风机噪声

风机噪声（精选九篇）

风机噪声 篇1

截止目前, 风电场中的噪音问题尤其是运行中的风机风扇产生的噪音如何消除在技术上未能完全解决, 特别是高压风机产生的噪音, 它是由当前气动声学水平和计算机硬件条件决定的, 特别是计算1米以外的范围内随时间变化的流场 (从启动到稳定) 非常困难。研究风机, 在研究提高改善风机性能的同时尽量采取措施减少风机产生的噪音问题, 使其更加环保, 对人们的噪声污染尽可能减少。

1 风机噪声机理的研究状况

气动声学是声学和空气动力学的相互作用相互影响的一门交叉学科。根据理论研究和实验分析, 宽带噪声和离散噪声是风力发电机组的主要来源。

宽带噪声也称涡流噪声, 它在转动过程中叶轮和叶轮气体的相互作用, 耦合的辐射宽带噪声, 包括湍流噪声和湍流边界层噪声, 后缘和翼尖涡的平涡脱落噪声;离散噪声也表示旋转噪声、旋转的叶片周期性打击空气粒子或附近压力引起空气的压力脉动所产生的离散频率噪声。

通过对多轴流风机的气流参数 (包括速度、流量系数和进气畸变等) 和结构参数 (包括级联结构参数、径向和轴向间隙, 定子和转子的数量匹配等) 来研究对风机噪声的影响, 并提出了一些典型的降噪措施 (包括旋转护罩, 锯齿形的入口, 提出了叶片, 叶片的等距分布, 端壁边界层抽吸等) 。

虽然在噪音离心风机产生的噪声的影响机理、结构和流动参数, 降噪措施的大量研究噪声理论的评价方法, 但气动声学研究在轴流风机要落后一些。

2 轴流风机噪声产生的原因

研究结果表明:风机总噪声与叶片旋转速度的六次方成正比, 所以, 叶片作用于流过风机的空气上脉动力是产生噪声主要原因。

产生离散频率噪声的主要根源是气动干涉引起的叶片脉动力与风机动静叶片之间的距离产生的噪声和两个风扇转子叶片之间旋桨产生的噪声构成的。

风机动静叶片与叶片脉动力噪声之间的间距很小时, 位流和尾迹的变化会影响噪声的大小产生, 邻近的叶片脉动与风机叶片构成的声屏障而产生声辐射。当作为屏障的叶片与升力脉动的声波波长尺寸之比小于0.5时, 产生的噪声更大, 影响更强。叶片距离与声障的大小成反比, 即距离增加声障减小, 当动静叶片之间的距离增大时, 尾迹速度变化比位流干涉影响减小的影响慢很多。

综上所述, 影响干涉噪声的因素有三个即速度场波形的叶片形状、叶片和叶片列之间的距离和叶片辐射面积的大小。

如果静叶干涉场在动叶上建立的脉动使动叶变成一个声源而静叶则是声障非常小的间距可能产生非常大的影响。

3 风机噪声数值预估和计算流体力学

本文以F06风机作为研究对象, 利用流体力学 (CFD) 的计算过程和应用结果, 对风机模型及运行参数不断修正来提高最后实现对高压轴流风机噪声的数值预估。

3.1 Fukano模型的CF D数据处理

风机发出的总声功率E为: (1)

(D为特征长度;w为相对速度)

该模型中压力面附面层位移厚度、转子叶片尾缘厚度和吸力面之和为特征长度D:

(δtp、δts分别为叶片压力面、吸力面排挤厚度;d为叶片尾缘厚度)

因为叶片旋转的因素不可忽视, 所以无法给出准确的附面层位移厚度。假设零压力梯度条件下, 根据Fukano提出的平板理论得到紊流附面层位移厚度公式:

(c为弦长;b为转子叶片尾缘厚度)

近年来计算流体力学的方式方法有很多, 对风机流场进行三维数值模拟已经非常容易实现。在CFD中引进紊流模型后, 直接求解N-S方程费时而不容易实现的问题迎刃而解, 求解的结果是非常理想的。

在CFD中, 依据三维流场压力数据就可以算出附面层压力厚度, 再将Fukano模型和CFD方法应用进来, 可以轻松对风机噪声进行预估。

在式 (2) 中, 压力面和吸力面的附面层位移厚度是需要计算得来的, 其定义为:

假定流场在每个流道内是一样的, 将流场沿着圆周按照叶片数可以进行等分, 则特征长度D为:

式中:ux为叶片尾缘的相对速度;u∞为取叶片尾缘同一半径上速度的最大值。

3.2 Lee模型的CFD数据处理

由于高压风机叶片间相对速度没有达到定值, 而相对于附面层厚度δu、δl的计算, 不应该按照原来的方法进行边界层厚度的计算, 本文将速度达到同一半径上最大速度96%的位置假设为附面层边界。

按定义, 附面层动量厚度的计算:

叶片压力面、吸力面动量厚度之和θu+θl:

3.3 A声级的计算

声频产生的噪声与人的影响成正比, 低频的噪声对人影响小, 高频的噪声对人的影响大。我们根据声频噪声对人的影响大小制定了A声级, 它是对各种频率的噪声进行不同的加权而得出的声压级LSA, 对于倍频带可以按下式进行计算:

式中:LSA为倍频带A声级 (d B) ;LPi为倍频带线性声压级 (d B) ;△Ai为不同中心频率的计算衰减值 (d B) 。见表1

表中:i代表1~8个倍频带中心频率。

4 FO6风机的降噪方案

FO6风机气动特性非常好, 其动叶叶型基本保持不变, 可以通过采用附加措施以减小辐射噪声的方法如下:

(1) 将叶片表面的粗糙度降低至6.3;

(2) 可以减少叶尖紊流, 加装旋转环的措施, 降低噪声;

(3) 根据降噪效果进行最终的参数选择, 切削叶片尾缘, 使尾缘呈锯齿形, 锯齿深度h为节距的一半, h=t/2, 锯齿节距t=15~30, 然后进行系列风机试验;

(4) 与F01风机一样, 由于动平衡不良或者风机在平衡机上的旋转轴与实际使用时不一致, FO6风机在50Hz的振动幅值最大, 与风机的旋转速度2900rpm (48.3Hz) 相对应, 这种不平衡会产生非常多的噪声, 可以通过对风机进行整机动平衡试验来调整和降低48Hz附近的振动峰值。

