橡胶厂离心风机噪声分析和噪声污染治理措施
2018-12-10 19:32 静之源官方
离心风机是橡胶生产企业常用的辅助设备，主要用于通风与除尘装置中，如旋风除尘器及布袋除尘器等设备都需要利用离心风机对生产车间进行除尘处理，确保生产环境洁净，保护生产者身心健康。噪声污染是离心风机运行中存在的致命弱点。它是由多种不同频率声音的无规律的杂乱组合而成，离心风的噪声不仅妨碍生产中人们的通讯、语言等交流而影响生产的组织与管理，而且还严重损害人们的身心健康而降低工作效率等。因此，橡胶厂生产离心风机噪声的治理，对保护操作工人的身体健康及提高企业的经济效益等具有深远而重要的意义。
1、风机噪声分类及噪声机理
风机噪声就其主要声源产生机理而言，可分为旋转噪声和涡流噪声；就其频谱特性而言，可分为宽频噪声与离散噪声。
1．1离散噪声(旋转噪声)
它与叶轮的转速有关，特别在高速，低负荷情况下，这种噪声尤为突出。离散噪声是由于叶片周围不对称结构与叶片旋转所形成的周向不均流场相互作用而产生的，噪声主要体现以F几万面：
(1)来流引起的进气干扰的噪声。由于进风口前装有前导叶或金属网罩而产生的进气干涉噪声，在这种情况下，当工作轮旋转时，动叶周期性的承受前面静叶排出不均匀气流，则气流作用在动叶上的力也是周期性脉动而产生噪声。
(2)叶片在不光滑或不对称机壳中产生的旋转频率噪声。由于机壳内壁形成所必需的条件是旋转对称，否则气流流动状态将不再与轴线完全对称，也就是说周向的圆周速度不再是常数，所以气流便会产生旋流动。
(3)离心风机叶片出口蜗舌的存在或轴流风机后导叶的存在而产生的出口干涉噪声。在叶片出口处沿着工作轮圆周，由于存在尾迹，气流的速度和压力都不均匀，这种不均匀的气流作用在蜗壳上，形成了压力随时间的脉动。反过来它又影响叶轮中气流的流动，于是叶片上的气流也就具有随时间变化的脉动性质。
1.2宽频噪声(涡流噪声)
涡流噪声主要是由于气流流经叶片时产生紊流附面层及漩涡与漩涡分裂脱体，而引起叶片上压力脉动所造成的涡流噪声。产生的原因主要体现在以下几方面：
(1)气流流经叶片、前盘、后盘的内外表面，流经蜗壳内表面及局部表面，气流紊乱引起的压力脉动产生噪声。
(2)气流流经叶片前后盘的内外表面及蜗壳表面时，由于附面层发展到一定程度会产生涡流脱离，脱离涡流将造成较大的脉动。在低雷诺数下，周期性涡流的脱离将导致相应环量的改变，也使物体上的气流作用力产生变化。
(3)当具有一定紊流度的气流流向叶片时，叶片前缘各点冲角大小将取决于气流平均速度和瞬时扰动速度，在紊流情况下扰动速度是无规律的变化的，因而也使冲角发生无规律的变化，导致升力的无规律脉动而产生噪声。
2、风机噪声治理措施
2．1合理选择离心风机型号
(1)在选用风机之前，首先应确保工艺设计的准确性。要使设计工况点的风量、全压基本上与风网实际运行时的风量、全压相接近。如果设计时余量过大，在实际运行日寸就要关小风机蝶阀。这样做有3个缺陷：①导致风网阻力增加，造成全压与动力浪费；②因阻力增加而浪费掉的AP相应产生的噪声则不会消失，仍要产生出来；③关小风机蝶阀后，造成风机进气(或出气)状况恶化，将增大涡流噪声。
(2)工艺设计完成后，在风量和全压方面能满足生产需求的运行方案有很多，可供选择。这时，应选用在该工况点具有最高效率和最低噪声的风机，以确保运行噪声最低。
2．2优化离心风机结构
(1)增强叶栅的气动力载荷，降低圆周速度对于风机采用强前向叶片，且多叶片叶轮有利于增大叶栅的气动力载荷，在得到同样风量风压情况下，叶轮叶片外圆上圆周速度u可使风机噪声明显降低。
