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1、离心风机噪声的产生机理及控制途径当前位置：中国制冷网 技术交流 正文时间：2009-06-17来源：中国制冷网点击次数：783次【摘要】分析了离心通风机噪声产生的机理。介绍了几种降噪措施。实际应用中取得良好效果。【关键词】离心通风机噪声控制Abstract： The mechanism of noise generation of fan for fan is analyzed. A few measures of noise reducing is introduced. Good result is obtained in practical use.Key words ：:Fan Noi
2、se Control 引言 风机是一种量大面广的通用机械设备，几乎所有的行业都有使用。而在风机使用的过程中，噪音的存在能对生产、环境等产生很大的影响，随着工业发展对风机性能要求的提高，风机设计和制造技术也不断提高，人们对风机降噪的问题也提上了日程。目前采用的能有效降低风机噪音的方法有很多，但均不完善。例如：8-09、9-12前倾风机、G/Y4-73、4-68机翼型后倾风机、6-39、5-48单板弧后倾风机等,在没有特殊处理或无隔声装置的情况下,在距风机出风口处1m左右测得的噪声一般可达90110dB(A),有些高压、大流量的离心风机,如：9-19、9-26噪声甚至达120130dB(A)。根据
3、国际标准化组织(ISO)建议:在工业厂区内,噪声要求不超过85dB(A); 在公共建筑、饭店、宾馆、精密仪器仪表等领地,噪声要求不超过75dB(A)。根据人们对噪声所能承受的程度,距离风机最近的住宅区,白天要求噪声不超过5060dB(A),晚上要求噪声不超过4045dB(A) 。 因此,对于当今较为普及离心通风机噪声的产生要进行深入研究,识别噪声源,从而实现噪声的有效控制是有意义的。 一、离心风机噪声产生1.1通风机的机械噪声风机在经过一段时间的运转后,会产生多种机械噪声。(1) 叶轮磨损不均匀或因风压导致零件的变形,使整个转子不平衡而产生的噪声。(2) 轴承在运行后由于磨损,与轴相互产生的噪
4、声。(3) 由于安装不良或各零件联接松动而产生的噪声。(4) 叶轮高速旋转产生振动,导致机体某一部分共振而产生的噪声。1.2 电机噪声 在整个通风系统中,电机是其中一个重要组成部分,但一般风机的生产厂家采用的电机均由电机生产厂家提供,风机生产厂家一般不作电机内部处理,但电机的噪声种类繁多,本文简述如下：(1) 轴承本身精度不够而产生的轴承噪声;(2) 径向交变的电磁力激发的电磁噪声;(3) 换向器整流子碳刷摩擦导电环而产生的摩擦噪声;(4) 整流子的打击噪声;(5) 由于某些部件振动使自己的固有频率与激励频率产生共振 , 形成很强的窄带噪声;(6) 转子不平衡或电磁力轴向分量产生的轴向串动声;
5、(7) 电机冷却风扇产生的空气动力噪声。 1.3离心风机的气动噪声气动噪声包括旋转噪声和涡流噪声(1)旋转噪声产生旋转噪声又称叶片噪声,或称离散频率噪声，属于偶极子声源，旋转噪声的频率为,f = inz / 60 (1)式中n 每分钟的转速 z 叶片数i 谐波序号,i = 1，2，3，i=1为基频 由式(1)可以看出,若将叶片数增加1倍而转速保持不变时,由于基频增加1倍,原来的奇次谐波成分被取消,假定各谐波成分的强度近似相同,理论上旋转噪声的强度将降低一半。即使压力脉冲不很尖税,叶片数的增多对降低噪声也是有利的。 旋转噪声的声压与风机的功率成正比,而与叶轮的半径成反比。所以,当功率与叶片尖端的
6、圆周速度给定时,从降低噪声的角度应尽量使叶轮半径大一些。叶片尖端的圆周速度对旋转噪声的声压非常敏感,随圆周速度的提高 ,旋转噪声的声功率迅速地增加。(2) 涡旋噪声产生 涡旋噪声又称涡流噪声,或称紊流噪声。是由于紊流边界层及其脱离引起气流压力脉动造成的，边界层脱离和紊流脉动弹性较大，故漩涡噪声具有很宽的频率范围，也称宽频噪声。涡旋噪声的频率为 式中 斯特劳哈尔( St rouhal)系数, =0. 14 0. 2 , 一般取0.185 w 气流与叶片的相对速度L 叶片正表面的宽度在垂直于速度平面上的投影i 频率谐波序号 由式(2)可知,涡旋噪声的频率取决于叶片与气体的相对速度,而旋转叶片的圆周
7、速度则随着与圆心的距离而变化。从圆心到圆周,速度连续变化。叶片旋转所产生的涡旋噪声就具有连续的噪声频谱,频带宽度也将随雷诺数的提高而缓慢地增大。从声源特性上说,涡旋噪声属偶极子源,声功率与偶极子源振速幅值v m的平方成正比,与波数k的4次方成正比,因此,涡旋噪声的声功率按流速v的6次方规律变化。实际各种系列离心风机,旋转噪声与涡旋噪声总是同时存在。若叶片尖端的圆周速度相应的马赫数小于0.4,涡旋噪声则占主导地位 , 若叶片尖端的圆周速度相应的马赫数大于 0.4,旋转噪声则占主导地位。 二、离心风机噪声的控制途径 2.1 机械噪声的控制 在正常运行的风机系统中,机械噪声相对于气体动力噪声和电机噪
8、声来说,相对较小,在混合噪声中,机械噪声可以忽略不计。2.2 电机噪声的控制 在设计制造或选用电机时要侧重考虑降低电机噪声;在使用电机时则要侧重考虑控制电机噪声。(1)叶片声和笛声的控制叶片不平衡或叶片与导风圈的间隙太小,只需校正或调整即可;若叶片与风道沟共振产生笛声,须改变叶片数,叶片最好采用质数片。(2)适当减小风扇直径,合理选择风扇尺寸参数,可降低风扇涡流噪声。(3)电磁噪声在低频段与电机刚度有关,高频段与槽配合有关。若出现电网频率的低频电磁声,说明电机定子有偏心、气隙不均匀,应返修改进;若负载出现两倍滑差频率的噪声,说明转子有缺陷,应更新或返修。(4)采用消声隔声措施以消声为主的常用于