现在实际运行中, 在风机的叶轮外缘安装一个圆环随叶轮一起旋转, 阻止叶片压力侧与吸力侧之间的间隙涡流就是旋转环来降低噪声。

旋转环外圆面与风机机壳的径向间隙尽量减小, 控制在0.5~1mm以内, 厚度经常取为3~4mm。

(5) 在风机后部加装吸声孔板来降低噪声。

5 结语

随着工业化进程的加快, 噪音问题成为除了环境污染问题外的影响生产生活的第二大问题。到目前为止, 世界上高压鼓风机噪声问题还没有完全解决, 特别是在减少高压风机的噪声问题, 进步是有限的。基于F06轴流风机噪声预测和治理的研究F06轴流风机降噪提供了有效的措施。风扇噪音的问题, 然而, 仍有大量的主题研究和解决, 尤其是实际使用中存在的问题, 更迫切需要解决。

摘要：噪音问题极大地影响了人们的工作和生活环境, 在日常生活中存在有各种各样的噪声源, 如汽车笛声、火车的启动声, 飞机起飞、降落的声音, 工厂设备的声音等等。解决噪声的污染问题, 采取降噪措施, 对于提高环境的质量和人们的生活条件是很重要的。本文通过对风扇噪声预测, 针对电力机车和电动机车风机产生的噪声采取降噪措施, 希望为相关人员提供参考。

关键词：电力机车,风机,降噪

参考文献

[1]刘秋洪, 祁大同, 等.风机噪声研究的现状与分析, 2001, 29 (2) :29-32.

[2]陈燎原.旋转环对风机噪声特性及气动性能影响的实验研究[J].流体机械, 2001, 29 (5) :5-7.

[3]张惠忠, 张德强.超低噪声主流风机的研制[J].风机技术, 1998, 4.

锅炉风机噪声污染处理办法 篇2

目前在很多企业，由于工业生产和供暖需要，锅炉的使用非常普遍。但工业锅炉风机噪声频谱宽、分贝高，严重影响周围居民工作、生活，损害人民身体健康。因此工业锅炉风机降噪刻不容缓。锅炉风机噪声危害：

工业锅炉风机噪声对人体的影响主要表现在：干扰人们正常的生活、休息，降低工作效率;损伤听力，造成噪声性耳聋;导致大脑皮层兴奋和平衡失调，脑血管功能受损，神经敏感。锅炉风机降噪简述：

风机机组在运行时，产生的噪声机理和发声部位是不同的。Hanex认为加装消声器和软接头，都是控制重点部位噪声和主要噪声源的有效措施。但对机械噪声，机是无能为力的，控制这部分噪声的方法之一，就是对机组和装隔声罩。在分散的噪声控制在局部空间范围内，可达到降低环境噪声的目的。噪声控制的效果：

噪声治理后，工人站在风机旁就可以用正常声音谈话，附近居民也不受噪声的困扰，经铁监测，鼓风和引风机同时开、三台锅炉满负荷运转条件下，风机房噪声由原来的98dB（A），降至76dB（A）.锅炉房墙外1m处，昼间由原来的72dB（A），降至47dB（A）；夜间由原来的70dB（A）降至44dB（A）.最高消声量达到26dB（A），完全达到了国家标准。

降低电力机车风机噪声的研究 篇3

摘 要：噪音问题极大地影响了人们的工作和生活环境，在日常生活中存在有各种各样的噪声源，如汽车笛声、火车的启动声，飞机起飞、降落的声音， 工厂设备的声音等等。解决噪声的污染问题，采取降噪措施，对于提高环境的质量和人们的生活条件是很重要的。本文通过对风扇噪声预测，针对电力机车和电动机车风机产生的噪声采取降噪措施，希望为相关人员提供参考。

关键词：电力机车；风机；降噪

中图分类号： TM73 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-193-2

0 引言

截止目前，风电场中的噪音问题尤其是运行中的风机风扇产生的噪音如何消除在技术上未能完全解决，特别是高压风机产生的噪音，它是由当前气动声学水平和计算机硬件条件决定的，特别是计算1米以外的范围内随时间变化的流场（从启动到稳定）非常困难。研究风机，在研究提高改善风机性能的同时尽量采取措施减少风机产生的噪音问题，使其更加环保，对人们的噪声污染尽可能减少。

1 风机噪声机理的研究状况

气动声学是声学和空气动力学的相互作用相互影响的一门交叉学科。根据理论研究和实验分析，宽带噪声和离散噪声是风力发电机组的主要来源。

宽带噪声也称涡流噪声，它在转动过程中叶轮和叶轮气体的相互作用，耦合的辐射宽带噪声，包括湍流噪声和湍流边界层噪声，后缘和翼尖涡的平涡脱落噪声；离散噪声也表示旋转噪声、旋转的叶片周期性打击空气粒子或附近压力引起空气的压力脉动所产生的离散频率噪声。

通过对多轴流风机的气流参数（包括速度、流量系数和进气畸变等）和结构参数（包括级联结构参数、径向和轴向间隙，定子和转子的数量匹配等）来研究对风机噪声的影响，并提出了一些典型的降噪措施（包括旋转护罩，锯齿形的入口，提出了叶片，叶片的等距分布，端壁边界层抽吸等）。

虽然在噪音离心风机产生的噪声的影响机理、结构和流动参数，降噪措施的大量研究噪声理论的评价方法，但气动声学研究在轴流风机要落后一些。

2 轴流风机噪声产生的原因

研究结果表明：风机总噪声与叶片旋转速度的六次方成正比，所以，叶片作用于流过风机的空气上脉动力是产生噪声主要原因。

产生离散频率噪声的主要根源是气动干涉引起的叶片脉动力与风机动静叶片之间的距离产生的噪声和两个风扇转子叶片之间旋桨产生的噪声构成的。

风机动静叶片与叶片脉动力噪声之间的间距很小时，位流和尾迹的变化会影响噪声的大小产生，邻近的叶片脉动与风机叶片构成的声屏障而产生声辐射。当作为屏障的叶片与升力脉动的声波波长尺寸之比小于0.5时，产生的噪声更大，影响更强。叶片距离与声障的大小成反比，即距离增加声障减小，当动静叶片之间的距离增大时，尾迹速度变化比位流干涉影响减小的影响慢很多。

