概述衬胶风机的噪声控制
发布时间： 2015年12月24日
目前，降低风机噪声的方法有两种：一是治标，即采用消声、隔声或吸声等措施；二是治本，即选用用气动声学原理所设计的低噪声风机取代4台在用风机。治本方法效果较好，但一次投资较大，目前困难较大，暂时还无法实现。若采用治标措施得当，亦可收到比较好的降噪效果。下面主要从风机的噪声特性、传播途径、控制方法等几方面论述风机噪声的控制。
风机的噪声来源制酸系统目前在用的4台12风机均为离心衬胶风机，以风机各点所测得的噪声声级分析，风机的噪声来源主要有：1.1风机的气动噪声它包括旋转噪声和宽频带涡流噪声。
旋转噪声它是叶片在自由空间旋转时，叶片邻近的某固定位置上的空气受到叶片及其压力场的周期性激励而发生，该处空气受到脉动力的作用。旋转噪声频率为f=nzi/60.n为风机叶轮的转数，r/min；Z为叶片数；i为谐波序号，i=1，2，3，…。代入12风机的各种数据，即得到其旋转噪声频率为576Hz.另一种旋转噪声来自风机动叶与蜗壳蜗舌之间的干涉。此种干涉既归因于压力场的相互作用，又归因于叶片尾流的作用，绕流时，叶片有尾流，如。
当动叶排与风舌间的间距较小时，前排叶片尾流扫过后排叶片或离心风机的动叶尾流扫过蜗舌皆会产生脉动力从而产生旋转噪声。
涡流噪声涡流噪声是另一主要风机噪声，它的根源是随机脉动力，其主要机理为：叶轮入口来流不均匀。由于叶轮入口处有多处急弯，同时喘球塔和喷射塔时有堵塞现象，从而造成来流的波动。
动叶湍流边界层的旋涡自叶片后缘脱落时引起的压力脉动。不论边界层是否分离，这种脉动都存在。周期性的旋涡脱落引起速度环量和升力的脉动。由此引起的噪声呈明显的宽频带特性，叶尖处频率高，叶根处频率低。
在离心叶轮叶片通道靠近出口处的前盘侧及叶片吸力面接近后缘处皆可能出现二次涡流，尤以前叶片的离心叶轮为甚，离心风机蜗壳内也有二次涡流。
风机动叶叶尖与蜗壳间有间隙。由于叶片压力面与吸力面之间有压差，空气将绕过间隙而卷成叶尖涡。叶尖涡与动叶后缘或后导叶前缘间的非稳态干涉将产生间隙噪声。如间隙大于动叶弦长的3%4%，此噪声可成为风机运行工况范围内的气动噪声主体。
电动机噪声它主要为电磁噪声、机械性噪声和空气动力性噪声三部分。电磁噪声是由于定子与转子之间交变电磁引力、磁致伸缩引起的；机械噪声包括轴承噪声及电机转子不平衡，转子受“沟槽滑坡力”作用等引起的振动而产生的噪声；冷却风扇噪声是主要噪声源，但相对风机主体噪声而言，电机噪声一般未予考虑。
轴承噪声滑动轴承比滚动轴承刚度好、阻尼大，产生的噪声小，球轴承的运转噪声较低，对轴承零件几何精度及装配质量等反应不灵敏，而圆锥滚子轴承就较敏感，但球轴承的刚度小于圆锥轴承，从降低噪声出发，选用球轴承为佳，但在刚度要求高的情况下，较多采用圆锥滚子轴承。
转子不平衡激发的振动与噪声风机叶轮机加工完成后均做了静平衡，衬胶后又做了静平衡，基本上达到了叶轮的平衡要求，但在工作一段时间后，由于酸液腐蚀或温差变化及衬胶质量缺陷造成的掉胶，往往会引起转子运转不平衡。这是主要原因。当然，叶轮积灰、粘料也会引起叶轮不平衡，但依据此处风机的工作环境，认为这个因素的影响不大。叶轮不平衡引起转子较大的离心惯性力，产生激振力，引起风机剧烈振动。振动的频率一般小于20HZ容易产生次声。次声在传播过程中衰减很小，危害较大。低频易与人体某些器官的固有频率形成共振，如人体“胸一腹”系统对38HZ的振动有明显的共振反应，易使人产生不愉快感。
管件噪声在管道中由于阀门开度小，使流过的流体形成喷流而引起噪声，噪声随阀门开度的减小而增大，当阀门开度使气流阻塞时，发生更强烈的噪声。流体流经弯头时产生旋涡，局部流速增大，会加大噪声。加大弯管的曲率半径等皆可减小旋涡，从而降低噪声。
