Att minska bullret från barktrummor

mot buller
i nom ce II u 1050- och
pappers i nd u stri n
Nr 41
Att minska bullret från barktrummor
Underlaget för detta Me ddelande är utarbetat av Sven Tyrland,
Roger Arnström och Per Forsberg vid Ingemansson Akustik i örnsköldsvik.
Praktiska erfarenheter från drift med
gummiinfodrade barktrummor
Bullret från barktrummor utgör en mycket besvärande miljöfaktor
ino m ett vedrenseri. Ljudniv å er upp till 100-120 dBIA) har uppmätts.
Detta Meddelande behandlar den ljudnivåsänkande effekt s om uppnås med gummiinfodring av trumman samt hur ljudniv å n påverkas
av andra faktorer som t ex ljudabsorbenter i tak, fyllnadsgrad
i trumman och trumhas t ighet.
Mätningarna, som ligger till grund för detta Meddelande, har utförts på ett flertal anläggningar - bl a vid Mackmyra Cellulosafl i s, SCA östrands Fabri ker och MoDoCell , Husum. Prakti ska erfarenheter av gummiinklädda barktrummor finns främst hos gummifabrikanterna Skega AB sa mt Trelleborg AB, vilka ha r utfört partiella gummiinfodringar på ett flertal anläggningar förutom de ovan
nämnda . Använda gummiprofiler visas på bild l.
Bi l d l
Adr:
Arbet arskydds nämnd en
Bo x 3 2 08
Sve a vägen 21
10364 STO CKHOLM 3
08/ 229420
Exempe l på gumm i pr of il er
av f abr i ka t Skega ( övre)
resp Tre l leborg (nedre)
2.
Bakgrund
Möjligheten att minska ljudavgivningen från barktrummor med gummiinfodring har tidigare uppmärksammats i Arbetsgruppens Meddelande nr 35. Där påpekades att denna metod eventuellt skulle kunna användas också på befintliga trummor.
Inom gruvindustrin har man tidigt konstaterat att gummi inklädnad
har positiv inverkan på ljudnivån och slitaget hos kvarnar och
annan utrustning för malmhantering. Inom cellulosaindustrin har
däremot funnits ett motstånd mot gummi i produktionslinjen, där
ett eventuellt haveri skulle kunna fördärva stora massakvantiteter genom gummi inblandning. Det har därför dröjt relativt lång
tid innan någon cellulosaindustri provat barktrummor med gummiinklädnad, vilket skett först sedan betryggande fastsättningsmetoder för gummielementen har kunnat erbjudas dem. De två första anläggningarna i Sverige med hel gummi infodrad barktrumma finns vid
Mackmyra Cellulosaflis och vid ~1oDoCell, Husum fabrik er (b arktrumma 8).
Bild 2
RenseriIokaI med två 60 m Waplantrummor
(SCA Östrands fabriker)
Bullera1string hos barktrummor
Ljudavgivningen från en barktrumma är sammansatt dels av luftljud fr ån koll ision mellan stockar, som tränger ut genom trummans
hölje och dels av vibrationsljud från pl åtytor, som uppstår då
stockarna slår mot höljet. För slitsade trumdelar är andelen luftljud stor medan den är liten för täta trumdelar. Vibrationsljud
är i stort sett lika från slitsad e resp täta trumdelar.
3.
Efterklangtiden i trumman är normalt relativt lång (1-3 sek),
vilket medför en relativt konstant ljudnivå längs trumman. Den
långa efterklangtiden får även till följd att det "läcker ut"
mycket ljud från in- och utmatningsöppningarna.