(2)合理的蜗舌间隙和蜗舌半径。增加风舌与叶轮之间的间隙，可降低基频和谐波。气流与叶片作相对运动时，叶片后缘的气流尾迹中，速度及压力均小于主流区，使叶栅后的气流速度与压力分布皆不均匀。这种不均匀的流谱在旋转，如果在动叶之后有静叶或风舌，则这种非稳定流动与静叶或风舌相互作用将产生噪声。距离愈近，噪声愈大。
(3)蜗舌倾斜。风机叶轮叶栅气流的周期性脉动速度所产生的周期性脉动气动力也使蜗舌相互作用产生旋转噪声，此噪声大小与脉动气动力的居U烈程度及蜗舌的迎风面积有关，把
蜗舌做成倾斜式，则同相位的脉动气动力的作用面积小了，辐射的噪声也就减小了，蜗舌的
倾斜角a可按tana=(t一2r)／b计算，其中，r为蜗舌半径，t为叶轮出口栅距，b为叶片宽度。
(4)叶轮入(出)口处加紊流化装置。在风机叶轮叶片的入口或出口处加紊流化装置(金属网)可以使叶片背面的层流附面层立即转换成紊流附面层，推迟叶片背面附面层的分离，甚至不分离，叶片后缘装上网，网后的气流速度与压力梯度能迅速变均匀，若网在涡区中则可将涡区大大缩小，这对减噪是有利的。
(5)叶轮上增设分流叶片(短叶片)。在风机中，对无分流叶片的叶轮，当叶片较少时，在叶片通道后半段易产生负速度区，容易导致气流分离，当叶片较多时又容易产生进口阻塞和气流分离。
(6)在动叶进出气边上设锯齿形结构。在动叶进出气边上设锯齿形结构可使叶片上气流层流附面层较早地转化为紊流，从而避免层流附面层中的不稳定波导致涡流分离，噪声降低。
(7)在蜗舌处设置声学共振器。当声波传到共振器时，小孔孔径和空腔中的气体在声波作用下来回运动，这运动的气体具有一定的质量，它抗拒由于声波作用而引起的运动，同时声波进人小孔孔径时，由于颈壁的摩擦和阻尼，使相当一部分声能因热耗而损失掉。另外，充满气体的空腔具有阻碍来自小孔的压力变化的特性，由于这些因素的共同作用，当气体通过共振器时，噪声得到降低。
(8)在蜗壳内设置挡流圈。中低离心风机的蜗壳宽度与叶轮出口宽度一般较大，气流自叶轮进人蜗壳的扩压变大，在叶轮前盘外侧与蜗壳间产生大尺度旋涡，使涡流噪声增大，效率降低,而蜗壳宽度又不宜过小，否则将增大蜗壳的张开度，使蜗壳出口端面长宽比过大，给后面的管路连接带来困难，同时也使摩擦损失增加。为了减涡流区，增加分风机进口集流器与叶轮入口边间的密封效果，可在蜗壳中加各种形式的挡流圈。
2．3离心风机消声
风机在高速旋转产生强烈的空气动力性噪声，为阻止声音外传播又允许气流通过，在风机气流通道上装上消声装置，使风机本身发生的噪声和管道中的空气动力噪声降低，定型常用的消声装置有：
(1)阻性消声器常用片式消声器、蜂窝式消声器、管式消声器、迷宫式消声器等；
(2)抗性消声器常用共振式消声器、扩张式消声器、混合式消声器、障板式消声器等；
(3)阻抗复合消声器常用扩张室一阻抗复合式消声器、共振腔一阻性复合式消声器、阻一抗一共复合式消声器。
2．4离心风机隔声
隔声是噪声控制工程中常用的技术措施，利用墙体各种板材及构件作为屏蔽物或利用维护结构，把噪声控制在一定范围之内，使噪声在空气中的传播受阻而不能顺利通过，从而达到降低噪声的目的，常用的方法有：
(1)单层密实均匀构件隔声。此类构件的隔声材料要求密实而厚重，如砖墙、钢筋混凝土、钢板、木板等，隔声性能与材料的刚性、阻尼面密度有关。
(2)双层结构隔声。两个单层结构中间夹有一定厚度的空气，或多孔材料的符合结构，一般可比同样质量的单层结构隔声量高5~10dB。