噪声源的鉴别对风机的噪声进行鉴别可以采取以下方法：根据经验对风机噪声主观评价，并作出判断；将4台风机进行单台测量，以区分多台声源；或采取整体包扎，局部暴露的方法进行测定；在离风机表面数十毫米处进行近场测试，找出主要的噪声源；风机各部件的发生频谱已知时，则可自测量的总噪声频谱中分析出声源来自何处；或通过测量声强也可判断声源。
依据经验判断室内混响较剧烈，对风机进行近场测试，电机空转时，噪声声级为78dB，故断此风机为主要噪声源。在风机进气口轴线上的进气口平面中心处测为85dB，风机机壳处测为9095dB，在风机底部排水口测为100dB，以以上近场测试结果判断风机机壳内的涡流噪声为主要噪声源。
电动机的噪声主要来自冷却风扇，是冷却风扇摘掉前后的频谱对比分析。
对风机叶轮由于不平衡所产生的噪声，我们通过对风机叶轮掉胶前后的声级测定对比，发现其变化不明显，说明叶轮不平衡并不是主要噪声源。而转子不平衡一般是产生次声。
改造风机入口，由于急变场流对风机气动性能和噪声的影响相当大，可采用流线型集流器，使空气顺自然流线流入。若为直管（如12风机就是。），则在直管入口处内侧必形成涡流区。且涡区伸入动叶外缘，亦即叶尖部分在涡区中旋转，气动性能急剧下降，噪声则急剧上升。如。风机入口的改造的方法有：装进气消声器，或装集流器和流线型设计改造等。
风机进气阀门开度一般为40% 60%，风机的风量与风压裕量较大，为了节能，可以降低转速或减小叶片的外径，此时噪声亦随之下降，降噪量AL的大小决定于转速下降的比值。
*u2=nD2n/60为叶轮叶片外径周向速度；D2为叶轮叶片外径。
现场管道中常用弯头。拐弯如过急，将出现涡流区，产生二次噪声，但是，拐弯会增加声波的反复反射次数，有利于噪声的衰减，内壁做吸声处理则效果更佳。弯头、管件之间的距离应拉开510倍管径。内壁吸声特性见。常用吸声材料有玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、微孔吸收砖等。
消声器是控制气动噪声的有效设备，针对风机的强烈噪声，该分厂在5号炉12风机排气管的二楼，自行设计和安装了一个PVC消声器，具体结构见。中管1直径为小400，在其中上部所钻孔的总面积S1=管1的横截面积S2.从使用效果看，大概降低噪声5 10dB.没有根本解决风机噪声问题。消声器的种类很多，选用哪种消声器应以风机噪声特性为依据。从风机噪声分析有旋转噪声、转子不平衡引起的噪声等。其中以低、中频旋转噪声和中、高频涡流噪声为主。根据消声器的功能特征，选用阻抗复合式消声顺比较适合。
两节不同长度的扩张室串联，用于消除低、中频噪声，第一扩张室长1100mm，扩张比为6.25；第二扩张室长400mm，扩张比为6. 25.每个扩张室内，从两端分别插入等于它的各自长度的1/2和1/4的插入管。各室中，两插入管之间用穿率P为30%的穿孔管连接之，这样的两节串联扩张室在低、中频范围内平均消声值在10dB以上。
两节扩张室有四段插入管，共长1125mm，全部衬贴吸声材料，衬贴方法是：在插入管上钻10mm孔，孔心距为15mm，正方形均布，衬贴一层玻璃布，最后均匀填充50mm厚的超细玻璃棉。玻璃布的作用是防止玻璃棉逸出。阴性部分主要用于消除中、高频噪声，在此范围深基坑大体积承台的施工。
一切准备就绪以后，选择当天气温较低的时间开盘，浇注第一层砼，将泵管出浆口对内可消声20dB.无导向叶片的直角弯头的衰减值dB头层，注：覆层的最小长度为2倍管道宽度，覆层厚度为宽度的10%. 4结语12风机的噪声是多种因素作用的结果，在进行噪声源的鉴别和判断时，应全面考虑各种因素的影响，并尽可能使用比较先进的测试方法和设备，以保证测量结果的正确性。