Möjligheter att dämpa barktrummans buller
Minskningen av vibrationsljudet genom invändig gummibeklädnad
kan uppskattas med hjälp av de .mätvärden för bullret från fallande stockar i vedstup, vilka finns redovisade i Arbetsgruppens
Meddelande nr 29. Man kan där avläsa att slitgummibeläggning av
en 20 mm plåtyta kan minska ljudavgivningen med upp till 20 dB(A),
varför kan antas att om gummi monteras i trumman så kommer delbidragen för luft- resp vibrationsljud att ändras. Man kan med
säkerhet påstå, att för slitsade trumdelar med gummiinfodring,
kommer ljudnivån att bestämmas enbart av luftljudet som läcker
ut genom slitsarna.
Vibrationerna till byggnadsstommen, som överförs från en barktrumma i drift, är starkt beroende av bl a trummans hastighet,
drivsystem, fundament och markförhållanden.
Barktrummor kan ge upphov till ansenliga markvibrationer, som
tillsammans med stomljud (det från byggnadsstommen utstrålade
hörbara ljudet) också borde kunna minska med gummi inklädnad av
barktrumman.
Vid separat mätning av luftljudnivåer i och utanför barktrumman
(på 2 m avstånd från manteln) har konstaterats, att ljudreduktionen hos en slitsad trumvägg är 10-15 dB(A) beroende på storlek
och antal sl itsar (barkutsläpp) . Detta överensstämmer väl med
beräknade ljudnivåskillnader. Detta betyder att ljudnivån inuti
en normal stål trumma är 115-125 dB(A).
4.
Ljudmätningar har utförts
flera anläggningar
Mätningarna i Husum är mest representativa
Mätningar av ljudtrycksnivåer samt vibrationsnivåer för detta
Meddelande har som nä mnts företagits vid Mackmyra Cellulosaflis,
SCA östrands fabr i ker samt vid MoDoCell , Husums fabriker. Redovisningen av mätresultaten koncentreras ti ll Husummätningarna,
p g a relativt entydiga resultat som erhållits här. Tidigare mätningar på barktrumma 8 i Husum finns dessutom redovisade i Arbetsgruppens Meddelande nr 35 sid 2.
Husumanläggningen i huvuddrag
Barktrumma 8 i Husum är en långvedstrumma, avsedd för lövved.
Trumman är av Waplans fabrikat och 54 m lång (diam 3,8 m).
Den är uppdelad i t re lika långa sektioner med separata likströmsdrifter. Halva första sektionen (9 m) är tät medan trumman i övrigt är slitsad. Varje drift består aven 500 kW motor och växellåda, båda av ASEA : s fabrikat. Motorerna är försedda med separat
kylning. Ljudbidraget från motordrifterna är i samtliga mätpunkter
försumbart (även vid tomgångskörning utan ved). Den ursprungliga
stål trumman utbyttes 1979 mot en Waplanstrumma med hel gummiinfodring av Skegas fabrikat, se bild l .
5,
"'AT PUf~KTE R PÅ GÅtlCPLAN CA 2M fR/.N TRUMMAN
LJUDNIVA
"':Bt.\ )
Hl)
------------------/
/
100
----- -
-- - .. .. .. ...... . ....
.. ~ ..
95
-::-.~ -.:J
............
90
o
35
x
= SLITSADE TRUMDE LAR
TAB ELL
l
LJUDNIVAE R
DR 1FTFALL TAKKONSTR.
(ABSOR BENT)
NR
l
I MÄTPUNKTERNA A- G FÖR OLIKA DR IfTFALL
INFODRING
TR UMMA
AV
50MM MINULL
50l1M MINULL
STÅL
STAL
INGET TAK
GUMHI
2
3
4
5
INGET TAK
GUMMI
BETONGTAKA)
GUMMI
6
BETONGTAK
GUMM I
EFfE KTfÖRBRUKNING VARVTAL
RPM
SEKT SEKT2 SEKT3
100
140
180
210
150
160
90
140
120
150
100
100
90
140
100
100
80
80
8
8
10,5
10,5
10 ,5
10,5
LJ UDN IVÅ
A
B
98
95
87
39
92
94
98
99
89
90
94
95
I ~lA T P UN K T
C
D
E
F
G
101 102 102 103 69
100 99 99 103 68
91 92 92 93 62
92 94 94 96 67
95 96 94 95 65
97 97 99 99 67
ANM , EFFEKT FÖRBRUKN ING EN AN GES SOM RELATI VA
MÄTARUTS LAG PÅ INSTRUMENTPANELEN,DESSA
VÄRDEN ÖVERENSSTlMf1ER VÄ L MED FYLLNADS GRADEN,
A) BETONGTAKET ÄR MONTERAT OVANFÖR
MÄTPUNKTERNA A-D,
Bild 3
Ljudnivåe r på gångp l an och i manöverrum vid barktrumma 8 i Husum.
