现场测定声功率是工业噪声控制中基础性的重要工作^[1]。目前, 现场测定声源声功率的方法主要有ISO 3467简测法和声强测量法两种, 相对于简测法, 声强测量法具有可以在普通的声学环境, 甚至在有干扰噪声的情况下, 得到声源的声功率, 进而方便地进行声源排队、声源定位等优势。我们先后采用两种测量方法, 对某油田水冷式注水设备进行了声功率测量, 并对结果进行对比分析。

1 对象与方法 1.1 测量对象

某油田注水泵房水冷式三相异步电动机(YK2240)和离心式注水泵(DF300~150A)。

1.2 简测法

国际标准化组织(ISO)曾根据不同的测试目的、要求及测试环境提出了一系列进行工业产品声功率测试的标准, 即IS0-3741~3748, 其中声功率的精确测量需要在消声室或混响室中进行。测量对象为一新建注水泵房, 设备单机组运行, 被测设备处于扩散场, 可基本满足ISO-3746的测试要求。

1.2.1 现场条件

背景噪声:L_p=48 dB; 设备运转噪声:L_p=97 dB; 按室内总吸声量:

(S_i为室内每一部分表面积, α_i为每一部分的吸声系数(1 000 Hz)。计算,

则A=100(玻璃面)×0.04 +570(混凝土面)×0.02 +584(抹灰墙面)×0.05+64(橡胶垫)×0.30=63.8(m²)。

测量表面积S :测量表面距设备参考面1 m, 为3.5 m×3.0m×3和3.5 m×3 m×2两个相连的柜形体, 则S=68.5 m²。

1.2.2 测量仪器

丹麦2230型精密声级计, 以慢档读数。

1.2.3 测量表面及传声器列阵设置

传声器布点按ISO-3746的要求采取等距列阵设置, 共设14点。

1.3 声强测量法

上世纪80年代以来, 声学家们已经验证声强法是现场确定声功率以及进行噪声源识别的一种新的有用方法。目前这种新方法已从实验室研究阶段开始进入工程实践^[2]。

1.3.1 测量仪器

B&K4433型声强分析仪、3519型双传声器声强探头, 两个传声器采用面对面排列, 分离器间距选用6 mm, 其频率限值为250 Hz~10 kHz, 可满足卫生学评价要求, 测量误差＜1 dB。B&K7005型磁带记录仪, 进行现场记录, 回放分析^[3]。

1.3.2 测量方法

将待测设备分为14~18个矩形测量面, 在每个测量面进行往复匀速扫描测量, 往复扫描线间隔10 cm, 探头与被测设备保持3 mm距离, 扫描平均时间依测量面的大小为2'×8~8'×8。每个测量面重复扫描二遍。

2 结果 2.1 简测法数据

各传声器点读取A声级, 测试结果见表 1。

表面平均A声级:

K为反射声影响修正值, 根据ISO3746, 取K=7。

则

A计权总声功率级为:

式中:S为测试表面积(m²), 当S₀为1 m²时, 则Lw(A)=84.2+10 lg68.5=102.6 dB

即通过IS03746简测法测量, 该型号电机及注水泵声辐射总声功率级等于102.6 dB(A)。

2 声强测量法数据

将扫描所得平均声强级乘以相应的测量面积, 获得该表面的声功率级值, 然后按下式将各表面声功率级相加, 得到所需要的设备各部分的声功率级。设备各部分表面声功率测试结果见表 2。

3 讨论

声功率简测法以声源周围平均声压均方值测量为基础的, 声场(自由场或扩散场)条件越理想, 这些方法的精度就越高。然而对于工程现场, 这些理想条件很难满足, 测量结果有一定的局限性, 误差可能比较大, 最大的缺陷是无法对设备各个部分声源的声功率作独立的分析、识别^[3]。用现场简测法所测得的设备的总声功率级较声强法测量结果低3.0 dB, 可能由于简测条件并不能完全满足(如A/S≥1), 而造成了一定误差。

声强法测定设备各部位声功率的排序为电机＞水泵＞连轴器, 各个部分声功率占设备总声功率的百分比率为电机为65.8 %、水泵为28.8%、连轴器为8.8 %。这些数据是选择降噪方法、研究降噪量的分配、预测各种降噪能力的直接依据。