風(fēng)機的離散噪聲、渦流噪聲及其降噪方法

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       離散噪聲

　　離散噪聲是由于葉片周?chē)粚ΨQ(chēng)結構與葉片口設計試驗旋轉所形成的周向不均勻流場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生的噪聲，一般認為有以下幾種：

　　進(jìn)風(fēng)口前由于前導葉或金屬網(wǎng)罩存在而產(chǎn)生的進(jìn)氣干涉噪聲;

　　葉片在不光滑或不對稱(chēng)機殼中產(chǎn)生的旋轉頻率噪聲;

　　離心出風(fēng)口由于蝸舌的存在或軸流式風(fēng)機后導葉的存在而產(chǎn)生的出口干涉噪聲，離散噪聲具有離散的頻譜特性，基頻(i=1時(shí)對應的頻率)噪聲最強，高次諧波依此遞減。

　　渦流噪聲

　　渦流噪聲是由氣流流動(dòng)時(shí)的各種分離渦流產(chǎn)生的，一般認為有4種成因：

　　當具有一定的來(lái)流紊流度的氣流流向葉片時(shí)產(chǎn)生的來(lái)流紊流噪聲;

　　氣流流經(jīng)葉片表面由于脈動(dòng)的紊流附面層產(chǎn)生的紊流邊界層噪聲;

　　由于葉片表面紊流附面層在葉片尾緣脫落產(chǎn)生的脫體旋渦噪聲;

　　軸流風(fēng)機由于凹面壓力大于凸面而在葉片頂端產(chǎn)生的由凹面流向凸面的二次流被主氣流帶走形成的頂渦流噪聲。

　　相應降噪方法

　　1. 增強葉柵的氣動(dòng)力栽荷，降低圓周速度

　　對于風(fēng)機采用強前向葉片，且多葉片葉輪有利于增大葉柵的氣動(dòng)力載荷，在得到同樣風(fēng)量風(fēng)壓情況下，葉輪葉片外圓上圓周速度可使風(fēng)機噪聲明顯降低。

　　2. 合理的蝸舌間隙和蝸舌半徑

　　當氣流與葉片做相對運動(dòng)時(shí)，葉片后緣的氣流尾跡中速度及壓力均小于主流區，使葉柵后的氣流速度與壓力分布皆不均勻，這種不均勻的氣流在旋轉，由于在動(dòng)葉的氣流出口有蝸舌存在，則這種非穩定流動(dòng)與蝸舌相互作用將產(chǎn)生噪聲，距離噪聲愈近噪聲愈烈，通常適當取較大的風(fēng)舌前端半徑可以降低離心風(fēng)機的旋轉噪聲與渦流噪聲。

　　3. 蝸舌傾斜

　　風(fēng)機葉輪葉柵氣流的周期性脈動(dòng)速度所產(chǎn)生的周期性脈動(dòng)氣動(dòng)力也使蝸舌相互作用產(chǎn)生旋轉噪聲，此噪聲大小與脈動(dòng)氣動(dòng)力的劇烈程度及渦舌的迎風(fēng)面積有關(guān)，把蝸舌做成傾斜式，則同相位的脈動(dòng)氣動(dòng)力的作用面積小了，輻射的噪聲也就減小了。

　　4. 葉輪入(出)口處加紊流化裝置

　　在風(fēng)機葉輪葉片的入口或出口處加紊流化裝置(金屬網(wǎng))可以使葉片背面的層流附面層立即轉換成紊流附面層，推遲葉片背面附面層的分離，甚至不分離，葉片后緣裝上網(wǎng)，氣流速度與壓力梯度能迅速變均勻，若網(wǎng)在渦區中則可將渦區大大縮小，可進(jìn)一步減噪。

　　5. 在動(dòng)葉進(jìn)出氣邊上設鋸齒形結構

　　在動(dòng)葉進(jìn)出氣邊上設鋸齒形結構可使葉片上氣流層流附面層較早地轉化為紊流，從而避免層流附面層中的不穩定波導致渦流分離，使渦流分離，噪聲降低。

　　6. 在蝸舌處設置聲學(xué)共振器

　　蝸舌處設置聲學(xué)共振器，當聲波傳到共振器時(shí)，小孔孔徑和空腔中的氣體存聲波作用下來(lái)回運動(dòng)，這運動(dòng)的氣體具有一定的質(zhì)量，它抗拒由于聲波作用而引起的運動(dòng)，同時(shí)聲波進(jìn)入小孔孔徑時(shí)，由于頸壁的摩擦和阻尼，使相當一部分聲能因熱耗而損失掉。另外充滿(mǎn)氣體的空腔具有阻礙來(lái)自小孔的壓力變化的特性，由于這些因素的共同作用，當氣體通過(guò)共振器時(shí)，噪聲得到了降低。

　　相關(guān)問(wèn)答：

　　問(wèn)：離心風(fēng)機噪聲控制方法有哪些?