Frekvensana l yser åte r finns i b il l och 2,
6.
Mycket höga ljudnivåer intill slåitrumman
De i bild 3 redovisade lj udnivåerna i dB( A) kring barktrumman
är inte korrigerade för påverkand e faktor er som trumhastighet,
fyllnadsgrad, absorbenter i tak etc, utan är direkta av l äsningar
på platsen. Frekvensfördelningen i oktavband för vissa av mätningarna finns redovisade i bilaga. Samtliga ljudnivåer har uppmätts då huggen ej varit i drift och således ej påverkat mätresu ltaten. De redovisade mätvärderna överensstämmer väl med de
mätresultat som erhållits vid de båda andra anläggningarna där
begränsade prov har utförts.
Absorbenter ger stor liudnivåsänkning
För att montera den nya trumm a n i Husum måste man lyfta av taket
på byggnaden. Då takkonstruktionen dessutom skulle bytas från
1ättbetong,helt beklädd med 50 mm mineralull på under sidan till
betongkassetter utan absorbenter, gav detta ett unikt tillfälle
att mäta upp inver kan av absorbenter i tak.
Vid inledande mätningar kunde konstateras att med den gamla absorbenten (50 mm mineralull) erhölls samma ljudnivåer som mätningar utan tak (vilket motsvarar ett tak med 100 % absorption).
Skillnaderna i absorptionskoefficient för de båda alternativen
ger inte utslag på dB(A)-värdet. I barktrummehuset i Husum är
hela l ångväggen på drivsidan försedd med absorbent i form av
gittertegel med bakomliggande 50 mm mineralull.
En ligt mätningarna uppgår däremot skillnaden mellan 100 % absorption och helt reflekterande tak till 3-5 dB(A) vid de slitsade
trumdelar na. Vid den s lutna delen är skillnaden 5 dB(A). Eftersom barktrumman är en utpräglad "linjeljudkälla" så bör förbättringen med absorbenter i tak bli j ust 3-5 dB(A). Den lägre siffran svarar mot den för väntade minskningen till f Öljd av utebliven takreflex.
7.
Lite ved i trumman ger hög ljudnivå
Ljudnivån har uppmät ts v id olika fyllnadsgrad (med start från
tom trumma). Högst ljudnivå erhålls - f ör både stål- och gumm iinfodrade trummor - vid låg fyllnadsgrad (5 -15 parall ella stockar
i trumman). Ljudnivån varierar i princip enligt bild 4 . Detta
betyder att normal fyllnadsgrad ger lägre l jud niv å än låg fyllnadsg rad. För ståltrummor tillkommer dessutom att vid låg fyllnadsgrad är nivå variationerna stora p g a att veden rasar ner
längs periferin med jämna intervall.
LJUD NIV A
J
(A)
5 dB
Bild 4
,
Ljudnivåns beroe nde av
fylln a dsgrad
I "
I
I
I
I
I
I
I
LAG
HöG
NORMAL
FYLLNADSGRAD
Ökning av trumhastigheten ger ökat buller
Vid ändring av trummans hastighet änd ras ljudavgivningen enligt
bild 5. Detta gäller både för stål- och gummiinfodrade trummor.
