染织厂大型设备噪声预测模型与实践探讨

黄莹

（福建省金皇环保科技有限公司，福建 福州 350004）

在工业噪声预测过程中，大部分人习惯性把所有声源等效成点声源进行预测，但是由于噪声源的形状在实际中复杂多样，因此要严格按照数学方法求解噪声声场分布是相当困难的[1]，这使得此种噪声预测方法存在一定的局限性。以致预测结果与实际情况存在一定的差异，特别是大型设备如何选用声源模型，将在很大程度上影响预测结果。

定型机是一种广泛应用于纺织印染工业中的机器设备，染整定型机由于体积较大，实际预测工作时，选用点声源还是面声源进行预测，是评价工作者常常遇见的问题。本文以染织厂中大型设备定型机为例，讨论在噪声预测过程中模型选择对预测结果的影响，根据HJ 2.4—2021《环境影响评价技术导则 声环境》推荐的声源等效计算方法，通过环安科技噪声环境影响评价系统NoiseSystem 2015软件，对染织厂工业噪声影响预测模型进行分析、验证。

1 几何发散衰减模型

在环境影响评价工作中，通常根据声源的形状、预测点与声源的距离和参考点的位置将噪声源进行简化后采用相应的几何发散预测模式进行预测，虽然这样简化了线源和面源，无形中避开了理论上繁琐的数学推导使噪声几何衰减变得简单易行，但是这种简化也产生了一定的模拟误差，有的甚至是方法存在理论上的错误，这将直接影响到噪声预测结果和结论的可靠性[2,3]。根据以上考虑，本文根据声源的几何发散模式和条件，通过声源不同的简化进行影响预测，并对简化条件进行合理的修正，为噪声预测方法提供理论依据。

1.1 点声源

无指向性点声源几何发散衰减的基本公式是[4]：

1.2 面声源

大型机器设备的振动表面，车间透声的墙壁，均可以认为是面声源。图1给出了长方形面声源中心轴线上的声衰减曲线。

图1 长方形面声源中心轴线上的衰减特性

当预测点和面声源中心距离r处于以下条件时，可按下述方法近似计算：

r＜a/π时，几乎不衰减（Adiv≈0）；

当a/π＜r＜b/π，距离加倍衰减3 dB左右，类似线声源衰减特性Adiv≈10lg(r/r0)；

当r＞b/π时，距离加倍衰减趋近于6 dB，类似点声源衰减特性Adiv≈20lg(r/r0)。

其中面声源的b＞a，衰减特性见图1。

2 噪声预测软件

本次预测采用环安科技噪声环境影响评价系统NoiseSystem 2015软件进行。该软件是根据HJ2.4—2021《环境影响评价技术导则 声环境》构建，为适应国内环境管理部门对城市噪声管理而开发的管理系统软件，基于GIS的三维噪声影响评价系统构建，是集噪声建模、噪声衰减计算和噪声数据发布的系统。

针对工业噪声源系统可以支持室外点声源、室内点声源、线声源、水平面声源、垂向面声源衰减计算。声源的源强类型主要有频带声功率级、参考点频带声压级及A声功率级、参考点A声功率级4种类型。

点声源是以球面波形式辐射声波的声源，辐射声波的声压幅值与声波传播距离（r）成反比。在该软件中点声源在软件绘图区表现为一个点，面声源是以平面波形式辐射声波的声源，其辐射声波的声压幅值不随传播距离改变（不考虑大气吸收），面声源在软件绘图区表现为一个闭合的图形。

软件最后通过表格、折线图、噪声等声级图形结合的方式来表达噪声预测的结果，软件中的离散点、线接收点通过表格来表达预测结果。

3 案例基本情况

3.1 染织厂基本概况

某染织厂年织造1万t针织坯布生产线（锦纶长丝、氨纶长线、涤纶长丝原料均外购），年染整2万t光坯布生产线（其中1万t为本项目织造的坯布，其余1万t为来料加工），生产线及产能见表1。

表1 本项目主要生产线及产能

3.2 主要噪声源强分析

染织厂内的噪声主要来自染整车间、织造车间和公用工程。染整车间内产生噪声源强较大的设备有染色机、定型机、水洗机、脱水机、打卷机和理布机等各类设备，织造车间内产生噪声源强较大的设备有经编机、纬编机和整经机。定型机属于较大体积设备，该厂定型机尺寸为50 m×5 m×2.5 m。主要噪声源情况见表2，设备分布见图2。