　　答：推薦以下離心風(fēng)機噪聲控制方法

　　1 合理選型

　　在選用風(fēng)機之前，首先應確保工藝設計的準確性。要使設計工況點(diǎn)的風(fēng)量、全壓基本上與風(fēng)網(wǎng)實(shí)際運行時(shí)的風(fēng)量、全壓相接近。如果設計時(shí)余量過(guò)大，在實(shí)際運行時(shí)就要關(guān)小風(fēng)機蝶閥。這樣做有3個(gè)缺點(diǎn)：(1)導致風(fēng)網(wǎng)阻力增加，造成全壓與動(dòng)力浪費;(2)因阻力增加而浪費掉的Δp相應產(chǎn)生的噪聲ΔLA則不會(huì )消失，仍要產(chǎn)生出來(lái);(3)關(guān)小風(fēng)機蝶閥后，造成風(fēng)機進(jìn)氣(或出氣)狀況惡化，將增大渦流噪聲。

　　工藝設計完成后，在風(fēng)量和全壓方面能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求的運行方案有很多，可供選擇。這時(shí)，應選用在該工況點(diǎn)具有最高效率和最低噪聲的風(fēng)機，以確保運行噪聲最低。

　　2 優(yōu)化結構

　　2.1 增強葉柵的氣動(dòng)力載荷，降低圓周速度。對于風(fēng)機采用強前向葉片，且多葉片葉輪有利于增大葉柵的氣動(dòng)力載荷，在得到同樣風(fēng)量風(fēng)壓情況下，葉輪葉片外圓上圓周速度u小可使風(fēng)機噪聲明顯降低。

　　2.2 確定合理的蝸舌間隙和蝸舌半徑。增加風(fēng)舌與葉輪之間的間隙δt可降低基頻和諧波。氣流與葉片作相對運動(dòng)時(shí)，葉片后緣的氣流尾跡中，速度及壓力均小于主流區，使葉柵后的氣流速度與壓力分布皆不均勻。這種不均勻的流譜在旋轉，如果在動(dòng)葉之后有靜葉或風(fēng)舌，則這種非穩定流動(dòng)與靜葉或風(fēng)舌相互作用將產(chǎn)生噪聲。距離愈近，噪聲愈大。但根據有關(guān)資料介紹進(jìn)行試驗，當δt大到一定程度后，噪聲不再降低，卻使風(fēng)機氣動(dòng)性能變壞，如風(fēng)量、風(fēng)壓都有所下降。試驗表明：在風(fēng)舌間隙δt/R=0.25和風(fēng)舌半徑r/R=0.2時(shí)，具有最大風(fēng)機效率和最小噪聲(R為葉輪半徑)。

　　2.3 傾斜蝸舌。風(fēng)機葉輪葉柵氣流的周期性脈動(dòng)速度所產(chǎn)生的周期性脈動(dòng)氣動(dòng)力也使蝸舌相互作用產(chǎn)生旋轉噪聲，此噪聲大小與脈動(dòng)氣動(dòng)力的劇烈程度及蝸舌的迎風(fēng)面積有關(guān)，把蝸舌做成傾斜式，則同相位的脈動(dòng)氣動(dòng)力的作用面積小了，輻射的噪聲也就減小了，蝸舌的傾斜角α可按tanα=(t-2r)/b計算，其中，r為蝸舌半徑，t為葉輪出口柵距，b為葉片寬度。

　　2.4 在葉輪進(jìn)(出)口處加紊流化裝置。在風(fēng)機葉輪葉片的進(jìn)口或出口處加紊流化裝置(金屬網(wǎng))可以使葉片背面的層流附面層立即轉換成紊流附面層，推遲葉片背面附面層的分離，甚至不分離，葉片后緣裝上網(wǎng)，網(wǎng)后的氣流速度與壓力梯度能迅速變均勻，若網(wǎng)在渦區中則可將渦區大大縮小，這對減噪是有利的。

　　2.5 在葉輪上增設分流葉片(短葉片)。在風(fēng)機中，對無(wú)分流葉片的葉輪，當葉片較少時(shí)，在葉片通道后半段易產(chǎn)生負速度區，容易導致氣流分離，當葉片較多時(shí)又容易產(chǎn)生進(jìn)口阻塞和氣流分離。

　　2.6 在動(dòng)葉進(jìn)出氣邊上設鋸齒形結構。該結構可使葉片上氣流層流附面層較早地轉化為紊流，從而避免層流附面層中的不穩定波導致渦流分離，使噪聲降低。

