離心式鼓風機噪聲控制及其特點
1 引言
煉鐵廠烘干爐窯用的鼓風機由于功率大、轉(zhuǎn)速高,在運行過程中產(chǎn)生強烈的空氣動力噪聲和機械噪聲,造成了嚴重的環(huán)境噪聲污染,也影響人們正常的工作和生活。某煉鐵廠烘干爐窯用的鼓風機型號為JNC261№10D型,流量17200m3/h,全壓5300Pa,如圖1所示,A、B、C、D均在軸線高度上,A點距進口1m,B、C、D距機殼、聯(lián)軸器、電機為1 m,根據(jù)GB/T 2888-1991《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》,現(xiàn)場測量風機A點的噪聲頻譜如表1所示,A點總噪聲達94 dB(A),B、C、D點總噪聲各為86 dB(A)、85.5 dB(A)和86.5dB(A),超過了國家標準《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》中規(guī)定的不高于85dB(A)的要求,影響了職工的正常工作。必須得對該風機噪聲進行控制,使其達到國家噪聲標準要求,以減少環(huán)境噪聲。
表1 JNC261№10D型鼓風機噪聲
噪 聲 源 |
A 聲級 |
倍頻程中心頻率/Hz |
|||||||
63 |
125 |
250 |
500 |
1k |
2k |
4k |
8k |
||
鼓 風 機 |
94 |
93 |
87 |
86 |
90 |
85 |
83 |
74 |
72 |
2 鼓風機噪聲分析與控制
2.1 空氣動力性噪聲
風機的空氣動力性噪聲包括進氣口空氣動力性噪聲和出氣口空氣動力性噪聲,它是在氣體流動過程中所產(chǎn)生的。主要是由于氣體的非穩(wěn)定流動,氣體與蝸舌的周期性撞擊、氣體與氣體及氣體與固體相互作用所產(chǎn)生的噪聲。風機空氣動力性噪聲分旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。
旋轉(zhuǎn)噪聲是由于工作葉輪上均勻分布的葉片,周期性打擊氣體介質(zhì)引起的。另外,當氣流流過葉片時,在葉片表面上形成附面層,特別是吸力邊的附面層容易加厚,并產(chǎn)生許多渦流。在葉片的尾緣處吸力與壓力邊的附面層匯合,形成所謂尾跡區(qū),在尾跡區(qū)內(nèi),氣流的壓力與速度都大大低于主氣流區(qū)。因而,當工作輪旋轉(zhuǎn)時,葉片出口區(qū)內(nèi)氣流具有很大的不均勻性。這種不均勻性氣流周期性作用于周圍介質(zhì),產(chǎn)生壓力脈動,而形成噪聲,旋轉(zhuǎn)噪聲的頻率為
fi=nzi/60 (1)
式中 n——風機葉輪轉(zhuǎn)速,r/min
z——葉片數(shù)
i——諧頻序號,
=1,2,3,…
渦流噪聲又稱漩渦噪聲。它主要是由于氣流流經(jīng)葉片時,產(chǎn)生紊流附面層及漩渦與漩渦分裂脫體,而引起葉片上壓力脈動造成的。它是離心鼓風機的另一主要噪聲,渦流噪聲的頻率為
fwi=srWi/L (2)
式中Sr為斯特勞哈爾數(shù),Sr=0.14~0.20,通常取0.185;W為氣體與葉片的相對速度;L為葉片寬度在垂直于W方向上的投影;i為諧波序號,i=1,2,3,…。
由式(2)可知,鼓風機的渦流噪聲頻率,主要與氣流和葉片的相對速度W、葉片寬度在垂直于W方向上的投影有關(guān),而W和U都是連續(xù)的量,因而離心鼓風機運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的渦流噪聲是一種寬頻帶的連續(xù)譜。
通過上述分析可知,風機空氣動力性噪聲是上述兩種性質(zhì)不同的噪聲相互疊加的結(jié)果。所以風機空氣動力噪聲的頻譜,往往是寬頻帶連續(xù)譜。
對空氣動力性噪聲的治理需要設計阻性、抗性或阻抗復合式消聲器,阻性消聲器對旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲都有降低作用,而抗性消聲器只對旋轉(zhuǎn)噪聲有降低作用[1]。
2.2 機械性噪聲
機械性噪聲主要是由于轉(zhuǎn)子不平衡,軸承磨損及風機進、出口壓力脈動引起機殼振動而形成的機械噪聲,降低機械噪聲需消除轉(zhuǎn)子的不平衡,提高機械裝配精度和消除機械振動。
2.3 電動機噪聲
電動機噪聲是風機噪聲的主要組成部分,電動機噪聲是由各種成分組成的,主要包括電磁噪聲、機械噪聲和風扇噪聲3部分。由于電機由專業(yè)廠家生產(chǎn),不便于進行結(jié)構(gòu)改進,所以通常用隔聲的措施來避免電機噪聲傳播。