(3)隔声罩和隔声间。对于体积小的噪声源，直接用隔声结构罩起，可以获得显著的降噪效果，这就是隔声罩，有很多分散的噪声源时可考虑建立一个小空间，使之与噪声源隔离开来，这就是隔声间。
(4)隔声屏是放在噪声源和受声点之间的用隔声结构所制成的一种隔声装置。
2．5离心风机吸声
在墙面或顶栅上饰以吸声材料、吸声结构或在空间悬挂吸声板、吸声体，混合声就会被吸收掉，这种控制噪声的方法称做吸声降噪。
(1)吸声材料。在吸声降噪方法中吸声材料很重要，常用的有：①纤维材料。包括有机纤维、无机纤维和纤维制品；②颗粒材料。包括砌块和板材；③泡沫材料。包括泡沫橡胶、其他等三大类二十几种。
(2)共振吸声结构是利用共振原理作成的各种吸声结构，用于对低频声波的吸收，最常用结构分单个共振式(包括薄膜、薄板结构)和穿孔板吸声结构。
(3)微穿孔板吸声结构由板厚和孔径均在1mm以下、穿孔率为1％～3％的金属微穿孔板和空腔组成的复合结构。
3、离心风机治理总结
离心风机噪声的控制是橡胶生产企业面临的一个重要课题。它应从离心风机的设计和制造入手，需要优化和完善离心风机结构，采用先进的制造工艺与方法提高制作质量和精度，尽量减少空气动力噪声的产生。同时，安装和检验也是一个不可忽视的环节，必须对风机叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件应进行严格的静平和动平衡校正合格后，才能组装成台准予出厂等，以减少因风机振动而产生的机械噪声。由于离心风机的叶轮叶片极易产生磨损而形成噪声，所以，我们应通过对离心风机的噪声进行检测、分析和研究等工作后确定其噪声的主要来源及其传播途径，并采取有效的噪声治理措施，达到减弱或切断噪声的传播途径或消除噪声源的目的，确保最大限度减轻离心风机对周围环境的噪声污染，以提高橡胶企业的生产环境及促进橡胶生产企业的和谐和可持续发展。
杭州静之源为你提供专业的各种噪音治理技术方案，有效降低各类噪音，控制噪音符合国家标准，欢迎免费技术咨询，电话：0571-87756223 。
1、风机噪声分类及噪声机理
风机噪声就其主要声源产生机理而言，可分为旋转噪声和涡流噪声；就其频谱特性而言，可分为宽频噪声与离散噪声。
1．1离散噪声(旋转噪声)
它与叶轮的转速有关，特别在高速，低负荷情况下，这种噪声尤为突出。离散噪声是由于叶片周围不对称结构与叶片旋转所形成的周向不均流场相互作用而产生的，噪声主要体现以F几万面：
(1)来流引起的进气干扰的噪声。由于进风口前装有前导叶或金属网罩而产生的进气干涉噪声，在这种情况下，当工作轮旋转时，动叶周期性的承受前面静叶排出不均匀气流，则气流作用在动叶上的力也是周期性脉动而产生噪声。
(2)叶片在不光滑或不对称机壳中产生的旋转频率噪声。由于机壳内壁形成所必需的条件是旋转对称，否则气流流动状态将不再与轴线完全对称，也就是说周向的圆周速度不再是常数，所以气流便会产生旋流动。
(3)离心风机叶片出口蜗舌的存在或轴流风机后导叶的存在而产生的出口干涉噪声。在叶片出口处沿着工作轮圆周，由于存在尾迹，气流的速度和压力都不均匀，这种不均匀的气流作用在蜗壳上，形成了压力随时间的脉动。反过来它又影响叶轮中气流的流动，于是叶片上的气流也就具有随时间变化的脉动性质。
1.2宽频噪声(涡流噪声)
涡流噪声主要是由于气流流经叶片时产生紊流附面层及漩涡与漩涡分裂脱体，而引起叶片上压力脉动所造成的涡流噪声。产生的原因主要体现在以下几方面：