采取何种降噪措施为宜，必须综合考虑噪声、气动、工艺、结构、维护、成本诸方面，方能得到切实可行的方案，收到比较理想的效果。
风机的噪声来源制酸系统目前在用的4台12风机均为离心衬胶风机，以风机各点所测得的噪声声级分析，风机的噪声来源主要有：1.1风机的气动噪声它包括旋转噪声和宽频带涡流噪声。
旋转噪声它是叶片在自由空间旋转时，叶片邻近的某固定位置上的空气受到叶片及其压力场的周期性激励而发生，该处空气受到脉动力的作用。旋转噪声频率为f=nzi/60.n为风机叶轮的转数，r/min；Z为叶片数；i为谐波序号，i=1，2，3，…。代入12风机的各种数据，即得到其旋转噪声频率为576Hz.另一种旋转噪声来自风机动叶与蜗壳蜗舌之间的干涉。此种干涉既归因于压力场的相互作用，又归因于叶片尾流的作用，绕流时，叶片有尾流，如。
当动叶排与风舌间的间距较小时，前排叶片尾流扫过后排叶片或离心风机的动叶尾流扫过蜗舌皆会产生脉动力从而产生旋转噪声。
涡流噪声涡流噪声是另一主要风机噪声，它的根源是随机脉动力，其主要机理为：叶轮入口来流不均匀。由于叶轮入口处有多处急弯，同时喘球塔和喷射塔时有堵塞现象，从而造成来流的波动。
动叶湍流边界层的旋涡自叶片后缘脱落时引起的压力脉动。不论边界层是否分离，这种脉动都存在。周期性的旋涡脱落引起速度环量和升力的脉动。由此引起的噪声呈明显的宽频带特性，叶尖处频率高，叶根处频率低。
在离心叶轮叶片通道靠近出口处的前盘侧及叶片吸力面接近后缘处皆可能出现二次涡流，尤以前叶片的离心叶轮为甚，离心风机蜗壳内也有二次涡流。
风机动叶叶尖与蜗壳间有间隙。由于叶片压力面与吸力面之间有压差，空气将绕过间隙而卷成叶尖涡。叶尖涡与动叶后缘或后导叶前缘间的非稳态干涉将产生间隙噪声。如间隙大于动叶弦长的3%4%，此噪声可成为风机运行工况范围内的气动噪声主体。
电动机噪声它主要为电磁噪声、机械性噪声和空气动力性噪声三部分。电磁噪声是由于定子与转子之间交变电磁引力、磁致伸缩引起的；机械噪声包括轴承噪声及电机转子不平衡，转子受“沟槽滑坡力”作用等引起的振动而产生的噪声；冷却风扇噪声是主要噪声源，但相对风机主体噪声而言，电机噪声一般未予考虑。
轴承噪声滑动轴承比滚动轴承刚度好、阻尼大，产生的噪声小，球轴承的运转噪声较低，对轴承零件几何精度及装配质量等反应不灵敏，而圆锥滚子轴承就较敏感，但球轴承的刚度小于圆锥轴承，从降低噪声出发，选用球轴承为佳，但在刚度要求高的情况下，较多采用圆锥滚子轴承。
转子不平衡激发的振动与噪声风机叶轮机加工完成后均做了静平衡，衬胶后又做了静平衡，基本上达到了叶轮的平衡要求，但在工作一段时间后，由于酸液腐蚀或温差变化及衬胶质量缺陷造成的掉胶，往往会引起转子运转不平衡。这是主要原因。当然，叶轮积灰、粘料也会引起叶轮不平衡，但依据此处风机的工作环境，认为这个因素的影响不大。叶轮不平衡引起转子较大的离心惯性力，产生激振力，引起风机剧烈振动。振动的频率一般小于20HZ容易产生次声。次声在传播过程中衰减很小，危害较大。低频易与人体某些器官的固有频率形成共振，如人体“胸一腹”系统对38HZ的振动有明显的共振反应，易使人产生不愉快感。
管件噪声在管道中由于阀门开度小，使流过的流体形成喷流而引起噪声，噪声随阀门开度的减小而增大，当阀门开度使气流阻塞时，发生更强烈的噪声。流体流经弯头时产生旋涡，局部流速增大，会加大噪声。加大弯管的曲率半径等皆可减小旋涡，从而降低噪声。
噪声源的鉴别对风机的噪声进行鉴别可以采取以下方法：根据经验对风机噪声主观评价，并作出判断；将4台风机进行单台测量，以区分多台声源；或采取整体包扎，局部暴露的方法进行测定；在离风机表面数十毫米处进行近场测试，找出主要的噪声源；风机各部件的发生频谱已知时，则可自测量的总噪声频谱中分析出声源来自何处；或通过测量声强也可判断声源。