從上述風機噪聲測試結(jié)果看,A點主要是空氣動力性噪聲,達94dB(A),是主要噪聲源,B、C、D點主要是機械噪聲,總噪聲各為88 dB(A)、87.5 dB(A)、88.5dB(A),是次要的噪聲源,應優(yōu)先控制風機空氣動力性噪聲。
3 鼓風機空氣動力性噪聲的控制
根據(jù)鼓風機噪聲頻譜特性分析,噪聲峰值為63~1000Hz,可見此類風機不僅聲級高,而且還呈現(xiàn)出低、中頻特性,傳播距離較遠。針對風機出口進入窯爐的實際情況,采取如下措施治理噪聲:(1)風機進口設計安裝蜂窩狀阻抗復合消聲器,以減少風機進氣口空氣動力性噪聲向外傳播;(2)在鼓風機面向居民區(qū)的一側(cè),利用現(xiàn)有建筑物的設計磚墻隔聲屏障,來阻斷鼓風機風機機殼噪聲和電機直達噪聲向居民區(qū)傳播,治理后的風機現(xiàn)場如圖2所示。
表2 JNC261№10D型鼓風機噪聲治理前、后A聲級結(jié)果
位置 |
A ( F ) |
B |
C |
D |
E |
|
治理前 |
94 |
86 |
85.5 |
86.5 |
— |
|
治理后 |
82 |
83 |
84.5 |
84 |
83 |
|
表3 離心式鼓風機和引風機噪聲治理方案
噪聲源 |
風機進口 |
風機出口 |
空氣動力性噪聲 |
|
機體、聯(lián)軸 器、電機 |
鼓風機 |
來自大氣 |
進入生 產(chǎn)設備 |
通常加進口消聲器置于大氣中 |
|
通常做隔聲間 |
引風機 |
來自生 產(chǎn)設備 |
進入大氣 |
通常加出口消聲器置于大氣中 |
|
通常做隔聲間 |
4 鼓風機噪聲控制結(jié)果分析
進行上述噪聲治理后測試結(jié)果如表2所示,治理噪聲后的測點F、E如圖2所示,F點仍在葉輪軸線上距消聲器1m,E點在消聲器進口離消聲器端面1m處。治理后噪聲明顯降低,達到了《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》中規(guī)定的不高于85dB(A)的要求,再加上磚墻隔聲屏障作用,居民區(qū)噪聲明顯降低。
由表2看出,治理后F、E點噪聲各為82 dB(A)和83dB(A),而B、C、D噪聲各為83 dB(A)、84.5 dB(A)和84dB(A),說明加阻抗復合消聲器后,空氣動力性噪聲已經(jīng)比機械噪聲低,風機機殼、聯(lián)軸器、電機的機械噪聲成為主要噪聲源,若再治理噪聲,應優(yōu)先治理這些機械噪聲。
5 機械噪聲和空氣動力性噪聲控制方案及其特點
無論是鼓風機還是引風機,兩者空氣動力性噪聲的機理完全相同,均采用阻性、抗性或阻抗復合消聲器治理;對于鼓風機,因出口與生產(chǎn)設備相聯(lián),為避免生產(chǎn)設備和生產(chǎn)物質(zhì)對消聲器產(chǎn)生不利影響,通常在進口加消聲器;對于引風機,因進口與生產(chǎn)設備相聯(lián),為避免生產(chǎn)設備和生產(chǎn)物質(zhì)對消聲器產(chǎn)生不利影響,通常在出口加消聲器;而機械噪聲采用的隔聲間成本低,降噪效果也比較好,常用的治理方案如表3所示。
-
1
除塵風機滾動軸承失效表現(xiàn)
670
18
-
2
離心通風機剛度計算方法
673
18
-
3
風機防磨、防振、防積灰的措...
636
18
-
4 防止和消除風機磨損
616
18
-
5 緊記風機選型事項
625
18
-
6 風機的設計方法及合理選擇風...
1371
18
-
7 設計參數(shù)的選擇與計算
885
18
-
8 風機的變型設計
664
18
-
9 旋轉(zhuǎn)脫流與喘振的關(guān)系
751
18
-
10 高壓風機修正計算
664
18
- 19 半裸旋蝸殼 681
- 20 軸流式通風機蝸殼 702
- 21 螺旋形蝸殼 1098
- 22 軸向蝸殼 634
- 23 風機系統(tǒng)性能不佳的原因 672
- 24 系統(tǒng)阻力曲線對風機運行的... 898
- 25 內(nèi)蝸殼 657
- 26 圓截面蝸殼 682
- 27 出口消音器 647
- 28 風機技術(shù)研究中心 697
周口市通用鼓風機有限公司
地址:河南省周口市川匯區(qū)周西路37號
電話微信同號:13137650060
傳真:0394-8233409
郵箱:930948608@qq.com