(1)气流流经叶片、前盘、后盘的内外表面，流经蜗壳内表面及局部表面，气流紊乱引起的压力脉动产生噪声。
(2)气流流经叶片前后盘的内外表面及蜗壳表面时，由于附面层发展到一定程度会产生涡流脱离，脱离涡流将造成较大的脉动。在低雷诺数下，周期性涡流的脱离将导致相应环量的改变，也使物体上的气流作用力产生变化。
(3)当具有一定紊流度的气流流向叶片时，叶片前缘各点冲角大小将取决于气流平均速度和瞬时扰动速度，在紊流情况下扰动速度是无规律的变化的，因而也使冲角发生无规律的变化，导致升力的无规律脉动而产生噪声。
2、风机噪声治理措施
2．1合理选择离心风机型号
(1)在选用风机之前，首先应确保工艺设计的准确性。要使设计工况点的风量、全压基本上与风网实际运行时的风量、全压相接近。如果设计时余量过大，在实际运行日寸就要关小风机蝶阀。这样做有3个缺陷：①导致风网阻力增加，造成全压与动力浪费；②因阻力增加而浪费掉的AP相应产生的噪声则不会消失，仍要产生出来；③关小风机蝶阀后，造成风机进气(或出气)状况恶化，将增大涡流噪声。
(2)工艺设计完成后，在风量和全压方面能满足生产需求的运行方案有很多，可供选择。这时，应选用在该工况点具有最高效率和最低噪声的风机，以确保运行噪声最低。
2．2优化离心风机结构
(1)增强叶栅的气动力载荷，降低圆周速度对于风机采用强前向叶片，且多叶片叶轮有利于增大叶栅的气动力载荷，在得到同样风量风压情况下，叶轮叶片外圆上圆周速度u可使风机噪声明显降低。
(2)合理的蜗舌间隙和蜗舌半径。增加风舌与叶轮之间的间隙，可降低基频和谐波。气流与叶片作相对运动时，叶片后缘的气流尾迹中，速度及压力均小于主流区，使叶栅后的气流速度与压力分布皆不均匀。这种不均匀的流谱在旋转，如果在动叶之后有静叶或风舌，则这种非稳定流动与静叶或风舌相互作用将产生噪声。距离愈近，噪声愈大。
(3)蜗舌倾斜。风机叶轮叶栅气流的周期性脉动速度所产生的周期性脉动气动力也使蜗舌相互作用产生旋转噪声，此噪声大小与脉动气动力的居U烈程度及蜗舌的迎风面积有关，把
蜗舌做成倾斜式，则同相位的脉动气动力的作用面积小了，辐射的噪声也就减小了，蜗舌的
倾斜角a可按tana=(t一2r)／b计算，其中，r为蜗舌半径，t为叶轮出口栅距，b为叶片宽度。
(4)叶轮入(出)口处加紊流化装置。在风机叶轮叶片的入口或出口处加紊流化装置(金属网)可以使叶片背面的层流附面层立即转换成紊流附面层，推迟叶片背面附面层的分离，甚至不分离，叶片后缘装上网，网后的气流速度与压力梯度能迅速变均匀，若网在涡区中则可将涡区大大缩小，这对减噪是有利的。
(5)叶轮上增设分流叶片(短叶片)。在风机中，对无分流叶片的叶轮，当叶片较少时，在叶片通道后半段易产生负速度区，容易导致气流分离，当叶片较多时又容易产生进口阻塞和气流分离。
(6)在动叶进出气边上设锯齿形结构。在动叶进出气边上设锯齿形结构可使叶片上气流层流附面层较早地转化为紊流，从而避免层流附面层中的不稳定波导致涡流分离，噪声降低。
(7)在蜗舌处设置声学共振器。当声波传到共振器时，小孔孔径和空腔中的气体在声波作用下来回运动，这运动的气体具有一定的质量，它抗拒由于声波作用而引起的运动，同时声波进人小孔孔径时，由于颈壁的摩擦和阻尼，使相当一部分声能因热耗而损失掉。另外，充满气体的空腔具有阻碍来自小孔的压力变化的特性，由于这些因素的共同作用，当气体通过共振器时，噪声得到降低。