综上所述，影响干涉噪声的因素有三个即速度场波形的叶片形状、叶片和叶片列之间的距离和叶片辐射面积的大小。

离心风机噪声的产生原因及控制 篇4

1 风机噪声产生的原因

1.1 通风机的机械噪声

(1) 叶轮磨损不均匀或因风压导致零件的变形, 使整个转子不平衡而产生噪声。

(2) 轴承运行后磨损, 与轴相互产生的噪声。

(3) 安装不良或零件联接松动产生的噪声。

(4) 叶轮高速旋转产生振动, 导致机体某一部分共振而产生的噪声。

1.2 电机噪声

一般风机生产厂家采用的电机均由电机生产厂家提供, 风机生产厂家一般不作电机内部处理, 但电机的噪声种类繁多。

(1) 轴承本身精度不够而产生的轴承噪声。

(2) 径向交变的电磁力激发的电磁噪声。

(3) 换向器整流子碳刷摩擦导电环而产生的摩擦噪声。

(4) 整流子的打击噪声。

(5) 由于某些部件振动使自己的固有频率与激励频率产生共振, 形成很强的窄带噪声。

(6) 转子不平衡或电磁力轴向分量产生的轴向串动声。

(7) 电机冷却风扇产生的空气动力噪声。

1.3 离心风机的气动噪声

气动噪声包括旋转噪声和涡流噪声。

1.3.1 旋转噪声

旋转噪声又称叶片噪声, 或称离散频率噪声, 属于偶极子声源, 旋转噪声的频率为

式中:n——每分钟转速;

z——叶片数;

i——谐波序号, i=1, 2, 3, …, i=1为基频。

由式 (1) 可以看出, 若将叶片数增加1倍而转速保持不变时, 由于基频增加1倍, 原来的奇次谐波成分被取消, 假定各谐波成分的强度近似相同, 理论上旋转噪声的强度将降低一半。即使压力脉冲不很尖锐, 叶片数的增多对降低噪声也是有利的。

旋转噪声的声压与风机的功率成正比, 而与叶轮的半径成反比。所以, 当功率与叶片尖端的圆周速度给定时, 应尽量使叶轮半径大一些。叶片尖端的圆周速度对旋转噪声的声压非常敏感, 随圆周速度的提高, 旋转噪声的声功率迅速地增加。

1.3.2 涡旋噪声

涡旋噪声又称涡流噪声, 或称紊流噪声。是由于紊流边界层及其脱离引起气流压力脉动造成的, 边界层脱离和紊流脉动弹性较大, 故漩涡噪声具有很宽的频率范围, 也称宽频噪声。

涡旋噪声的频率为:

式中:Sr——斯特劳哈尔系数, Sr=0.14～0.2, 一般取0.185;

w——气流与叶片的相对速度;

L——叶片正表面的宽度在垂直于速度平面上的投影;

i——频率谐波序号。

由式 (2) 可知, 涡旋噪声的频率取决于叶片与气体的相对速度, 而旋转叶片的圆周速度则随着与圆心的距离而变化。从圆心到圆周, 速度连续变化。叶片旋转所产生的涡旋噪声就具有连续的噪声频谱, 频带宽度也将随雷诺数的提高而缓慢地增大。从声源特性上说, 涡旋噪声属偶极子源, 声功率与偶极子源振速幅值v m的平方成正比, 与波数k的4次方成正比, 因此, 涡旋噪声的声功率按流速v的6次方规律变化。

实际各种系列离心风机, 旋转噪声与涡旋噪声总是同时存在。若叶片尖端的圆周速度相应的马赫数小于0.4, 涡旋噪声则占主导地位, 若马赫数大于0.4, 旋转噪声则占主导地位。

2 离心风机噪声的控制途径

2.1 机械噪声的控制

在正常运行的风机系统中, 机械噪声相对于气体动力噪声和电机噪声来说, 相对较小, 在混合噪声中, 机械噪声可以忽略不计。

2.2 电机噪声的控制

在设计制造或选用电机时要侧重考虑降低电机噪声;在使用电机时则要侧重考虑控制电机噪声。

(1) 叶片声和笛声的控制。叶片不平衡或叶片与导风圈的间隙太小, 只需校正或调整即可;若叶片与风道沟共振产生笛声, 须改变叶片数, 叶片最好采用质数片。

(2) 适当减小风扇直径, 合理选择风扇尺寸参数, 可降低风扇涡流噪声。

(3) 电磁噪声在低频段与电机刚度有关, 高频段与槽配合有关。若出现电网频率的低频电磁声, 说明电机定子有偏心、气隙不均匀, 应返修改进;若负载出现两倍滑差频率的噪声, 说明转子有缺陷, 应更新或返修。

(4) 采用消声隔声措施。以消声为主的常用于小型电机, 以隔声为主的常用于大型电机。一要注意电机的散热;二要注意消声罩的隔振与减振。

2.3 风机噪声的控制

2.3.1 机壳处的噪声控制

(1) 微穿孔板吸声结构, 夹层中间不加填料, 内壁穿孔率为1%～3%, 板厚微0.8mm, 孔径为0.8mm。可用一个夹层或两个夹层, 层与层之间的间隙为5 0～1 0 0 m m。用这种方法试验后的结果是风机的性能基本上没有变化, 而噪声却有大幅度的降低。

(2) 可以将衬垫贴附在整个机壳的外侧, 其降噪的效果也较为明显。

2.3.2 进出风口处的噪声控制

离心风机进风口与出风口的噪声最大。一般的方法是利用声的阻抗失配原理, 在进风口前和出风口后安装吸声式消声装置来减低风机噪声。

2.3.3 蜗舌结构的改进

蜗舌尖端半径及与叶轮外径的间距大小对出风口处的噪声影响较大。一种方法是在风舌内侧固定一层穿孔板, 内衬超细玻璃棉吸声。另一种方法是改变蜗舌的边缘。一般风机蜗舌边缘平行于主轴, 让叶轮流出的周向不均匀的气流同时作用在蜗舌上, 向外辐射噪声。现改用蜗舌边缘线与主轴倾斜的蜗舌板, 其倾斜程度根据计算, 让两个叶片出来的气流同时作用在蜗舌上。如在T H F系列风机中, 蜗舌边缘与主轴的倾斜角为1 8°, 使作用在蜗舌上的脉冲气流相互错开, 减少蜗舌上的脉冲力, 有效降低了风机的旋转噪声。