　　2.7 在蝸舌處設置聲學(xué)共振器。當聲波傳到共振器時(shí)，小孔孔徑和空腔中的氣體在聲波作用下來(lái)回運動(dòng)，這運動(dòng)的氣體具有一定的質(zhì)量，它抗拒由于聲波作用而引起的運動(dòng)，同時(shí)聲波進(jìn)入小孔孔徑時(shí)，由于頸壁的摩擦和阻尼，使相當一部分聲能因熱耗而損失掉。另外，充滿(mǎn)氣體的空腔具有阻礙來(lái)自小孔的壓力變化的特性，由于這些因素的共同作用，當氣體通過(guò)共振器時(shí)，噪聲得到降低。

　　2.8在蝸殼內設置擋流圈。中低壓離心通風(fēng)機的蝸殼寬度與葉輪出口寬度一般較大，氣流自葉輪進(jìn)入蝸殼的擴壓變大，在葉輪前盤(pán)外側與蝸殼間產(chǎn)生大尺度漩渦，使渦流噪聲增大，效率降低，而蝸殼寬度又不宜過(guò)小，否則將增大蝸殼的張開(kāi)度，使蝸殼出口端面長(cháng)寬比過(guò)大，給后面的管路連接帶來(lái)困難，同時(shí)也使摩擦損失增加。為了減小渦流區，增強風(fēng)機進(jìn)口集流器與葉輪進(jìn)口邊間的密封效果，可在蝸殼中加各種形式的擋流圈。

　　3 消聲

　　風(fēng)機在高速旋轉產(chǎn)生強烈的空氣動(dòng)力性噪聲，為阻止聲音外傳播又允許氣流通過(guò)，在風(fēng)機氣流通道上裝上消聲裝置，使風(fēng)機本身發(fā)生的噪聲和管道中的空氣動(dòng)力噪聲降低，定型常用的消聲裝置有：

　　(1)阻性消聲器常用片式消聲器、蜂窩式消聲器、管式消聲器及迷宮式消聲器等;

　　(2)抗性消聲器常用共振式消聲器、擴張式消聲器、混合式消聲器及障板式消聲器等;

　　(3)阻抗復合消聲器常用擴張室—阻抗復合式消聲器、共振腔—阻性復合式消聲器及阻—抗—共復合式消聲器。

　　4 隔聲

　　隔聲是噪聲控制工程中常用的技術(shù)措施，利用墻體各種板材及構件作為屏蔽物或利用維護結構，把噪聲控制在一定范圍之內，使噪聲在空氣中的傳播受阻而不能順利通過(guò)，從而達到降低噪聲的目的。常用的方法有：

　　(1)單層密實(shí)均勻構件隔聲，此類(lèi)構件的隔聲材料要求密實(shí)而厚重，如磚墻、鋼筋混凝土、鋼板、木板等，隔聲性能與材料的剛性、阻尼面密度有關(guān);

　　(2)雙層結構隔聲，在兩個(gè)單層結構中間夾有一定厚度的空氣，或多孔材料的復合結構，一般可比同樣質(zhì)量的單層結構隔聲量高5~10 dB;

　　(3)隔聲罩和隔聲間，對于體積小的噪聲源，直接用隔聲結構罩起，可以獲得顯著(zhù)的降噪效果，這就是隔聲罩，有很多分散的噪聲源時(shí)可考慮建立一個(gè)小空間，使之與噪聲源隔離開(kāi)來(lái)，這就是隔聲間;

　　(4)隔聲屏是放在噪聲源和受聲點(diǎn)之間的用隔聲結構所制成的一種隔聲裝置。

　　5 吸聲

　　在墻面或頂棚上飾以吸聲材料、吸聲結構或在空間懸掛吸聲板，吸聲體混合聲就會(huì )被吸收掉，這種控制噪聲的方法稱(chēng)做吸聲降噪。

　　(1)吸聲材料在吸聲降噪方法中吸聲材料很重要，常用的有：①纖維材料，包括有機纖維、無(wú)機纖維和纖維制品;②顆粒材料，包括砌塊和板材;③泡沫材料，包括泡沫塑料、其他等三大類(lèi)二十幾種。

