风机噪声控制
风机噪声中最强的是空气动力性噪声,其次是机械噪声和电磁噪声。根据风机噪声的大小、现场条件、噪声控制的要求,可选择的噪声控制措施主要有:安装消声器、加装隔声罩、吸声、隔声、减振及隔振等。
1、风机噪声
风机噪声主要是空气动力性噪声,它包括旋转噪声、涡流噪声和共振噪声。
(1) 旋转噪声
又称叶片噪声,是由于叶片转动时周期性地打击空气质点,引起空气的压力脉动,从而产生噪声。其压力大小与转速和叶片数有关,当提高转速时,噪声明显增加。
旋转着的叶片,与静止的支架等构件之间产生的相对运动,也会引起空气脉动,从而引发噪声,若叶片数与支架数相同,则将可能发生同期扰动,使压力波动叠加,噪声提高。为了避免这一现象,可采用支架数与叶片数不等或不等节距布置的办法。
动叶片与固定支架间的距离对旋转噪声的声功率也有直接影响。叶片顶部与风简壳体之间的距离,就单个叶片而言,是在周期性地变化,就多个叶片而言,间距不可能完全一致。因此,在此间隙中气流脉动有周期性的,也有无规则的,故引起的噪声大小与塔体制造质量以及叶片安装精度密切相关。
(2) 涡流噪声
又称湍流噪声,是由于叶片转动时其周围气流因边界分离而产生涡流。在叶片的背侧最易形成涡流,产生气流呼啸声,为了减少这种噪声,故要求叶片有恰当的宽度和流线型形状。
涡流噪声的频率取决于叶片与气流间的相对速度,叶轮旋转时叶片各处的圆周速度是随着轴心距离而变化的,从叶根到叶顶气流的相对速度也是连续变化的,故涡流噪声明显呈连续频谱的特性,其峰值频率为/=0.2i/b,式中, 为相对速度;6为叶片表面宽度;i为谐波序号。
(3)共振噪声
由旋转噪声和涡流噪声引起。
2、风机进、出口安装消声器
控制风机的空气动力性噪声的最有效措施是在风机进、出气口安装消声器。风机安装消声器一般有这几种情况:当向需要控制强噪声的区域送风时,可仅在风机出口管道上安装消声器,当对送风区域无噪声要求、抽风区域有要求时,可仅在风机进口管道上安装消声器;当进、出气口区域均有噪声要求时,则应在进、出气口管道上都要装消声器。
3、风机安装隔声罩
风机噪声不但沿管道气流传播,而且能透过机壳和管道向外辐射噪声。同时,机组的机械噪声和电磁噪声也向外传播,污染周围环境。当环境噪声标准要求较高时,仅用消声器不能有效地控制噪声,必须综合考虑噪声控制措施,其中最有效的措施是设计安装机组隔声罩。
机组安装隔声罩,大多采用密闭式,这种隔声覃隔声效果好。但采用密闭式隔声罩,就带来机组的散热问题,这时散热问题就成为隔声罩设计的关键。目前,一般都采用隔声罩内通风玲却的办法,它的冷却方式有下列几种。
(1)自然通风冷却法
该方法是在隔声罩下部开进风口、上部开出风口,并在进、出风口都设计安装消声器。当隔声罩外部的冷空气经消声的进风口进人罩内后,被机组的热量加热为热空气,气体的热压促使热空气从罩顶部出风口排出,此时,冷空气从进风口不断地补充,从而使机组降温冷却,达到做热的目的。为使冷却效果更好,可使进风口正对电机风扇安装,利用该风扇搅动气流,首先冷却电机,直至机组全部被冷却,从上部出风口排出。这种自然通风冷却法(亦称自扇冷却法)适宜于机组发热量不大、工作气温不高的场合。该方法结构简单、不增加专用通风机械设备。但是,电动机的自带风扇风压有限,所以,消声器进风口(进风消声器) 的有效通风截面必须设计得足够大,才能满足所需的风量。
图1 自然通风冷却
(2)强制通风冷却法
对于电机和风机转数很高的机组,在单位时间内散发热量较多,工作媒质气温很高,如仍采用上述的自然通风冷却法,很难解决机组的散热问题,这就必须采用强制通风的办法,控制机组的升温。常用的方法有附加通风机冷却法、罩内负压吸风冷却法和罩内空气循环冷却法,它们适用于不同场合。
a.附加通风机冷却法,如图2所示,附加通风机冷却法特别适用于输送高温工作媒质的系统。该方法的主要特点是在原有机组隔声罩内附加了一套通风冷却系统。该系统由进风消声器、进风风机及出风消声器组成。进风口安装的风机常为轴流风机(风量大);为增加罩内空气量并呈紊流状态,增加散热量,风机必须装在进风口侧。