2.3.4 叶轮气体流道的改进

降低叶轮的进口速度和增大叶轮中的减速程度, 可使叶轮中的流速减小, 减少流动损失, 提高叶轮的流动效率, 还可以有效地降低噪声。

采用后掠式扭曲叶片, 叶片在出风口处适度前倾, 在进风部位后掠, 可以避免流道的急剧扩张, 防止气流严重分离, 让叶片背面产生的紊流附面层和分界层所形成的涡旋胚以最快的速度解体, 从而提高了气流在叶道中的流动效率, 也减少了涡旋所产生的噪声。经同型号风机性能测试比较, T H F系列风机的效率提高了3%～5%, 噪声同时下降8～1 0 d B (A) , 尤其在大风量区, 效率高, 噪声低, 其气动性能在国内外同类型风机中趋于领先地位。

摘要：分析离心通风机噪声产生的机理, 介绍几种降噪措施。

某客运机车牵引风机噪声测试及分析 篇5

我厂生产的某牵引风机 (属于轴向离心式通风机) 应用在出口于哈萨克斯坦的某客运机车上, 为其牵引电机强迫冷却通风。该风机安装于客运机车的机械间内, 其噪声要求控制非常严格。近期客运机车在段内运行时, 牵引风机出现了异音现象。该类型牵引风机在装车之前已经完成了噪声的测试, 并满足技术要求。为此, 在进行噪声理论计算校核后, 针对客运机车运行机务段内的风机进行现场噪声测试, 并对测试结果进行分析。

1 牵引风机的噪声估算

通风机噪声在测试工况点的比A声级的计算公式为[1]:

式中:LSA为通风机进气口 (或出气口) 的比A声级, d B;LA为通风机进气口 (或出气口) 的A声级, d B (A) ;Q为通风机测试工况点流量, m3/min;p为通风机测试工况点全压, Pa。

该牵引风机型式属于后向板型叶片离心通风机的范畴, 按照标准JB8690-1998《工业通风机噪声限值》的规定, 查表1可知, LSA的极限应该为LSA≤27。

那么根据式 (1) , LSA取27, 可以计算出该牵引风机声压级极限噪声值为LA≤98.1 d B (A) , 其中, 根据客户技术要求流量Q为96 m3/min, 全压P为3600 Pa。

2 现场噪声测试结果及分析

2.1 噪声测试数据处理

测量地点:阿斯塔纳机务段及在线运行的客运机车;测量仪器:ZRSMA_2010“紫瑞”噪声振动测试系统;测量方式:声音测量传感器探头与牵引风机相距0.5 m[2];试验方式:机车内现场测量, 声音测量传感器探头距离牵引风机0.5 m;数据采集系统:ZRSMA_2010“紫瑞”动态信号分析系统;数据采集方式:20~20 000 Hz, 1/3倍频程, A声级加权。

以下是以抽样的方式对不同机车的不同牵引风机的噪声情况进行汇总, 对风机的噪声情况进行分析。

1) 9#机车第2#牵引风机, 库内测量。测量方式:除主变风机开启外, 其他主要发声设备关闭, 声音测量探头 (传感器) 置于牵引风机左侧点0.5 m处测量结果如图1和表1所示。

2) 13#机车第3#牵引风机, 库内测量。测量方式:除主2) 13#机车第3#牵引风机, 库内测量。测量方式:除主变风机开启外, 其他主要发声设备关闭, 声音测量探头 (传感器) 置于牵引风机左侧点0.5 m处, 测量结果如图2和表2所示。

2.2 噪声测试结果分析

牵引风机叶轮的叶片数量z为12片, 电源频率f为60Hz, 则风机的基本频率f0=f×z=60×12=720 Hz, 按1/3倍频程分频率段原则, 该噪声频率段落在630~800 Hz之间[3]。

根据以上分析可以判断频谱图中的1600 Hz、2000Hz倍频程噪声有增高现象, 至于异常的原因, 可以确认为不是风机结构部件振动所发出的声音, 初步判断是由于整个风道系统造成该频率升高所造成。由于该频率段的噪声对人类听觉最为敏感, 故造成听觉上的不舒服, 但该类噪声不会影响风机的性能及机车正常运行。

3 结语

本文首先通过理论计算初步估算该牵引风机的噪声声压级极限值, 然后赴客运机车运营机务段内现场测量风机噪声, 对测量数据进行采集处理, 分析了牵引风机出现异音的原因, 同时噪声测量结果证明噪声异常不是风机结构部件振动所引起的, 该类噪声不会影响风机的性能及机车的正常运行, 风机在全开状态下能满足机车司机室内整体噪声要求。

参考文献

[1]工业通风机噪声限值:JB/T 8690-1998[S].

[2]风机和罗茨鼓风机噪声测量方法:GB/T 2888-2008[S].

[3]李庆宜.通风机[M].北京:机械工业出版社, 1983:318-319.

改造防雨降噪帽降低主排风机噪声 篇6

1 原防雨降噪帽结构

主排风机风管原防雨降噪帽是直接焊接在风管上的。具体结构:在风管顶端 (38m高度) 间隔焊接长1 200mm的10号槽钢, 槽钢上焊接一个开口向下高度2 000mm的Φ3 700mm的圆筒。风从风管排出后被圆筒顶部挡回, 从槽钢间出来折向下排出, 相当于转向180°。这种结构防雨效果非常好, 但由于阻力大所以噪声很大, 在距厂区界外1m离地面高1m处监测, 噪声值昼间65dB (A) 、夜间55dB (A) 。对此, 我公司制作了新的防雨降噪帽。

2 新防雨降噪帽结构

降噪帽与风管相接端直径Φ2 058mm, 向上直径逐渐变大为Φ3 300mm的扩大口, 然后又逐渐变小为Φ2 400mm的缩口。在壳体内有一个伞顶的圆锥体, 圆锥体上部Φ2 240mm, 下部Φ80mm, 高1 740mm, 圆锥体上部焊接一个吊装鼻。圆锥体与壳体用8件均匀分布的δ6mm钢板焊接连接, 起固定作用。

工作原理:风从风管排出后顺着光滑锥斜面向上直接排出, 风的阻力很小, 噪声也就降低了。下雨时雨水经伞顶顺壳体内表面向下, 从风管与风帽间预留的约29mm间隙排出到风管外面。

