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泵的噪声测量与评价方法.doc

1、中华人民共和国国家标准GB 10890-89泵的噪声测量与评价方法Methods of measuring and evaluating noise of pumps本标准中声功率级测定方法等效采用国际标准 ISO 3746-1979声学噪声源声功率级测定概测法。1 主要内容与适用范围本标准规定了泵的噪声测量与评价方法。本标准适用于除潜液泵、往复泵以外的各种型式泵和泵用调速液力偶合器。在应用本标准时应优先选择声功率级方法,在条件不具备时才采用声压级方法。有争议时以声功率级为准。2 引用标准GB 3102.7 声学的量和单位GB 3240 声学测量中的常用频率GB 3241 声和振动分析用 1/

2、1 和 1/3 倍频程滤波器GB 3768 噪声源声功率级的测定 简易法GB 3785 声级计的电、声性级及测试方法GB 3974 声学名词术语JJG 176 声压级校准器试行检定规程JJG 188 声级计试行检定规程JJG 277 标准声源检定规程3 泵的声功率级测定方法本标准规定的声功率级测定方法与 GB 3768 规定的方法一致,应用本方法能够较准确地了解泵或泵机组的噪声水平。在需要精确测定泵声源的声功率级时,应考虑原动机(电动机、内燃机等)噪声的影响,必要时应对原动机采取隔声(如隔声罩)等降低影响的措施。3.1 测量误差测量误差系指由各种因素造成的累积的标准偏差。按本标准规定测量泵的声

3、功率级的误差为:a.对泵声源,其标准偏差不大于 4dB;b.在相同测试环境中对同类型泵进行比较时,其标准偏差不大于 3dB。3.2 声学测量环境理想的声学测量环境应是除一反射面(地面)外无其他反射物体。在反射面上方近似为一自由场。适合本标准的测量环境为宽广的户外或满足要求的房间。测量泵的噪声一般都在试验室(试泵场)进行。3.2.1 对测量环境(试验室、试泵场)的要求评定试验室是否符合要求的标准为 A/S1(A 为试验室房间的吸声量,S 为测量表面的面积)或环境修正值 K27。3.2.2 背景噪声的要求在测点上,泵工作时测得的 A 声级与背景噪声的 A 声级与背景噪声的 A 声级之差应至少大于

4、3dB。3.2.3 风速室外测量时,风速应小于 6m/s 并应使用风罩。室外测量时,电机冷却通风过大(手感)时应使用风罩。3.3 测试仪器3.3.1 概述测试仪器应使用 GB 3785 规定的 2 型或 2 型以上的声级计,以及准确度相当的其他测试仪器。声级计或其他测试仪器与传声器之间最好使用延伸电缆或延伸杆。3.3.2 校准每次测量前后,需用准确度优于0.5dB 的声级校准器在一个或多个频率上对整个测试系统(包括电缆)进行校准。声级校准器应按 JJG 176 规程、声级计及其他测试仪器应按 JJG 188 规程定期检定,以保证测试仪器的准确度。3.4 泵的安装与运行工况3.4.1 安装在安装

5、泵和试验设备时应注意以下几点:a.在试验室测量时,出口节流阀应装在离泵较远处;b.吸入和排出管路噪声过大时,应采取降低噪声影响的措施;c.应尽量减少来自其他试验设备的噪声影响。3.4.2 运行工况在测量离心泵、混流泵、轴流泵等叶片泵的噪声时,应在规定转速(允许偏差5% )、规定流量下进行。在测量齿轮泵、滑片泵、螺杆泵等容积泵(住复泵除外)噪声时,应在规定转速(允许偏差5%)、规定工作压力下进行。3.5 A 声级的测量3.5.1 测量表面传声器应位于包络声源的假想测量表面上,可选用两种测量表面的一种:a.半径为 r 的半球测量表面;b.各面平行于基准体对应各面的矩型六面体测量表面。当比较相同类型