表2 染整车间主要设备噪声源情况一览表

图2 设备分布总平图

3.3 预测参数设置

以该染织厂总平面布置图为基础，本次噪声评价采用环安科技噪声环境影响评价系统NoiseSystem 2015软件进行建模，以昼间噪声进行预测，噪声预测模式采用HJ 2.4—2021《环境影响评价技术导则声环境》具体参数设置如下：

⑴ 气象条件：该染织厂所在区域年平均气温19.1 ℃，年平均相对湿度82%，项目所在县全年风向多为东北和东北东。

⑵ 厂界按非实体围墙设置，厂区周边夯实地面，可以认为是坚实的，坚实地面G=0。

⑶ 车间内墙面的吸声系数设置为0.02，建筑物整体噪声削减量约为20 dB(A)。

⑷ 评价范围：厂界外围1 m，受声点高度设置为1.2 m。

⑸ 由于项目周边200 m范围内没有敏感点，因而本次预测评价不考虑噪声源对敏感点的影响。

⑹ 考虑到噪声源尺寸及厂区范围，设置2种情形进行预测比较分析：

模型一：将染整车间内所有噪声源均按点源进行预测。

模型二：将染整车间内的定型机作为面声源，其他设备仍为点声源进行预测。

根据噪声预测模型，结合各种参数，根据网格计算得到以下的预测结果，该染织厂昼间厂界噪声的贡献值如表3所示。

表3 厂界噪声预测结果单位：dB

4 实测数据对比分析

该染织厂已开始正常运行，沿厂界周围东南西北四个方向设置噪声监测点位，采用HS5660C噪声仪统计分析，采用1 min的等效声级测定昼间噪声值。测定结果和软件预测结果见表4。实测数据和软件进行结果进行对比分析。不同预测模型下噪声预测与实际监测对比图见图3。

表4 不同预测模型下厂界预测值与实测值对比单位：dB

5 讨论与分析

本文根据对大型设备选用不同类型的声源模型进行预测，并与实测结果对比分析可以看出，以大型设备作为面声源的模型结果与实测值较为接近，因此，笔者认为大型设备噪声选用点声源预测存在一定的局限性，原因可能有以下几点：

⑴ 大型发声设备作为点声源简化时，点声源位置确定可能存在不合理。点声源与面声源由于形状、体积等方面的差异，实际的几何发散、衰减情况与实际必然也存在差异，所以导致预测结果存在较大偏差。

在现实情况下，大型设备的噪声源通常不是理想的点源，而是具有一定面积和形状的表面源。当使用点声源模型进行预测时，可能会高估或低估实际的噪声水平，特别是在距离较远或环境较复杂的情况下，这种误差可能更加显著。

⑵ 在噪声预测软件中，对于点声源的噪声预测通常会选距离衰减模型，这个模型基于声波在传播过程中随着距离的增加而逐渐衰减的原理，它通常用于预测点声源与接收点之间的距离对噪声水平的影响。

面声源的衰减与预测点和面声源中心距离r和面声源的尺寸有关，只有当r＞b/π时才会产生类似点声源衰减特性，但是当大型设备当预测点和面声源中心距离r处于其他条件时，作为点声源衰减就不符合实际情况，点声源模型忽略了环境介质（如空气、地面、障碍物等）对声波传播的影响，最后预测结果就会存在误差。

⑶ 声波入射到屏障表面时可能会发生反射，这可能会使位于屏障反射面同侧附近的受声点的噪声值增高。声波的是否在屏障表面发生反射，取决于屏障表面的声学性质、反射面的大小以及噪声源、反射面、受声点的位置关系。若选用点声源模型只能考虑声源的直接辐射，无法充分模拟声波散射和反射效应。

⑷ 点声源模型无法考虑多个声源之间的相互干扰和叠加衰减，当存在多个大型设备同时运行时，预测结果可能失真。

6 结论

综上所述，大型设备噪声选用点声源预测无法考虑更多的因素，如面声源模型、环境介质影响、多声源干扰等，因此在实际噪声预测中，为了更准确地表达大型设备的噪声，建议可以根据实际情况，适当考虑使用面声源模型进行预测。面声源模型可以更好地考虑实际设备的形状和尺寸对噪声传播的影响，从而提供更准确的预测结果。后期一些具体细节上还可进行进一步研究，以期能提出更为精确、更加合理工业企业噪声预测方法，为其他项目的声环境影响评价提供参考。