ökningen överensstämmer väl med beräknade värden för ökning av
fallhöjd resp kollisionshastighet.
LJUDNIV A
dB( A )
KURVAN S LUTNING =
Bi ld 5
5dB
o
12
TRUMMANS HAS T.
VA RV/M.IN.
Ljudnivåns beroende av
trummans hastighet
8.
Gummiinfodring ger betydligt lägre buller
Vi d bYt e a v s t å l t r umman i Hu s um (i d r i f t s e d a n 1 973) ha r f ö 1 j a n d e
konstruktionsändringar införts
Byte till gummi infodring
Minskade barkutsläpp för att öka vedutbytet
ökad godstjocklek för att kompensera för bortfallet av
de styva stållyftarna
Hur ljudnivån påverkats av de två senare konstruktionsändringarna
har beräknats som skillnaden mellan ljudnivån i och utanför
trumman. De minskade barkutsläppen ger en ökning av trummans
"ljudreduktion" med ca 2 dB(A) medan ökningen av godstjockleken
medför ca 1 dB(A) lägre 1judavgivning vid samma kollisionskraft
från stockarna.
ovanstående resultat kan man kompensera de uppmätta ljudnivåerna för fyllnadsgrad, varvtalsförändringar, ändrade konstruktioner samt ändrad absorption i tak. Med angivna korrektioner
blir 1judnivåsänkningen för enbart gummi infodringen 8-11 dB(A)!
~ed
Till detta skall fogas att gummits högre friktionskoefficien t
ger högre fallhöjd för veden, vilket ökar 1judavgivningen vid
kollision mellan stockarna. Detta förhållande har naturligtvis
inte medräknats vid korrigering av de ovan angivna siffrorna.
Enligt bild 3, mätning 6, är ljudnivån vid barktrumma 8 i Husu m
- trots avsaknaden av absorbenter i tak - ca 5 dB(A) lägre än
ljudnivåerna med stål trumma och absorbent (mätningarna 1 och 2).
Vibrationsavgivningen till byggnaden mins kar obetydligt
Vid separatkörning av barktrumma 1 och 2 vid SCA östrands fabriker uppmättes vibrationerna på fundament och balkar. Därvid kunde konstateras att vibrationsnivåerna påverkades mycket litet
av gummi infodringen. Vibrationerna påverkades däremot av ändrade
varvtal resp fyllnadsgrad. Detta medför att de från byggnaden
avgivna stom1judsnivåerna förblir i stort sett oförändrade vid
övergång till gummiinklädnad.
De högfrekventa vibrationerna, vilka svarar för det huvudsakliga
slitaget i resp drivrullar och hydrostatiska lagren, torde dock
påverkas i positiv riktning av gummiinfordringen.
Praktiska erfarenheter
Genom diskussioner och samtal med representanter för slitgummifabrikanterna och de berörda cellulosaindustrierna skall här
nämnas några faktorer som ändras vid övergång till gummiinfodring.
I enlighet med utvecklingen inom gruvindustrin förväntas gummiinfodringen ge avsevärd minskning av underhållskostnaderna
i form av mindre slitage och kortare stilleståndstider.
9.
Efterso m gummi har högre friktionskoe ff i c i e nt än stål (gä ller
ej för vattenbegjutet gummi) erhålles sänkt genomloppshastighet och ändrad fallgeometri för veden, vilket givit vissa
problem i Husum, där f n utvä r dering av er farenheterna för att
lösa nämnda problem pågå r. Man har idag (okt 1979) försett
ca halva trumman med stål beklädda gummilyftare för att öka
genomloppshastigheten. Dessa ger endast marginella förändringar på ljudnivån. Vid mätningar under identiska förhållanden
konstaterades avvikelser på storleksordningen l dB(A).
För nyprojektering av barktrummor med gu mmi inklädnad kan där för ändring av lutningsvinkeln för trumman och trumhastigheten
bli aktuella . Eventuellt kan också trum man göras kortar e på
grund av bättre barkningsresultat.