　　(2)共振吸聲結構是利用共振原理做成的各種吸聲結構，用于對低頻聲波的吸收，最常用結構分單個(gè)共振式(包括薄膜、薄板結構)和穿孔板吸聲結構。

　　(3)微穿孔板吸聲結構由板厚和孔徑均在1mm以下、穿孔率為1%~3%的金屬微穿孔板和空腔組成的復合結構。

　　離心通風(fēng)機噪聲的控制是生產(chǎn)企業(yè)面臨的一個(gè)重要課題。它應從風(fēng)機的設計和制造入手，需要優(yōu)化和完善風(fēng)機結構，采用先進(jìn)的制造工藝與方法提高制作質(zhì)量和精度，盡量減少空氣動(dòng)力噪聲的產(chǎn)生。同時(shí)，安裝和檢驗也是一個(gè)不可忽視的環(huán)節，必須對葉輪、風(fēng)機軸、皮帶輪及聯(lián)軸器等旋轉零部件進(jìn)行嚴格的靜平衡和動(dòng)平衡校正，以減少因風(fēng)機振動(dòng)而產(chǎn)生的機械噪聲。由于離心通風(fēng)機的葉輪葉片極易產(chǎn)生磨損而形成噪聲，所以，應通過(guò)對風(fēng)機的噪聲進(jìn)行檢測、分析和研究等工作后，確定其噪聲的主要來(lái)源及其傳播途徑，并采取有效的噪聲治理措施，達到減弱或切斷噪聲的傳播途徑或消除噪聲源的目的，確保最大限度地減輕離心通風(fēng)機對周?chē)h(huán)境的噪聲污染，以提高企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境及促進(jìn)企業(yè)的和諧和可持續發(fā)展。

　　問(wèn)：如何降低排風(fēng)機噪音

　　答：風(fēng)機噪聲治理方法

　　1、出氣口管道上安裝消聲器

　　2、加裝隔聲罩

　　3、機房的吸隔聲綜合治理措施

　　結合現場(chǎng)情況采取將風(fēng)機機房改造成單間的降噪方法，配備進(jìn)氣口消聲器，排氣散熱，減少對外界噪聲漫延。

　　風(fēng)機降噪除考慮風(fēng)口噪聲外，根據現場(chǎng)情況，風(fēng)機的機體噪聲和振動(dòng)的固體聲傳聲也應予以重視。由于軸流風(fēng)機工作時(shí)發(fā)出很大的噪聲，而且風(fēng)機噪聲還隨著(zhù)風(fēng)量和風(fēng)壓的增大而提高。通常解決風(fēng)機噪聲問(wèn)題的方法有以下幾種： 1)機殼及電機的噪聲可以通過(guò)加裝隔聲罩來(lái)解決，將風(fēng)機置于獨立的風(fēng)機隔聲間內，在風(fēng)機間內進(jìn)行吸聲、隔聲處理。

　　2)在風(fēng)機排風(fēng)口外安裝消音器，內置消聲插片，使噪聲在通過(guò)特殊構造能不斷削減。消音器是降低空氣動(dòng)力設備進(jìn)、排氣口輻射或沿管傳遞噪聲的有效措施。

　　3)地面層外百葉窗盡可能使用消聲百葉。

　　4)風(fēng)機吊掛采用阻尼彈簧吊架減振器。

　　5)對風(fēng)機基礎進(jìn)行整體隔振處理。

　　問(wèn)：高壓風(fēng)機如何實(shí)現降噪減振?

　　答:降噪減振的方法如下：

　　合理選用電機冷卻風(fēng)扇葉片的形狀及直徑等參數。有效降低電機冷卻風(fēng)扇的渦流噪聲。

　　風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口及排風(fēng)口處安裝消聲器消聲器是利用多孔

　　在風(fēng)機排風(fēng)口外安裝消聲器，內置消聲插片，使噪聲在通過(guò)特殊構造的消聲器時(shí)削減。消聲器是降低空氣動(dòng)力設備進(jìn)、排氣口輻射或沿管傳遞噪聲的有效措施。

　　風(fēng)機吊掛采用阻尼彈簧吊架減振器。

　　根據聲源對象、噪聲特性、降噪要求、工藝條件以及安裝位置等因素進(jìn)行有針對性地設計，保證獲得良好消聲降噪效果。

　　圓弧段部位處形成許多渦流。渦流將與風(fēng)機蝸殼及進(jìn)風(fēng)口零部件產(chǎn)生多次頻繁地碰撞而形成空氣動(dòng)力噪聲?？稍陲L(fēng)機進(jìn)風(fēng)口處位于風(fēng)機蝸殼內部的外圍處設計制作即增設整流圈及擋板，就能有效地防止氣流在風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口處形成渦流，從而降低離心風(fēng)機所產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。

　　問(wèn)：風(fēng)機噪音大怎么治理?

　　答：風(fēng)機隔聲罩是風(fēng)機噪音處理中常用的手段，通常再搭配其他的消音吸音設備進(jìn)行綜合治理。風(fēng)機隔聲罩能夠大程度的對風(fēng)機噪聲進(jìn)行降低，隔聲罩的具體材料大多使用鋼板，隔聲罩層與層之間的隔音吸音材料多是根據廠(chǎng)房的降音要求來(lái)選擇。

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