另外, 在满足工艺要求的前提下, 适当降低了风管总高度, 为降低空气阻力系数, 减少因风管振动对基础的破坏 (现场发现风管在风力作用下有轻微晃动, 并对基础造成破坏) , 根据现场实际情况, 将风管截去5m, 原来风管加降噪帽总高度39.20m, 现高度为36.58m, 总高度降低了2.62m。

3 效果

风机噪声 篇7

轴流风机是舰船空调系统普遍使用的风机形式, 研究其噪声规律对改善乘居舒适性和提高舰船生命力具有很大意义。但是, 分析叶轮机械特别是轴类机械的气流的运动规律是十分复杂的, 复杂在于它们运动的三维性、粘性和不稳定性方面。这些气流的运动在很大程度上取决于几何特性以及运行条件。

不稳定的气动现象经常以气动参数下降的形式体现, 并且这种不稳定的气动现象是气动弹性现象产生的源头。

由风扇产生的空气动力噪声通过与叶片数和机器的转速相关的特有频率所发出的离散频率噪声体现, 即, 这种空气动力噪声由叶片旋转产生的频率及其谐波、宽带噪声、湍流噪声共同作用来体现。并且这种噪声延伸所通过的宽带频率范围从5Hz~20k Hz。

噪声很大一部分与气动波动直接相关, 而这种气动波动是由风扇转子叶片在转动中对气流体施加的力。这种不稳定载荷形式在周围介质中以声波形式传播到听者的耳朵。真正产生作用的气动力, 或稳定或波动, 由偶极性以各种各样的方式出现。

几种机理共同作用产生了噪声, 但是无法证明其中哪一个是噪声产生的主要原因。风扇上游流场的畸变是噪声产生的很重要的一部分原因。其相应的声谱导致了宽带频谱并加强了离散频率谱。

噪声的产生主要由以下几种情况造成:突然的弯头、由主管道变为分支管道的距离过短、采用涡箱发电机等, 进气口气流的畸变与在风扇入口处形成了一个比较差的气流组织有关。一些固定障碍的出现比如定子或者杆对机器的进口处的气流扰动贡献更大。一个空间变化的上游速度场导致了叶片前缘叶轮入射角的变化。不稳定的气动力在旋转风扇叶片和各种气动参数联合形成的扰动流的作用下产生, 进而形成气流脉动。

许多研究工作是和噪声产生的机理相关。汉森完成了对气流湍流结构分析的试验工作, 并强调了湍流结构大小对辐射噪声的影响。当湍流的结构尺寸很小, 在其通过的时候, 将被转子叶片捕获。这种辐射噪声是覆盖所有频段的宽带噪声。另一方面, 一种更广泛的湍流结构是被转子叶片吸起并切割好几次。由于空气动力作用在叶片表面位置是随机的, 时间是周期性的, 声频谱主要由叶片上凸点和条纹的通过频率和其谐波组成。

为了减轻由于湍流带来的噪声, 可以在转子上游放置一个蜂窝装置以降低这种失真, 从而在叶片通过频率上获得10d B的效益。然而这个办法会引发气动性能的下降 (压力和效率的降低) 。但是通过改变入口管道轮廓调整进入机器的气流状态也可以降低上游畸变带来的影响。

声级仍然是一个未解决的主要问题。它取决于以下参数:风机形式 (轴流式、离心式、混流式等) , 本机的几何参数 (不对称、几何缺陷、粗糙度等) , 叶片摆动类型, 周围环境 (中心整流罩、转子与定子的距离、进气道形状等) , 叶轮载荷, 旋转速度和操作条件 (在设计流量下还是非设计流量下) 。

在这一领域还没有一个已知的合适的理论方法作为研究的主要依据。然而, 一些半经验模型提供了较为满意的结果。洛森提出了一个基于实验的结论, 证明了直升机旋翼叶片上的负载指数有衰减。但是这个模型只能预测简化翼型的离散频率噪声。而威廉姆斯和霍金[4,5]考虑了根据弦和跨度所形成的加载几何分布。当一个轴流叶轮在设计流量这种情况下工作, 由叶片通过频率产生的噪声是可以计算的。

目前的计算工具原理是根据在设计流量下孤立轴转子叶片表面所形成的叶片流来计算, 这种方法也使得计算精度越来越让人满意, 这种气流的内部运动可以更好地估计离散频率噪声。

表征空气动力学现象的气动参数是预测作为宽带噪声的离散频率噪声的重要数据。有关噪声预测相关性的文献有很多。这些文献考虑了表征机器的某些气动性能和几何参数, 然后提供了估计设备整体噪声水平的方法。其他方法则要依据有关气流形态的完整知识体系。

要想捕获在远场的空气动力学信息, 需要用到一定的技术, 比如FW-H声学类比[4,5]和基尔霍夫积分公式。气动性能不稳定现象制约了风机发展的脚步, 同时, 在现有的知识体系下理论方法还需要试验验证。

降低气动噪声的主要方法如下: (1) 在风扇入口将气流均质化; (2) 在机器的设计点附近运行; (3) 降低转速不会干扰气动性能, 这可能是由于叶片的带电性特别是外围的重要曲面带电, 带电的增加必须通过边界层的优化得到控制; (4) 增加转子和定子的距离, 这会导致气动性能的下降和不明显的气流校正; (5) 另一种方法是通过转子和定子的相互作用, 让气流吹定子的后缘来降低噪声。

应该指出的是, 从空气动力学角度对风扇进行优化设计是比较困难的。但是就它的运行环境而言特别是改善上游气体的流动状态会是降低噪声比较有效的手段。

2 风机结构

以下这个实验应用了主要用于冷却的Fan RS轴流风机, 该轴流风机直径300mm, 转子由8个叶片组成, 转速为2850r/min, 和一个由8个叶片组成的定子, 如图2。

测试的目的是突出风机吸入气流标准化所带来的影响。结构2的风机转子经过结构优化并与旋翼浆毂有相同的直径, 管廓内缘也经过优化, 并且两种结构的风扇进气管廓内外径尺寸相同。该装置以恒定的转速进行不同流量的测试, 如图3。

