1,引言
由于罗茨鼓风机周期性地吸、排气以及瞬时等容压缩而形成的气流速度与压力脉动,从而产生了很大的气体动力噪声和振动幅射噪声,给生产和安全都带来不利影响。针对罗茨鼓风机的噪声特性,采用先进的噪声控制技术和降噪设计,有效地降低罗茨鼓风机及其管道系统的噪声污染,满足人们日益增强的健康要求。
2,罗茨鼓风机的噪声特性
罗茨鼓风机实际上是一种容积式气体增压与输送机械,运转时产生噪声的原因主要有:
2 . 1 ,气体在管道输送过程中由于管道横截面积变化所引起的气流脉动噪声。
2 . 2 ,风机叶轮在转动过程中由于容积空间变化将产生压力脉动,从而引起流量脉动噪声。
2 . 3 ,进气口面积突变所导致的高低压气体撞击所引起的气流脉动噪声。
2 . 4 ,高速气体与叶轮和壳体的接触噪声。
2 . 5 ,齿轮啮合过程中由于齿型误差所引起的振动噪声。
2 . 6 ,因轴承制造精度差所引起的噪声。
2 . 7 ,叶轮由于受力不均引起的轴承振动噪声。
2 . 8 ,叶轮啮合过程由于转子制造误差所引起的撞击噪声。
其中,以气流噪声强度最高,危害最大。
气流噪声按产生机理分析,主要有两种形式:一种是风机叶片负荷和厚度引起的旋转噪声;另一种是风机叶片附面层分离、旋涡发放、紊
流脉动等引起的涡流噪声。旋转噪声是由于风机叶片工作于非粘性的势流中产生的,其频谱常呈低中频性,伴有一组离散的频率尖峰;而
涡流噪声则取决于风机叶轮的形状以及气流相对于机体的流速及流体粘性,产生连续频谱的高频噪声。频率越高,噪声指向性越强。不同的风机参数,有着不同的频谱。风机噪声频谱特性:< 5 0 0 H z 为低频噪声,5 0 0 ~1000Hz 为中频噪声,>1000Hz 为高频噪声。罗
茨鼓风机有复杂而连续的频谱成份。首先在很宽的频率范围内均有较高的噪声,其中以低中频为主要成份,且尽管风机型号不同,其噪声频谱特性都基本相似。其次当静压较低即负载较小时,峰值频率常在1 2 5 H z 左右,当升压至额定静压条件下运转时,在中频500Hz 上,还会出现新的噪声峰值。说明随着罗茨鼓风机工作压力的提高,中高频噪声将会出现明显的增大。
罗茨鼓风机的噪声强度及频谱特性既与风机的工作静压大小有关,又与风机的流量、转速有关。如随着流量的增大,噪声也相应升高,其中中高频噪声的增大尤为显著。
3,噪声控制技术
根据使用现场的实际情况,应用频谱分析明确风机噪声源的部位,这不仅使风机噪声测量和调查能够做到有的放矢,而且为噪声控制设备和治理工程的设计提供了科学的依据。经过长期的从设计到实践的反复论证,证明以下技术对控制罗茨鼓风机噪声污染是十分有效的。
3.1,降低风机空气动力噪声方法
3.1.1,合理选择风机形式:同一系列的风机风量、风压大者,噪声也大。因此,选择机号时,余量过大不仅浪费电能,而且还增大噪声,风机的性能必须与管网及运行制度相匹配方能得到最低的噪声。对同一型号风机,在性能允许条件下,应尽量选用低转速运行的风机,当达到
一定流量尽量减少转速,以降低噪声。
3.1.2,合理地设计管路:管路阻力要小,风机入口不宜处于急变流场,若系统中有多个管件,如弯头、支管等,则它们之间的距离应拉开5~10 倍管径。采用合理的调节方式,并使风机入口均匀进气,都会使噪声下降。另外,应防止机壳与管道的振动过大而辐射过大的噪声。用加强肋板和阻尼涂层使薄板的固有频率提高。圆形管道的振动以及振动产生的噪声辐射量较矩形管道为小,要尽量采用圆形管道。
3.1.3,吸声材料的分类与应用
一般多采用125、250、500、1000、2000、4 0 0 0 H z 六个频率的吸声系数,其算术平均值α>0.2 时的材料才能作吸声材料。多孔材料主要吸收中、高频;板状和膜状材料主要吸收低频。在吸声频率上有明显的峰,穿孔板吸声结构则兼有上述两类的吸声特性,即在转变的频率范围内有相当的吸收。
3.2,消声器种类与选取原则
消声器仅对进排气噪声有明显的效果。风机进、排气管路常用的配套系列消声器有:阻性消声器(中高频效果好)、抗性消声器(中低频
效果好)、微穿孔板消声器(较好的低中频宽带消声)、阻抗复变消声器(消声值高,频带宽)及组合型专用消声器。根据风机的噪声级大小、频谱特性及使用流量,由具体的工艺条件决定消声器的设置。选取的原则是在上、下限截止频率(4 0 0 0 H z ~250Hz)之间,合理选用消声值高,节省费用的消声器。
3.3,控制噪声波的方法
3.3.1,隔声与吸声处理
为了隔绝鼓风机的基础振动,减弱固体声的传递,可在鼓风机下安装减振器,或在设计专门的隔振基础。采用全封闭的风机隔声间,在隔声间内墙面和平顶表面衬上6 0 m m 厚的微孔泡沫塑料;风道与墙壁间隙充填毛毡,以吸收罗茨鼓风机辐射的噪声。采用自扇通风冷却、负压吸风冷却、空气循环通风冷却、外加机械通风冷却等措施,有效地解决隔声间内的通风散热问题。一般可降低噪声8 ~12dB(A)。设置双层6 m m厚的密封玻璃窗直接观察风机运转情况。选用能实时显示风压、温度、电动机电流等工作状况和具启动、停止、故障报警等功能的远距离机电一体化智能自动控制系统,实现人机分离。
3.3.2,输气管道的阻尼和隔声处理
罗茨鼓风机进气或排气管道的阻尼与隔声处理,也是降低风机噪声的一个重要环节。输气管道采取阻尼措施,先用沥青、毛毡等阻尼材料紧敷于管壁外,以阻尼管壁振动,降低噪声辐射。然后用玻璃棉等材料做一层吸声层,再用钢丝网水泥做2 c m 左右的刷层,可降低管壁噪声15~20dB(A)。必要时设置消声弯头为双层壁结构,内壁按设计距离钻直径1 m m 孔多个,内外壁间距为1 0 0 m m ,其间充填细玻璃棉以吸收由风速而产生的噪声,从而降低排风系统噪声。