Slutsatser om gummi i barktrummor
På grundval av redovisade mätresultat och erfarenheter kan konstateras, att en gummi infodring aven barktrumma ger en kraftig
ljudnivåsänkning i renseriet.
Ljudnivåsänkningen är av storleksordningen 10 dB(A), vilket kan
ge totalnivåer kring barktrumman på 90 dB(A).
För att ytterligare minska ljudavgivningen, måste man bygga in
de slitsade trumdelarna. Detta överensstämmer helt med de iakttagelser som redovisas i Arbetsgruppens Meddelande nr 35 .
Stockholm i december 1980
~
MoDoCell AB , husum
INGE MA NS SON
V
Ljudtrycksnivåer
AKUSTIK
Ljudtrycksnivåer
barktrumma 8
Bilaga l
oktavb and
l
oktavband
l
Mätningar Al-fl
Ståltrumma
Mätn ingar A3 - f3
Gummiinfodr a d trumma
Övriga mätre sultat samt mätpunkternas
placering se bild 3
1~'Mr-,-r
1
_
_
_
_"
_
'
dBlAI
--r-nr~
-t-t-+
1-
1OO1i-J....-!"
.......
~
,......
~~-+-J.-I-' .-L
80
1-
, Tt
r
Ljudtryckanivå
dB .. L 2·10 Ps
-s
1~'
w
m
..... .' .... '" "'-t:-,
, i - -+- - >......
"
i ····
.- ...• I"'...-T - r--
1 --1--1--1-- -~t' I r" .7t
Ljudtrycksnivå
dB rel. 2·10 Pa
dB(AI
_ _- -_ _ , -_ __
r.:o
eo,I+-+-l---l-H---t -- '--
f-+--'-1+
4O'~--l--i---l-1+- 1--1-
100
Mr-r
~
~
!- l ~ f l f-t.!-T
,
-,.
d
....~ .. ..t···.t..
.
m
OJ
I
1"
- ,
r--
'I
I . '.'1'.. ' ; I ....
8OH-T+: ~ · ~·· ,··:--..: t g;
60
t
-r
+j:
:
-,
'l;S
125
500 I 2000 8000
83
250 1000 4000
.
T
r ii-
40 ,
I
31.5
125
63
i'
t
1 '
-t- -t
1~ n--r-,-,~~-.-,-,~n
1OO ~
. ~~t-~
+ p'··t· ,,····l.- f-- -r, 'I ·+ . ··i.,-,.,1::'- -t-- t j , _. t :~t60 -+
'. • t -jt80
,
,
f--: , -
31;s
Oktavbend, Frekvens Hz
- - Bl (vi.d 1 : 01
........ A3
...... . . a3
I
••.
~
,
tf -Jt++-
125 ! 500 2000 18000
63
250 1000 4000.
OktavbInd. Frekven, Hz
-.. ... ..
dri ft-l-
~
r-+-
t
40 1 - -
5:>0 I 2000 8000
250 1000 4000
- - Al ( l cl fri';n
--t-+··c-
-+- -
l--
I
Oktavbend, Frekvens Hz
trumma ns
dBlAI
~
C l (vi.d l : a
e 3 ~ekt sl ut)
början )
Ljudtrycka"lvå
Ljudtryckanivå
dB rel. 2 ·10 Pa
1~'rr
_ _
dB(AI
--.-----.-rrN
~
+-t- -
,tt;tj~ttl!
o
100
...... ,
)2
.... . '
•.•.•
_+ _ J"1 '
, GT
-Ll -.
Il;i
!---
2000 I 8000
1000 4000
--soo
1 5
83
-i- +t-
250
~100
60
-~
~
.......
Dl (vid 7 : a
D3
dri f t )
1- - 1-
~
~ I ~
......
~'r I .... f-,·t
~
II
! ' ) ,···t....)