3 试验平台的描述

按照欧洲标准ISO5801和ISO5136做风机自由进风的空气动力学和声学试验。我们安装了一个直径350mm的标准试验台, 如图4。该试验台配有精密的空气动力学测量装置, 三个数字化微型压力计组成了一个可以快速得到压力数据的自动采集系统。两个弗内斯型皮托管确保气流量的准确测量。

关于声学测量, 试验台配备了3个1/2英寸的麦克风和ICP前置放大器。各种数据的采集和分析应用PC机支持32位浮点DSP的ISA卡, 该DSP采用3201的分辨率和实时信号输入。

空气动力学分析和声学数据采集系统可以让我们收集机器后缘20mm处不稳定的空气动力压力参数, 或得到离风扇4m远的远场空气动力压力参数, 该参数根据标准ISO5136涵道风扇声辐射功率计算得出。

4 气动测量

图5展示了两种配置下的气动参数。风扇周围环境对气动性能的影响在低流量的情况下更容易看出来, 同时由于半球形风扇轴的作用, 风扇的气流回转效应也很明显。总的来说, 优化上游气流并不能提高风扇的气动性能。

5 声学测量

我们声学测量点在距离定子中心后沿的20mm处。事实上, 定子中心后沿的压力波动是由机器转动造成了空气动力性不稳定, 但是气体的传播过程在这里并没有考虑进去。

频谱分析显示了两种风机在0~2000Hz之间且在设计工况下 (2850r/min, 1080m3/h) 的传统声压谱。叶片的通过频率达到了380Hz, 并且他们的各种谐波很突出, 如图6。

在基频下, 风机入口的气流如果得到整理, 声压水平大约可以得到6d B的下降, 根据谐波行这个显著的差异是可以看到的。当然, 噪声的下降还涉及宽带噪声。

气流的流量会引起声压的强烈变化, 在额定功率点附近呈现出声压的最小值。在气流大流量的情况下声压水平的提高主要是由于转子定子相互作用产生的。这些总体性能是在不同流量的试验数值中得到的, 如图7。

由于叶片前缘的重要作用, 在低流量的情况下发生了边界层分离。由于非定常力的存在导致了离散频率噪声的发生。两种结构的气动力的测量值是在近场的各种流量下得到的。这个试验的目的是想证明流量对于噪声下降或升高的作用。

图8展示了四种流量下2000~5000Hz频率范围内的声压频率下降趋势, 这样可以更好地辨别结构1、2在宽带噪声上的差异。

声压谱分析表明, 结构2在入口气流流量均匀的情况下声压级衰减是明显的。这种下降涉及离散频率噪声和宽带频率噪声。以上整个频谱展示了随着气流流量增加声压的变化趋势。这项工作证明了入口气流的均匀化对风机产生的噪声水平有显著的影响。为了验证这些结果, 图9是在近场各种流量下所测得的总体噪声, 它根据之前的数据确定了总体趋势。

6 结论

这项研究很好地表明了上游气流环境对于轴流风机的空气动力性和声学性能的重要影响。本实验表明风机管道轮廓的优化与否对研究风机的声学特性有很大影响, 离散频率噪声和宽带频率噪声被吸入的气流组织所影响, 同时这组气流组织也给机器上游声学失真带来影响。

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风机噪声 篇8

1 矿井通风机的分类

矿井通风机按工作范围分三种:用于全矿井或矿井某翼 (区) 的, 叫主要扇风机, 简称主扇;用于矿井某些分支风路中调节风量, 帮助主扇工作的, 叫辅助扇风机, 简称辅扇;用于矿井局部地区 (主要是独头掘进井巷) 通风的, 叫局部扇风机, 简称局扇。主扇分离心式和轴流式两类:a.离心式扇风机, 由动轮, 螺形机壳, 吸风管和扩散器等组成, 动轮又由固定在轮轴上的轮毂和其上的叶片组成。叶片分前倾式、径向式和后倾式三种, 矿用离心式主扇多用后倾式。当动轮旋转时, 空气由吸风管进入动轮的中心部分, 折转90o后, 沿叶道甩入螺形机壳, 再经扩散器流出。b.轴流式扇风机, 由装有叶片的动轮、圆筒形机壳、集风器、整流器、流线体和扩散器等组成。为提高风压, 有的可安置两段动轮。当动轮旋转时, 翼形叶片带动空气沿轴向流动, 经扩散器排出。轴流式扇风机叶片, 以一定的安装角安设在动轮上, 调整安装角可改变风机性能。离心式扇风机结构简单, 噪声小, 稳定工作范围大, 但风量调节不便, 必须用反风道反风。轴流式扇风机结构较紧凑, 性能调节方便, 调节范围较大, 可反转反风;但噪声大, 稳定工作范围小。

2 矿井通风机产生噪声的原因

通风机在一定工况下运转时, 产生的噪声, 主要包括空气动力产生的噪声;机械振动产生的噪声;以及气体和固体弹性系统互相作用产生的噪声, 即耦合噪声。其中气动噪声和耦合噪声产生的机理尤为复杂, 空气动力性噪声是风机的主要噪声。它分成旋转噪声和涡流噪声。

2.1 通风机内部流动分离产生的噪声

叶轮高速旋转时, 叶轮机械内部流动分离形式是多样的, 产生机理是复杂的。在通风机中, 叶轮入口、叶轮内部和叶轮出口都存在气流分离现象。气流的分离将引起涡流, 这些涡流由于粘性力的作用, 又会分裂成一系列小涡流, 涡流的移动和破裂, 使气流发生扰动, 在气流中形成压缩和稀疏过程, 由此产生噪声。

现在的叶轮机械常在非常复杂的设计工况或非设计工况下运行, 其内部流动十分复杂。在非设计工况下, 特别是在叶轮机械的流量小于额定流量一定值时, 叶轮机械内部流动尤其是叶轮入口前的流动变化十分明显。这时, 入口处的轴面上形成一个旋回流区, 旋涡的方向与轴面垂直;同时, 还发现一个与叶轮转动方向一致的轴向旋涡。即在旋涡区内, 流体以一定的角速度绕轴旋转, 随着流量的进一步减小, 旋回流区向吸入管上游和吸入管中心扩展, 涡流内部进入混沌状态。