6、泵的噪声时,建议采用形状相同的测量表面和同样的测点位置。3.5.2 基准体基准体为一包络声源并终止于反射面上的最小矩形六面体。在确定基准体大小时,声源的凸出部件(如凸台、法兰等)只要不是声能的主要辐射体可不予考虑。为了安全起见,基准体可选择足够大,将危险工作点包括进去。在测量泵的噪声时,用泵声源确定基准体。在测量泵机组的噪声时,用泵机组声源(包括泵和原动机一起)确定基准体。3.6 半球测量表面上的测量在选择测量表面时,应优先选择半球测量面,例如对单、两级泵、双吸泵、中开泵、齿轮泵、滑片泵、螺杆泵等要求选择半球测量面。3.6.1 测点位置 将传声器位于半径为 r,面积为 S=2r 2 的假想半球

7、表面上,传声器在半球面上的位置如图 1 所示。其测点坐标如表 1 左方各栏所示,半球中心为基准体几何中心在反射面上的投影,半球的半径至少为基准体最大尺寸的 2 倍。图 1 半球表面上测点位置基本测点如果被测声源辐射可听的离散频率,选择高出地面为 0.6r 的测点位置来测定 A 声功率级 LWA时将会带来较大的误差。在此情况下,测点位置可以位于恰好高于地面的半球表面上。但只有地面是坚硬的(如混凝土或沥青地面)情况下可以这样放置,测点离地面的距离不大于 0.05mm,这四个测点的位置如表 1 右方各栏所示。除需要的反射地面外,传声器距其他反射体应不小于 0.5mm。表 1 沿直角坐标系(0-X,Y

8、,Z)以离开半球中心 O 的距离表示的测点坐标 高度为 Z=0.65r 的测点 在反射面上的测点测 点X/r Y/r Z/r X/r Y/r Z/r1 0.8 0.0 0.6 1.0 0.02 0.0 0.8 0.6 0.0 1.03 -0.8 0.0 0.6 -1.0 0.04 0.0 -0.8 0.6 0.0 -1.010 03.9 测量表面平均声压级和 A 声功率级的计算3.9.1 测量表面平均声压级 LPA的计算测量表面平均声压级 LPA由下式计算:(1)式中:L PA测量表面平均 A 声级,dB(基准值为:20Pa);L PAi第 i 测点测量的 A 声级读数值,dB(基准值为:20

9、Pa);K li第 i 测点背景噪声修正量(见表 2),dB;N测点总数。注:当第 i 点的测定值 LPAi-Kli的变动范围不超过 5.0dB 时,可使用算术平均值代替式(1)的能量平均值,其计算误差不大于 0.7dB。3.9.2 A 声功率级的计算A 声功率级可由下式计算:LWA=(LPA-K2)+10lg(S/S0) (2)式中:L WAA 声功率级,dB(基准值为:IPW );S 测量表面和面积,m 2;S 0基准面积为,lm 2;K 2环境修正值,dB。对于半球测量表面,式(2)中 S 由下式计算:S=2 r 2r半球半径,m。对于矩形六面体形测量表面,式(2)中 S 由下式计算:S

10、=4(ab+bc+ca)式中:a=(L 1/2)+d;b=(L 2/2)+d;c=(L 3/2)+d;L 1、 L2、 L3、 基准体的长、宽、高,m;d测量距离,简称测距,m。3.10 环境修正值 K2的确定3.10.1 用标准声源确定 K2值按 JJG 227 检定合格的标准声源放置在与被侧声源相同位置的测试环境中,并使用与被测声源相同的测量方法。按本标准 3.9.1 条中的方法计算标准声源在测量表面上的平均声压级(需要背景噪声的修正)。按本标准 3.9.2 条中的式(2),计算标准声源在被测声源(泵)环境中的声功率级 Lw,此时式中 K2取零值。对多个位置上放置标准声源的情况,标准声源声

