空压机噪声控制
空气压缩机是厂、矿广泛采用的动力机械设备,它可以提供压力波动不大的稳定气流具有转动平稳、效率高的特点。但空压机运转的噪声较大,一般在 90~110dB,而且呈低频特性,它严重危害周围环境,尤其在夜晚影响范围达数百米。因此,如何控制空压机噪声是工业噪声控制中常遇到的问题。
1、空气机噪声源分析
空压机按其工作原理可分为容积式和叶片式两类。容积式压缩机又分往复式 (亦称活塞式)和回转式,一般使用最为广泛的是活塞式压缩机。空压机是个综合性噪声源。它的噪声主要由进、出气口辐射的空气动力性噪声、机械运动部件产生的机械性噪声和驱动电机噪声等部分组成。
(1)进气与排气噪声
空压机的进气噪声是由于气流在进气管内的压力脉动而形成的。进气噪声的基频与进气管里的气体脉动频率相同,它们与空压机的转速有关。
空压机的转数较低,往复式转数为480~900r/min,因此,进气噪声频谱呈典型的低频特性,它的谐波频率也不高。图1为20m3/min空压机进气噪声频谱图。从图中看出,整个频谱呈低频特性,峰值频率大部分集中在63Hz、125Hz、250Hz,它与由上式计算的基频及谐频大致相符。
图1 20m3/min 空压机进气声频谐
空压机的排气噪声是由于气流在排气管内产生压力脉动所致。由于排气管端与储气罐相连,因此,排气嗓声是通过排气管壁和储气罐向外辐射的。排气噪声较进气噪声弱,所以,空压机的空气动力性噪声一般以进气噪声为主。
(2)机械性噪声
空压机的机械性噪声,一般包括构件的撞击、摩擦、活塞的振动、阀门的冲击噪声等,在机器的设计、选材、加工工艺、平衡诸多方面就应加以考虑,也可采取被动的噪声控制措施,如阻尼减振、隔声等。
(3)电磁噪声
空压机的电磁噪声是由电动机产生的。电磁噪声与空气动力性噪声和机械性噪声相比是较弱的。但对于一些空压机由柴油机驱动时,则柴油机就成为主要噪声源,柴油机噪声呈低、中频特性。试验表明,同一种空压机,若由电机驱动改成柴油机驱动,其噪声要高出 10dB(A) 以上。
综上所述,空压机的噪声中进、排气空气动力性噪声最强,其次为机械性噪声和电磁噪声。
2、空压机噪声的控制方法
(1)进气口安装消声器
如前所述,在整个空压机组中,进气口辐射的空气动力性噪声为最强。在进气口安装消声器是解决这一噪声的最有效手段。一般可将进气口引到车间外部,然后加装消声器。因进气噪声基低频特性,所以,一般加装阻抗复合式消声器,如设计带插入管的多节扩张室与微穿孔板复合式消声器。图 2 为二节不同长度的扩张室与一节微穿孔板组成的复合消声器,用于进气口消声。它的消声原理为:当气流通过消声器的插入管进入扩张室,由于体积膨胀,起到缓冲器的作用,从而使气体脉动压力降低、强度减弱,达到其降噪的目的;微穿孔板的设置是使消声器在较宽的频带上消声,以提高其消声效果。
图2 进气口的消声器
近年来,有一种称为文氏管的消声器,如图3 所示。它安装在空压机的进气口,消声效果比一般消声器要好。文氏管消声器与普通扩张室消声器基本相同,只是把插入管改成渐缩和渐扩的形式的文氏管。这种消声器对低频嗓声的消声效果更佳。在文氏管消声器一端加了双层微穿孔板吸声结构(或衬贴吸声材料),会使消声频带更宽。
图4 排气管节流孔板
(4) 储气罐的噪声控制
空压机不断地将压缩气体输送到储气罐内,罐内压缩空气在气流脉动的作用下,产生邀发振动,从而伴随强烈的噪声,同时激励壳体振动辐射噪声。这种噪声,除采取隔声方法外,也可在储气罐内悬挂吸声体,利用吸声体的吸声作用,阻碍罐内驻波形成,从而达到吸声降噪的目的。
(5) 空压机站噪声的综合控制
许多工矿企业里,通常有多台压缩机供生产的需要,因而建有压缩机站。压缩机的噪声很大,如果对每一台空压机的进气口都安装消声器,不仅工作量大,而且投资也难以接受。因而,对于一些已建的空压机站,要根据具体情况,在站内采取吸声、隔声、建隔声间等降嗓措施。
隔声间是在空压机房内建造相对安静的小房子,以供操作者休息用。这个休息室的门窗均做声学处理。实践证实,空压机站内建造的隔声间,可以将噪声控制在 60dB(A) 以下。
另外,在站内进行吸声处理,如顶棚和墙壁悬挂吸声体,也可使站内噪声降低5~8dB(A)。
上述的噪声控制措施,一般是在已建的空压机站实施的。从噪声控制的效果及投资来看,如空压机站在工艺设计、土建施工时综合考虑噪声控制措施,就能投资少并获得令人满意的降噪效果。