2.2 气固耦合噪声产生的原因

通风机气固耦合噪声问题基本上属于弹性结构体外部绕流的流动诱发振动, 从而产生噪声, 也就是气固耦合动力学问题, 当叶片由于外界原因以某一固有频率作初始微幅振动时, 将会与周围气流发生能量交换, 既可能由于向气流传递能量而使叶片振动衰减, 也可能从气流中吸取能量而使振动加剧。在通风机中, 常见的是叶片颤振现象及其引起的噪声。从流体力学角度来看, 耦合噪声基本上可分为两类:一类可认为流动分离和边界层效应对于噪声发作没有重要影响;另一类的噪声发作机理与流动分离和旋涡密切相关。叶轮机械均以后一类更为常见。同时, 转子与静子的气动干扰、位于进口前方的整流板对转子形成的非定常扰动进气口流场畸变等都是噪声产生的因素。此外, 当叶轮旋转时, 在叶片的出口处, 沿着周向气流的速度和压力都是不均匀的。这种不均匀的气流作用在蜗壳上形成压力随时间的脉动而产生噪声。同时, 由于风舌的存在, 旋转的叶片经过时, 风舌便产生干扰, 使气流作用在叶片上的力也随时间脉动, 而产生噪声。

对风机的噪声进行有效控制, 首先应控制其噪声源, 然而, 对于噪声高达110d B (A) 以上的煤矿主通风机, 要使风机出风口噪声有大幅度的降低, 通过优化风机结构控制噪声源, 从而达到大的降噪效果是很难实现的。因此必须考虑从传播路径上来控制噪声。由于煤矿主通风机的噪声的辐射部位主要是出气口和机壳。因此, 在传播路径上对风机实施噪声控制时, 应同时考虑出气口和机壳的辐射噪声。

3 煤矿通风机噪声的控制措施

3.1 在风机时出气口管道上安装消声器

在风机噪声中, 进、出气口辐射的空气动力性噪声强度最大, 所以, 首先应将这部分噪声降下来。在局扇进、出气口安装消声器是抑制其噪声的最有效措施。由于煤矿主风机在使用时为抽出式通风, 噪声的主要辐射部位在风机的出口, 所以一般在出气口安装各类消声器。目前应用的消声器种类繁多, 主要有:阻性消声器、抗性消声器、微穿孔板消声器和复合式消声器。各类消声器在消声降噪上的特性和对风机气动特性的影响是各个不相同的。目前对煤矿主风机实施降噪时, 通常采用阻性消声器, 阻性消声器主要吸收中高频噪声而且降噪效果好。如可以在风机出口扩散弯道上设置消声导流片, 消声导流片内部充满了吸声材料, 具有较好的吸声效果, 同时, 由于消声导流片一般设置在水平风道与扩散塔的转弯处, 可以减少出口气流与扩散塔冲击造成的动压损失, 提高风机工作效率。与气流平行布置的消声导流片数量应适当, 一般不能使风道的通流面积减少过多否则会降低风机工作效率。另外, 还可以在水平风道 (离风机出口2m外) 内布置吸声砖, 吸声砖沿风道布置长度一般为3~4m, 为保证通流面积, 应适当增大水平风道的截面积。

3.2 风机机组加装隔声罩

煤矿主风机机壳、电动机、基础振动等部位辐射的噪声也是主要噪声源, 需要采取综合治理措施, 最常用也是最有效的措施是加装风机机组隔声罩。采用加装隔声罩措施就是将整个风机机组用密闭的隔声罩围包起来。隔声是利用隔声结构将噪声隔挡, 减弱噪声的传递。隔声罩是按隔声原理设制的, 它由隔声层阻尼村料、吸声层和护面层组成。这样使隔声罩具有隔声和吸声双重降噪效果, 可大大提高减噪效果。风机加装隔声罩, 主要的困难在于解决机组的温升和冷却问题。风机机组加装隔声罩后, 风机运转和电动机所散发的热量积蓄在罩内, 使温度升高。这对电动机的运行极为不利, 过高的温度会降低电机的绝缘性能和工作效率, 严重时甚至烧毁电机。目前国内外采取的冷却措施均以风冷方法为最普遍。在风机机壳表面涂阻尼材料也有利减振降噪, 阻尼材料具有损耗振动机械能的能力, 将阻尼材料喷刷在机壳表面作成自由层, 当结构发生振动辐射噪声时阻尼层发生变形, 依靠阻尼材料的内摩擦耗能, 将机械能转化为热能, 消散于周围环境中, 可达到降噪目的。

3.3 采取改造风机房的综合治理措施如果有

专门的风机机房, 则可结合现场情况采取将风机房改造成隔声间的降噪方法, 即把风机机组封闭在风机房内使其噪声传不出去, 这样机房内的噪声虽大, 但外界噪声则小多了。密封的风机房上要安装进气口消声器, 以供风机吸气和电动机、机壳等散热之需要。在冷却风机出气管路上也可再装一个消声器以减弱风机出气噪声。若要降低隔声间内的噪声, 可在房间内表面采取吸气处理或悬挂消声体;对风机机壳和输气管采取阻尼措施, 涂贴包裹吸声材料;为隔绝风机基础振动, 减弱固体声的传递, 可在风机下安装减振器或设计专门的隔振基础。许多实例证明, 采取改造风机房的噪声综合治理措施, 结果是令人满意的。

结束语:噪声是破坏环境、危及人们健康的污染源之一。通风机作为国民经济各部门广泛应用的通用机械设备, 具有噪声大的特点。用于矿井通风的主扇是煤矿地面最大的噪声源之一。因此, 研究通风机的噪声特性, 对于进行噪声控制、改善工作环境和保护工人的身心健康都有非常重要的意义。

参考文献

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煤矿轴流式通风机噪声治理问题浅析 篇9

关键词：煤矿,轴流式,通风机,噪声,治理

0引言

煤矿生产实践中,通风机通常存在一定的噪声问题,而该问题具有非常严重的危害性,必须引起煤矿的高度重视。要想实现对轴流式通风机噪音的有效治理,一定要弄清楚其形成的原因,根据具体状况选择针对性的策略。本文主要根据自己多年来的实践经验,研究了其分类、形成根由以及治理对策。希望能够与业界人士共同探讨,分享经验。