11、功率级 Lw 的取得应先计算出标准声源放置在所有位置上的表面平均声压级的平均值。环境修正值 K2可由下式求得:K 2=Lw-Lwr (3)式中:Lw在被测声源(泵)环境测得的标准声源的声功率级,dB;Lwr标准声源标定的声功率级,dB。标准声源的放置方法可分替代法与并列法两种。当被测声源能从测试现场移开时使用替代法,把标准声源放置在与被测声源相同的位置的反射平面上,对于较小的声源或较大但其长度与宽之比小于 2 的声源,只需放一个位置,对长与宽之比大于 2 的大声源,标准声源应放置四个位置上,这四个位置分别为基准体在反射平面上投影的四条矩形边的中点上。当被测声源不能从测试现场移开时使用并列法,可

12、把标准声源放置在被测声源上表面或被测声源四个侧面的多个位置上进行测量,被测声源表面应是完全的声反射面,如被测声源表面吸声系数较大,则并列法不适用。3.10.2 用吸声量 A 确定 K2值测定吸声量 A,即测定测量环境(试验室、试泵声)的混响时间 T,系指T60一声音已达到稳定状态后,停止声源,平均声能密度自原始值衰减至百万分之一(60dB)所需的时间,So 测定混响时间用宽带噪声或脉冲声激发,用 A 计权接收而得到。吸声量 A 由下式给出:A=0.16(V/T) (4)式中:V试验室容积,m 3;T试验室混响时间,s;K 2由下式给出:K 2=10lg1+4/A/S (5)式中:S测量表面面积

13、(与 3.5.1 条所述的测量面一致),m 3。K 2或由图 3 查得。图 3 环境修正值 K2(dB)4 泵的声压级测定方法该方法包括对 A 声级和频带声压级的测定方法,测定泵的频带声压级不得必需的,在认为需要时才测量。4.1 对测量环境的要求测量环境(试验室或试泵场)要求除地面以外应尽量不产生反射,即倍距离声压级衰减值不小于 5dB。用下述方法之一鉴别。4.1.1 在泵侧(参考图 410 在测点 P-1P-5 的方向上)距离泵体 1m 与 2m处测得的 A 声级之差或距离泵体 0.5m 与 1m 处测得的 A 声级之差不小于 5dB。4.1.2 将标准声源设置于被测泵安装场所,距离标准声源

14、 1m 与 2m 处测得的 A声级之差或距离泵体 0.5m 与 1m 处测得的 A 声级之差不小于 5dB。4.1.3 不能满足本标准 4.1.1 或 4.1.2 条规定时,须另行注明测量场所的条件(室内尺寸、设备尺寸、泵的室内的布置),以及按本标准 4.1.1 或 4.1.2 条测得的倍距离声压级衰减值。4.2 A 声级的测量方法4.2.1 测点位置具有代表性的泵、原动机(电机)的测点选择如图 410 所示。其他泵的测点可参照此图例确定。测点高泵体表面水平距离为 1m。测点高规定如下:泵的轴线距离声反射面(地面)的高度为泵的中心高,当泵的中心高大于1m 时,测点高规定 1m;当泵的中心高大于

15、 1m 时,测点高与中心高相同。参考图 410。4.2.2 A 声级的测定值与平均声压级 LPA的计算按泵的种类参考图 410,规定泵和原动机(电动机)的测点。在规定测点上测量声源的 A 声级读数值 LPAi, 对照各测点的背景噪声按表 2 进行修正后,得各测点的 A 声级的测定值 LPAi-Kli,用本标准 3.9.1 条中式(1),分别对泵周围的测点(P-1P-5)、原动机周围的测点(M-1M-3)进行平均计算。在评价泵的噪声时用泵周围测点的平均值。在考核机组噪声时用包括所有测点的总平均值,都用 LPA表示。图 4 单机离心泵图 5 双吸离心泵图 6 多机离心泵图 7 轴流泵与混流泵注:测