图 2 附加通风机冷却法
b.罩内负压吸风冷却法。如图3 所示,罩内负压吸风冷却法适用于鼓风场合。其特点是在隔声罩上设计进风口消声器,利用风机吸气在罩内形成负压,将罩外的空气吸入罩内,达到散热冷却的目的。为了取得良好冷却效果,隔声罩的设计应注意使通过进风口消声器进人罩内的空气正对主要发热部位的电动机。当风机工作时,罩内立即形成负压,罩外的空气被吸入,吸入空气首先途经电机等发热部件,将热量带走,然后通过风机进风口排走。这种负压吸风冷却法散热效果好,并且仅在隔声罩上设计一个进风口,对降低噪声也有利。但是,气流不是直接进入风机的入口,若隔声罩进风口消声器有效通流面积偏小时,则系统阻力损失较大,可能影响系统正常工作,同时引起气流再生噪声加大。在采用负压吸气冷却方法前,要考虑原系统的压力余量。
图3 罩内负压吸风冷却法
c.罩内空气循环冷却法。如图 4 所示,罩内空气循环冷却法的主要特点为:在隔声罩内的风机进、出风管段上,分别安装一段支管或开一个风口,并在其上各设一个调节阀门。当风机工作时,若两个阀门都开启时,则入口一侧的阀门开口处产生负压,风机出口一侧阀门处呈正压,这样,利用风机本身的压力,在隔声罩内形成一个循环系统。该气流可将机组热量带走排到罩外。采用这种冷却方式的优点是:隔声罩是全封闭的,不需要单设通风口,结构简单,可获得较高的降噪量。它的不足之处是,在风机进、出口很近的管段上设支管、风口及阀门会使主管道气流出现很强的紊流漩涡,造成系统阻力损失较大,加大风机的气流噪声。因此在条件允许时,可尽量采用。这种方法不适用于输送热气流的场合。
图4 罩内空气循环冷却法
4、风机综合降噪措施
风机噪声除空气动力性噪声外,还有机械噪声、电磁噪声、管道辐射噪声等,要使机组噪声不污染周围环境,必须对风机噪声进行综合治理。
制订风机噪声综合治理措施,要结合现场实际情况,最好在风机选型、安装风机以前,就要考虑噪声控制问题。这样,可以降低降噪的经济成本,施工方便,并取得良好的噪声控制效果。
一般风机应远离办公楼和需安静的区域;选用风机时,要选择高效低噪声风机;工作转时,工况位于或接近最佳效率工况点;在通风系统设计时,应尽量减少管路长度,适当降低管道风速,不留太多的风机压力余地,选用低转速风机,少设弯接头及阀门等;风机进、出口与管道连接处,应安装柔性接管;如机组通过基础传递强烈的振动,可考虑弹性基础隔振,对于管道或机壳振动强烈,可采用加涂阻尼材料减振。对于多台机组工作,如每台都采用隔声置,投资大,对维修及运行都产生不利影响。若将机房建造成隔声间,即把机组 (一台或几台) 封闭在隔声间内,建造隔声间,投资少,降噪效果好。同时,也应考虑其他隔振和机壳、管道的阻尼减振,包裹涂贴阻尼材料及吸声材料等。这样,会取得更好的降噪效果。
5、风机噪声控制实例
某污水处理厂罗茨鼓风机,该风机风量为 80m3/h,风压为 3500mm 水柱,工作时辐出强烈的噪声。根据测试分析知道,鼓风机的进、排气口噪声最强,同时,鼓风机的机壳、电动机及放风阀的噪声也需采取控制措施。为此,如图 5 所示,采取了隔声、消声、阳尼减振等综合控制措施。
图5 罗茨鼓风机噪声的综合控制措施
为了隔绝机组的辐射噪声,将鼓风机放在地坑里,上面用厚钢板或混凝土板封盖起来,为了使机组通风散热,在钢板上开有两个装有吸声衬里的通风管道。鼓风机的进气管道由地下引到地面室外,在进口处装有消声器,排气管道由另一侧引到地面,装上消声器后风管相接,这两个消声器均为阻抗复合式。在送风管道上还设有放风消声器。另外在进、排气管道上涂阻尼层,如涂贴两层沥青加两层油毡,减低管道振动,降低管壁辐射噪声。
采取上述综合治理后,距进气口 2m 处的噪声,由 114dB 降至 82dB;鼓风机房内的噪声,由 107dB,降至 84dB;距冲天炉 4m 处,噪声由 101dB 降至 83dB;在距风机房 10m处的更衣室内,噪声由 92dB 降至 73dB。