1煤矿通风机噪声概况及形成原因分析

具体来说,其大致分为以下几种类型:空气动力、机械噪音等。

1.1空气动力性噪声

主要是气流流动的时候产生彼此的作用,或气体与固体介质两者必须作用而形成的噪声。按照其形成的原理,大致包括旋转与涡流噪声两种。对于前者,是由于风机叶轮旋转过程中,上面的叶片对附近的气体产生打击,附近气压发生改变而造成的。就一个质点而言,叶片从此经过的时候,打击它的气压就会发生一次迅速的起伏,旋转叶片不断从此经过,于是形成持续的压力脉动,使得气流严重不一致,这样就会向附近辐射噪声;对于后者,当气流通过叶片界面出现分裂的时候,使得叶片上压力发生改变,而产生不稳定的噪声。具体来说,其频率基本上由叶片与气流两者的相对速度(V)所决定,同时,V还和工作轮的圆周速率(R)存在着一定的联系。

1.2机械噪声

一般情况下,对于该类噪声,主要是机械设备运行过程中,各个部件相互之间产生撞击力、摩擦力等,导致部件与壳体形成振动所致的噪声。总的说来,其形成根由主要包括:机器传统系统与精度,部件相互之间的摩擦与撞击,每一个部件安装的精度等诸多方面。其特性和边界条件、激发力特性等存在联系。

1.3电磁噪声

是指通过电磁场交替改变导致部分部件或空间容积振动所形成的一种噪声,而它的形成根源主要包括:线圈磁饱和、铁心与线圈两者具有相对较大的空隙、线圈发生松动等方面。就煤矿通风机来说,开关柜里面电机、开关电源等都能够形成该种类型的噪声,其来源大体包括电动机、变频器等。其特性和交变电磁场特性等方面存在联系。

2治理的措施分析

对于噪声来说,业界主要由以下几种手段进行治理:声源处治理,传播途中治理、入耳处治理。后面的2个技术往往是通过配备消声、隔音、吸音等相关设备来进行治理,此处我们不进行详细研究,只针对第一种技术进行研究。

煤矿风机机房的噪声中,最主要的是空气动力性噪声源,排在第二位的当属机械性噪声源。接下来我们将分析其不同噪声的治理手段与策略。

2.1治理空气动力性噪声的方法

作为所占比例最高的一种噪声,其属于涡流与旋转噪声两者彼此作用形成的,这是需要引起注意的一个问题。确切讲,应当从上述两种噪声入手进行治理。

1)治理旋转噪声的措施与方法。该种噪声是叶片在高速旋转过程中对空气产生打击,造成附近气压改变所致的。治理措施如下所示。(1)调整叶片数。叶片数目多,对提高叶栅的气动力载荷非常有帮助,在获得风量风压相同的条件下,叶片外圆上圆周速度能够在很大程度上减小噪声。因此,对二级以上叶轮的风机,应该使一级叶片数量比二级的大,这样设置,就能够使压力梯度和气流速度很快进入均匀状态,从而使空气的脉动减小。(2)适当调整叶片角度。对于那些叶片角度能够进行调整的风机来说,在充分确保风量足够的基础上,需要适当将叶片角度减小。使得二级叶片角度比一级的大,通过这种方式来使压力梯度和气流速度在短时间内进入均匀状态,从而使空气的脉动减小。

2)治理涡流噪声的方法与措施。这种噪声的治理措施如下所示。首先,选择工作轮叶片穿孔法。由于叶片出口的位置往往会发生涡流分离现象,通过这种技术能够将一定比例的气流从叶片高压面朝着低压面的方向流动,可以推动分离点移向下方,基本原理与附面层吹风大致类似,可以降低空气的脉动,使得阻力系数有所下降,然而,还可以使升力系数减小;其次,将紊流化装置安装在叶轮叶片的入口或出口位置,通过这种形式能够把背面的层流附面层接着变为紊流附面层,在一定程度上使背面附面层的分离有所延后,叶片后缘装上网,网后的压力梯度和气流速度可以在短时间内进入均匀状态,从而使空气的脉动减小;再次,保证进(出)风巷道的截面面积,降低其发生突变的概率,使其表面变光滑。最终能够降低涡流与摩擦,使空气的脉动有所下降。最后,在合适的位置安装扩散装置,利用它将风机排出的气流动能变成静压能,在此基础上,确保气流有序流动。

2.2治理机械性噪声源的措施与方法

这种噪声的产生原因如下:设备运转过程中,部件相互之间产生撞击力、摩擦力等,引起壳体与部件的振动所形成。具体来源包括下列几方面。

1)由于叶片动不平衡力导致其振动所形成的噪音。(1)叶片设计问题引起的振动。(2)生产过程中精度无法满足要求,由于动平衡性差造成振动。(3)运转过程中,风机的某动叶角度发生改变。所以,应当经常检查叶片,对其进行养护,除去上面的锈迹,对其角度进行校正,尽快将其更换,如果条件准许,还应当经常开展动静平衡测试,从而能够充分确保叶轮圆周各质点处于平衡状态。

2)摩擦性噪音,其基本上是来自于轴承、绕线式电动机碳刷与滑环等方面。对于前者来说,其主要来自于滚珠与滑道的摩擦;对于后者,其主要来自电机碳刷与滑环两者之间的摩擦。

3)冲击性噪音,即风机工作过程中发生问题而形成的噪音。其中包括固定件与转动部件两者之间的摩擦等诸多方面。对于该种噪声,应当切实加强检查,尽快发现问题,接着进行修护,改善维修质量,从而将其治理好。

2.3治理电磁性噪声源的措施与方法

在这里,对于风机房来说,其电磁噪声基本上是从电动机、变压器以及各类开关及变压器等部件而来。

对于异步电机来说,其基本上是定转子谐波磁场彼此互作所形成的电磁力波,使得定子形成高倍数电源频率的振动所造成。具体情况可以通过下面的措施来对其进行治理:转子采用斜槽、减小气隙磁密等方法。

2.4结构性噪声

对于通风机房来讲,该种噪声主要是因为固体构件受激励振动而形成的。为对其进行治理,可以采用对基础相连部位应用减震的方法,选择防止发生共振的技术手段。

3结语

综上所述,煤矿通风机的噪声具有非常大的危害,能够对机房职工以及附近民众产生很大影响,所以必须选择科学合理的方式来进行治理,以确保安全生产。本文结合实际阐述了煤矿轴流式通风机的基本构成以及具体的原理,然后研究了其噪声分类以及形成根源,最后提出治理的措施。具体来说,在通风机房降噪整治过程中,应当首先分清主次噪声,然后根据不同情况,有重点地进行治理。

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