16、点的高度参考图 4A 向视图图 8 单级离心泵(电机加隔离罩)4.3 频带声压级的测量方法4.3.1 测点的位置测量频带声压级的测点选在图 410 所示带“*”号的位置上。图 9 立式轴流泵(单座式) 图 10 立式轴流泵(双座式)4.3.2 1/1 倍频程或 1/3 频程的中心频率由表 3 给出。表 3 1/1 倍频程与 1/3 倍频程中心频率 Hz 1/1 倍频程中心频率 63 125 250 500 1000 2000 4000 800050 100 200 400 800 1600 3150 630063 125 250 500 1000 2000 4000 80001/3 倍频程中心

17、频率80 160 315 630 1250 2500 5000 100004.3.3 频带声压级的测定值使用的滤波器应符合 GB 3241 的规定。根据需要选 1/1 或 1/3 倍频程,在测点上测频带声压级时,首先逐只测背景噪声频带声压级。所测得的泵噪声频带声压级应比同一中心频率背景噪声的频带声压级高 10dB 以上,不能满足上述规定者,其差值 310dB 时按表 2 进行修正得频带声压级的测定值。5 泵的噪声级别评价方法在测量泵的声功率级时,用评价表面上的声压级来评价泵的噪声级别;在测量泵的 A 声级时,不重新规定评价表面,用本标准 4.2.2 条规定的平均声压级 评价泵的噪声级别(这里的

18、 LPA与泵的声功率级测定方法中测量表面的平均声压级 LPA有区别)。5.1 评价表面用泵的声功率级评价泵的噪声级别时,规定一个半径为 R 的半球面为评价表面。R 用下式确定:(6)式中:l 1、l 2基准体的长和宽, m;h 与泵的中心高有关, m。对卧式泵中心高是泵的轴线到声反射面(地面)间的距离,m;对立式泵中心高为 1/2L,m。当中心高不大于 1m 时,h 取 1m;当中心高大于 1m 时,h 取中心高。5.2 计算评价表面上的声压级设泵的声功率级为 ,按半自由场条件下的点声源,用下式计算半径为 R的评价表面上的声压级:L PA=LwA-20lg(R/Ro)-8.0 (7)式中:L

19、PA半径为 R 的评价表面上的声压级, dB;L wA泵声源的声功率级,dB;R规定的评价表面的半径,用式(6)计算,m;R o基准半径,1m。5.3 划分泵的噪声级别的限值不着 用三个限值 LA、L B、L C 把泵的噪声划分为 A、B、C 、D 四个级别,D级为不合格。用下面的公式确定泵的噪声限值:L A=30+9.71g(Pun) (8)L B=36+9.71g(Pun) (9)L C=42+9.71g(Pun) (10)式中:L A、L B、L C划分泵的噪声级别的限值,dB;P u泵的输出功率,KW;n 泵的规定转速, r/min。用式(8)、(9)、(10)绘制的泵的噪声评价线图见

20、图 11。当满足:P un27101.3 的泵例外,因为它们的 LC85dB,可不去区别其噪声的A、B 级别,所以对这些泵,当满足:L PA或 LPA85dB 的泵评为合格;L PA或 LPA85dB 的泵评为不合格;对 Pun27101.3 的泵噪声限值 LA、L B、L C 在图 11 中用虚线绘出,这些限值仅在如下情况中使用:a.能够精确测定泵声源的噪声级(声功率级或声压级),并且需要评价泵声源的噪声水平时;b.评价低噪声泵(例如特殊设计的)的噪声水平时;c.对泵采取低噪声措施后,评价它的噪声水平时;d.有关协议或合同有规定时。5.4 泵的噪声评价方法举例例:250D-6010 多级泵的