9、小型电机,以隔声为主的常用于大型电机。一要注意电机的散热,二要注意消声罩的隔振与减振。2.3 风机噪声的控制(1) 机壳处的噪声控制1微穿孔板吸声结构，夹层中间不加填料，内壁穿孔率为1%3%,板厚微0.8mm，孔径为0.8mm。可用一个夹层或两个夹层。层与层之间的间隙为50100mm。用这种方法试验后的结果是风机的性能基本上没有变化，而噪音却有大幅度的降低。 2可以将衬垫贴附在整个机壳的外侧,其降噪的效果也较为明显。(2) 进、出风口处的噪声控制 经测试,离心风机在进风口与出风口,其噪声最大。一般的方法是利用声的阻抗失配原理,在进风口前和出风口后安装吸声式消声装置来减低风机噪声。如：图一(3)
10、 蜗舌结构的改进 由于存在着叶片尾迹,在叶轮出口处的切向速度分布曲线呈现明显的最大值和最小值。蜗舌尖端半径的大小及蜗舌与叶轮外径的间距大小对出风口处的噪声影响较大。一种方法是在风舌的内侧固定一层穿孔板,内衬一种超细玻璃棉作为吸声材料,其结构与前面的机壳衬层相似。另一种方法是改变蜗舌的边缘。一般风机蜗舌的边缘是平行于主轴,让叶轮流出的周向不均匀的气流同时作用在蜗舌上,使蜗舌受到很大的脉冲力而向外辐射较强的噪声。现改用如图6所示的蜗舌板,蜗舌边缘线与主轴倾斜,其倾斜的程度根据叶片的气动模型计算出叶片出风口处风速的切线方向,让两个叶片出来的气流同时作用在蜗舌上。如：在 THF 系列风机中,蜗舌边缘与
11、主轴的倾斜角为18,使作用在蜗舌上的脉冲气流相互错开,减少蜗舌上的脉冲力,有效降低风机的旋转噪声。(4)叶轮气体流道的改进 在THF系列风机叶轮的设计中,叶轮的进口速度和叶轮中的减速程度,是特别值得关注的问题。降低叶轮中的进口速度和增大叶轮中的减速程度,可使叶轮中的流速减小,减少流动损失,提高叶轮的流动效率,还可以有效地降低噪声。 采用后掠式扭曲叶片,叶片在出风口处适度前倾,在进风部位后掠,可以避免流道的急剧扩张,防止气流严重分离,让叶片背面产生的紊流附面层和分界层所形成的涡旋胚以最快的速度解体,从而提高了气流在叶道中的流动效率 ,也减少了涡旋所产生的噪声。经同型号风机性能测试比较,THF 系
12、列风机的效率提高了3%5%,噪声同时下降810dB(A),尤其在大风量区,效率高,噪声低,其气动性能在国内外同类型风机中趋于领先地位。三、结束语 风机系统产生的是一个非常复杂的噪声源,要通过对噪声的测量、分析、诊断技术等来确定主要噪声源,依据轻重缓急的原则,采取几项合理的治理措施 , 才会有良好的效果。 参考文献： 商景泰. 通用风机实用技术手册。北京：机械工业出版社，2005.4。马大猷，等.噪声控制学。北京：科学出版社.1987.15-18.方丹群，等。噪声控制。北京：北京出版社，1986.赵松令. 噪声的降低与隔离（下册）.上海：同济大学出版社，1989.离心风机噪声污染分析与控制方法-
13、中国水泥技术网2009-6-15作者: 王艳，洪开军 离心风机是水泥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。噪声污染是离心风机运行中存在的致命弱点，研究和探讨水泥生产中离心风机噪声的产生原因、危险性及其控制途径，对保证操作工人的身体健康及提高企业的经济效益等具有重要意义。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。11离散噪声(旋转噪声) 它与叶轮的转速有关，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
14、产生的噪声，主要体现在以下几方面：(1)来流引起的进气干扰的噪声，这是因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，动叶周期性地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)因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
15、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问变化的脉动性质。 这种叶片通过频率f1称为基频。即f1=nZ60 (1)式中：f1基频，Hz n叶片转数，rmin Z叶片数 同时，由于这种脉动波形不会是单纯的正弦曲线，所以根据级数展开，它还有其他的高次谐音fi，表达式为fi=nZi60(i=1，2，3，)，因此旋转噪声具有离散频谱特性，其基频为叶片通过频率，还有它的高次谐音。显然，从旋转噪声的强度看，基频最强，其次是二次谐波、三次谐波，总的趋势是逐渐减弱的。12 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，引起叶片上压力脉动而造成的。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，气流紊乱引起压力脉动而产生噪声。(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