依据经验判断室内混响较剧烈，对风机进行近场测试，电机空转时，噪声声级为78dB，故断此风机为主要噪声源。在风机进气口轴线上的进气口平面中心处测为85dB，风机机壳处测为9095dB，在风机底部排水口测为100dB，以以上近场测试结果判断风机机壳内的涡流噪声为主要噪声源。
电动机的噪声主要来自冷却风扇，是冷却风扇摘掉前后的频谱对比分析。
对风机叶轮由于不平衡所产生的噪声，我们通过对风机叶轮掉胶前后的声级测定对比，发现其变化不明显，说明叶轮不平衡并不是主要噪声源。而转子不平衡一般是产生次声。
由以上的近场数据测试和经验判断，风机的噪声主要是涡流噪声。
改造风机入口，由于急变场流对风机气动性能和噪声的影响相当大，可采用流线型集流器，使空气顺自然流线流入。若为直管（如12风机就是。），则在直管入口处内侧必形成涡流区。且涡区伸入动叶外缘，亦即叶尖部分在涡区中旋转，气动性能急剧下降，噪声则急剧上升。如。风机入口的改造的方法有：装进气消声器，或装集流器和流线型设计改造等。
风机进气阀门开度一般为40% 60%，风机的风量与风压裕量较大，为了节能，可以降低转速或减小叶片的外径，此时噪声亦随之下降，降噪量AL的大小决定于转速下降的比值。
*u2=nD2n/60为叶轮叶片外径周向速度；D2为叶轮叶片外径。
现场管道中常用弯头。拐弯如过急，将出现涡流区，产生二次噪声，但是，拐弯会增加声波的反复反射次数，有利于噪声的衰减，内壁做吸声处理则效果更佳。弯头、管件之间的距离应拉开510倍管径。内壁吸声特性见。常用吸声材料有玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、微孔吸收砖等。
消声器是控制气动噪声的有效设备，针对风机的强烈噪声，该分厂在5号炉12风机排气管的二楼，自行设计和安装了一个PVC消声器，具体结构见。中管1直径为小400，在其中上部所钻孔的总面积S1=管1的横截面积S2.从使用效果看，大概降低噪声5 10dB.没有根本解决风机噪声问题。消声器的种类很多，选用哪种消声器应以风机噪声特性为依据。从风机噪声分析有旋转噪声、转子不平衡引起的噪声等。其中以低、中频旋转噪声和中、高频涡流噪声为主。根据消声器的功能特征，选用阻抗复合式消声顺比较适合。
两节不同长度的扩张室串联，用于消除低、中频噪声，第一扩张室长1100mm，扩张比为6.25；第二扩张室长400mm，扩张比为6. 25.每个扩张室内，从两端分别插入等于它的各自长度的1/2和1/4的插入管。各室中，两插入管之间用穿率P为30%的穿孔管连接之，这样的两节串联扩张室在低、中频范围内平均消声值在10dB以上。
两节扩张室有四段插入管，共长1125mm，全部衬贴吸声材料，衬贴方法是：在插入管上钻10mm孔，孔心距为15mm，正方形均布，衬贴一层玻璃布，最后均匀填充50mm厚的超细玻璃棉。玻璃布的作用是防止玻璃棉逸出。阴性部分主要用于消除中、高频噪声，在此范围深基坑大体积承台的施工。
一切准备就绪以后，选择当天气温较低的时间开盘，浇注第一层砼，将泵管出浆口对内可消声20dB.无导向叶片的直角弯头的衰减值dB头层，注：覆层的最小长度为2倍管道宽度，覆层厚度为宽度的10%. 4结语12风机的噪声是多种因素作用的结果，在进行噪声源的鉴别和判断时，应全面考虑各种因素的影响，并尽可能使用比较先进的测试方法和设备，以保证测量结果的正确性。
采取何种降噪措施为宜，必须综合考虑噪声、气动、工艺、结构、维护、成本诸方面，方能得到切实可行的方案，收到比较理想的效果。
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