятия по снижению шума от газопроводов после ГРП до санитарных норм с наименьшими затратами при одновременном использовании акустических экранов и звукоизоляции газопроводов. Определено условие, когда удельные дисконтированные затраты на снижение шума от экрана и звукоизоляции будут минимальны. Показано, что увеличение разницы между удельными затратами на единицу снижения шума на установку экрана и звукоизоляцию влияет на экономический эффект от внедрения мероприятий по шумоглушению.
Рассчитаны удельные дисконтированные затраты для 6 длин газопроводов после ГРП и для двух диаметров трубопровода в зависимости от фирмы-производителя материала, которые в дальнейшем могут использоваться как справочные данные при выборе звукоизоляционных материалов для снижения шума от газопровода ГРП.
7.
8.
9.

Спасибо за внимание
д.т.н., профессору каф. ТЭС Тупову Владимиру Борисовичу
помощнику ректора Савину Никите Георгиевичу
коллективам: кафедры Тепловых электрических станций
НОЦ «Снижение шума энергетического оборудования»
моей семье и управлению охраны труда и экологии МЭИ
Благодарность
Гранты
14
публикаций
4 в журналах перечня ВАК
3 в системе цитирования Scopus
7 докладов в сборниках международных конференций
Диссертационные исследования поддержаны грантом в области фундаментальных исследований РФФИ «Аспиранты» № 19-3890093

Изолинии уровней звука при наличии технологического проема в экране шириной 6 м
Изолинии уровней звука при наличии технологического проема в экране шириной 6 м
р.т.1 -
напротив середины проема
р.т.2 -
на расстоянии 3 м справа от центра проема
р.т.3 -
на расстоянии 7 м от центра проема

Минимальные удельные затраты на звукоизоляцию газопровода после ГРП