(8)在蜗壳内设置挡流圈。中低离心风机的蜗壳宽度与叶轮出口宽度一般较大，气流自叶轮进人蜗壳的扩压变大，在叶轮前盘外侧与蜗壳间产生大尺度旋涡，使涡流噪声增大，效率降低,而蜗壳宽度又不宜过小，否则将增大蜗壳的张开度，使蜗壳出口端面长宽比过大，给后面的管路连接带来困难，同时也使摩擦损失增加。为了减涡流区，增加分风机进口集流器与叶轮入口边间的密封效果，可在蜗壳中加各种形式的挡流圈。
2．3离心风机消声
风机在高速旋转产生强烈的空气动力性噪声，为阻止声音外传播又允许气流通过，在风机气流通道上装上消声装置，使风机本身发生的噪声和管道中的空气动力噪声降低，定型常用的消声装置有：
(1)阻性消声器常用片式消声器、蜂窝式消声器、管式消声器、迷宫式消声器等；
(2)抗性消声器常用共振式消声器、扩张式消声器、混合式消声器、障板式消声器等；
(3)阻抗复合消声器常用扩张室一阻抗复合式消声器、共振腔一阻性复合式消声器、阻一抗一共复合式消声器。
2．4离心风机隔声
隔声是噪声控制工程中常用的技术措施，利用墙体各种板材及构件作为屏蔽物或利用维护结构，把噪声控制在一定范围之内，使噪声在空气中的传播受阻而不能顺利通过，从而达到降低噪声的目的，常用的方法有：
(1)单层密实均匀构件隔声。此类构件的隔声材料要求密实而厚重，如砖墙、钢筋混凝土、钢板、木板等，隔声性能与材料的刚性、阻尼面密度有关。
(2)双层结构隔声。两个单层结构中间夹有一定厚度的空气，或多孔材料的符合结构，一般可比同样质量的单层结构隔声量高5~10dB。
(3)隔声罩和隔声间。对于体积小的噪声源，直接用隔声结构罩起，可以获得显著的降噪效果，这就是隔声罩，有很多分散的噪声源时可考虑建立一个小空间，使之与噪声源隔离开来，这就是隔声间。
(4)隔声屏是放在噪声源和受声点之间的用隔声结构所制成的一种隔声装置。
2．5离心风机吸声
在墙面或顶栅上饰以吸声材料、吸声结构或在空间悬挂吸声板、吸声体，混合声就会被吸收掉，这种控制噪声的方法称做吸声降噪。
(1)吸声材料。在吸声降噪方法中吸声材料很重要，常用的有：①纤维材料。包括有机纤维、无机纤维和纤维制品；②颗粒材料。包括砌块和板材；③泡沫材料。包括泡沫橡胶、其他等三大类二十几种。
(2)共振吸声结构是利用共振原理作成的各种吸声结构，用于对低频声波的吸收，最常用结构分单个共振式(包括薄膜、薄板结构)和穿孔板吸声结构。
(3)微穿孔板吸声结构由板厚和孔径均在1mm以下、穿孔率为1％～3％的金属微穿孔板和空腔组成的复合结构。
3、离心风机治理总结
离心风机噪声的控制是橡胶生产企业面临的一个重要课题。它应从离心风机的设计和制造入手，需要优化和完善离心风机结构，采用先进的制造工艺与方法提高制作质量和精度，尽量减少空气动力噪声的产生。同时，安装和检验也是一个不可忽视的环节，必须对风机叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件应进行严格的静平和动平衡校正合格后，才能组装成台准予出厂等，以减少因风机振动而产生的机械噪声。由于离心风机的叶轮叶片极易产生磨损而形成噪声，所以，我们应通过对离心风机的噪声进行检测、分析和研究等工作后确定其噪声的主要来源及其传播途径，并采取有效的噪声治理措施，达到减弱或切断噪声的传播途径或消除噪声源的目的，确保最大限度减轻离心风机对周围环境的噪声污染，以提高橡胶企业的生产环境及促进橡胶生产企业的和谐和可持续发展。
杭州静之源为你提供专业的各种噪音治理技术方案，有效降低各类噪音，控制噪音符合国家标准，欢迎免费技术咨询，电话：0571-87756223 。