. -r :
60
--
40
i
~ ~
l
i
~
I
•
•
t
~
f1-"
•
,
+
31,s
I
125
63
--
.......
Ljudtrycksnivå
-s
dB rel. 2 '10 Ps
1~rT
i
100f
dBlAI ,
I , '
' ..I--J
.1.. '
t--/.
t····l··
i
M
o
,
"i" "1 •.
~ ~-t
I
500 I 2000 8000
250 1000 4000
Okhrvblnd, frHventl Hz
Ll ( vid 2 : a
L3 sekt slu t)
,
j
60 .
40
t
•
i
~
,
.,.
I
O>
--j-' ~--~tr:':
Oktavbend, Frekvens Hz
--
d8(AI
1~'rr-,---,-,--r! .,-.,I ' jc -r
, c;"':c--
I
80,1-1--1-+--1- - .~ t .', ~ I
W---l--l---+--->' .- -1-- - + 11011-1---+--1---1-~
1---- - -~ ~ -I:
40 ' -
-s
dB rel. 2 ·10 Pa
'"
M
O>
o' y...,
,
'.
"
-"---
l
.- - - +
j
,
"',s I 125
500 , 2000 I 8000
63
250 1000 4000
Oktavbend, Frekvens Hz
--
......
f l (vid 3 : e
f3
dr~ft )
MoDoCell AB , Husum
~
bark trumma 8
Bi l aga 2
INGEMANSSON
V
Ljudtryck snivåer
AKUSTIK
Ljudtrycksnivåer
o kt avband
l
oktavband
l
Mätningar A6 - E6
Betongtak u t an abso rb enter
Mätningar A4 - E4
Uta n tak ( motsvarar 100% abs orpt ion)
Övriga mätresul t at samt mät p unkternas
placering se bild 3
Ljudtrycks~Åvå
~,,;
. . .... 2·10 PlI
dII(A)
1~'n-~~-,--r-r-~~-r~
dB rel. 2 ·10 Pa
.or
±·;:;·*·:.;:·[••
.:-:-••H-t-t-tic;:.
1OOji :.. . ...::::·
i !
120
100
+- -
80 1- -"
+ . ,
I
t- T
I
63
F_.
1\4
(l r. frtn
.. ..... A l
t rumDall s
-
b ö rjan)
I
---+
.1-,
...,.. ,
,
t-- -t- ~
-~
----+
.;.
+
,
-t --..-
. ..
t
0'
~
-
:,'
-i--
-t-- -+- ~ - ~
t I l ~- ~
:
!
I
3\' I 125 I 500 , 2oooT8000
I
SXl 2000 8000
250 1000 4000
Okt.. bend,
H.
...
. .. '.,
63
I
250
1000
4000
Oktavband, Frekvens Hz
--
Cl ~
( vid l;d
.
.
Ljudtrycksnivå
dB rel. 2·10 Ps
dB(A)
12O'rr-,--r-r------,--r-rr--
• r--m
;
+, ,
-+ , ..
------t . ~
.
1 5
!
~
-I ' , '. ' -\ ', .;.. . ~rI N
.~.- .+.
6O
~
I
j
,.
l-~.L+.;
;P"!' ' ...,. .
- T,
40
dB(A)
.. ... .. C6 sekt slut )
, "
1+'" '1.- . .
,
' !
-"-.1C'
I
o~
1OO~
.~" .. '~"':~o- -1! _ ,~ _----.L
. - ,~
. '~ "
_
80
t - ..
t
!
j.
,
+
·I..!
•
' .1-__
-+ --
+
-+
c
60 :-~ : :. : :- ~- :i
;
40,
,- ~
~
.
iT 1
ko':
I
L
--
+- -
'
~ _f-
+i
125 I 500_1_2000 , 8000
63
250 1000 4000
OktavblInd, Frekv.na Hz
--
.. ....
E~
LO
(vid 2 : a
sekt s l ut )