21、规定参数,流量 Q=450m3/h,扬程 H=600m,转速n=1480r/min。基准尺寸 l1=0.65m,l 2=0.8m,l 3=0.85m,并测得 A 声级为LPA=94.6dB,A 声功率级为 LWA=105dB。计算输出功率:Pu=pgQH/1000=10009.8450600/10003600=735.3(KW)用计算法确定 LA、L B、L C 三个限值:把输出功率 Pu(735.3)、转速 n(1480)代入式(8)、(9)、(10):L A=30+9.71g(735.31480)=88.6(dB)L B=36+9.71g(735.31480)=94.6(dB)L C=42

22、+9.71g(735.31480)=100.6(dB)用查线图法确定 LA、 LB、L C 三个限值:图 11 为泵的噪声评价线图,用它可以确定泵的噪声限值,图中横坐标为泵的输出功率 Pu(KW);纵坐标为泵的转速 n(r/min);每条斜线代表具有相同噪声限值的不同泵。图的上下各有一条噪声限值标尺,标尺刻度标出 LA、L B、L C的值。用查线图法确定 LA、 LB、L C 三个限值,以 250D-6010 为例,步骤如下:以输出功率 Pu=735.3(KW)为横坐标;转速 n=1480r/min 为纵坐标,确定一点 M,过 M 点作斜线的平行线,该平行线的端点在标尺上的刻度为LA、L B、

23、L C 三个限值:L A=88.6(dB) L B=94.6(dB) L C=100.6(dB)用声功率级评价泵的噪声的级别计算评价表面的半径 R:计算评价表面上的声压级;L PA=-20lg(1.6/1)-8=105-4.10-8=92.9(dB)由 LPA(92.9dB)大于 LA(88.6dB)且小于 LB(94.6dB),以所以该泵的噪声评价为 B 级,用声压级评价泵的噪声级别:由 LB(94.6dB)且小于 LC(100.6dB),所以该泵的噪声评价为 B 级。注:用声压级评价泵的噪声在 B 级下限(94.6dB)上,而用声功率级评价泵的噪声级在 B 级里面,看出用声功率级才能正确反

24、映泵的噪声水平。图 116 测量记录和格式6.1 记录内容在测试报告中应包括测量面、测点位置示意图、各测点的背景噪声值、噪声读数值、测定值及平均声压级,并填入相应的记录单中。有条件时,还应把声级记录仪(电平记录仪或 X-Y 记录仪)绘出的频谱图贴在记录单后面的空白处。6.2 测试报告格式测试报告格式如下所示:泵的噪声测试报告(声功率级) 产品型号 制造厂 出厂编号 出厂日期 用户名称 流量场所 测量者 测量日期 流 量 m3/h 扬 程 m 转 速 r/min 效 率 %输出功率 KW 配带功率 KW 介 质 温 度 CA 声功率级测量记录单 泵 的 噪 声 标 准 声 源测点标号 背景噪声

25、读数值 测定值 读数值 测定值1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均声压级 dBA A 声功率级 评价表面声压级 评 价 级附加说明 仪 器 名 称 型 号 检定单位 检定日期 备注泵的噪声测试报告(声压级) 产品型号 制造厂 出厂编号 出厂日期 用户名称 流量场所 测量者 测量日期 流 量 m3/h 扬 程 m 转 速 r/min 效 率 %输出功率 KW 配带功率 KW 介 质 温 度 CA 声级测量记录单 泵 的 周 围 原 动 机 周 围测点标号 背景噪声 读数值 测定值 测点标号 背景噪声 读数值 测定值P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 A 平均声级 评 价噪声级别 附加说明 频带声压级记录单 1 倍频程中心频率Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000频带声压级 dB 仪器名称 型 号 检定单位 检定日期 备 注测点位置示意图(略)频谱图(略)附加说明:本标准由沈阳水泵研究所提出并归口。本标准由沈阳水泵研究所负责起草。本标准主要起草人王景会。本标准中声压级测定方法等效采用日本标准 JIS B8310-1977泵的噪声级的测定方法。

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