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离心风机噪声产生机理及其降噪策略
摘要:离心风机是在各个行业领域里都应用极广的通用机械设备之一,在其应用过程中噪声问题给生产和环境等都带来了许多不利影响。因此,离心风机降噪问题是一项值得研究的课题。本文在对离心风机噪声产生机理分析的基础上,提出了相应的降噪策略。
关键词:离心风机噪声产生机理降噪策略
按照国际标准化组织(ISO)相关规定,要求工业厂区内噪声控制在85dB(A)以内,要求公共建筑、饭店、宾馆、精密仪器仪表等领地噪声控制在75dB(A)以内。而按照人们对于噪声的承受程度,要求距离离心风机最近的住宅区白天噪声控制在50~60dB(A)以内,晚上噪声控制在40~45dB(A)以内。因此,研究离心风机噪声具有重要的现实意义。
一、离心风机噪声产生机理
1、机械噪声
离心风机由于长时间的运转,经常会产生各种各样的机械噪声。具体包括:叶轮磨损不均匀或者由于风压造成的零件变形,使整个转子不平衡而产生的噪声;轴承长时间运行以后因为磨损与轴之间产生噪声;因为安装不当以及零部件联接松动也可能有噪声产生;叶轮在高速旋转过程中振动造成机体共振也会形成噪声等。
2、电机噪声
电机是离心风机通风系统里至关重要的组成部分,然而通常电机都由离心风机生产厂家供给,却并未对电机内部进行严密处理,造成电机噪声较多。具体包括:由于轴承精度不达标而产生轴承噪声;由于径向交变电磁力发生激发而产生电磁噪声;由于换向器整流子碳刷之间发生摩擦而产生摩擦噪声;由于整流子打击而产生打击噪声;由于部件振动导致固有频率和激励频率形成共振而产生窄带噪声;由于转子不平衡以及电磁力轴向分量原因而产生轴向串动噪声;由于电机冷却风扇形成的空气动力噪声等。
3、气动噪声
气动噪声通常包括旋转噪声和涡流噪声两类。
(1)旋转噪声。也称之为叶片噪声、离散频率噪声,其属于偶极子声源,旋转噪声的频率可以用公式表示:f = inz /60 (1)
式中n代表每分钟的转速;z代表叶片数;i代表谐波序号,i=1,2,3,…,i=1为基频。
由式(1)可知,如果把叶片数增加1倍而转速保持不变,因为基频增加1倍,原有奇次谐波成分被取消,假设各谐波成分的强度大体一致,理论上可让旋转噪声降低一半强度。在压力脉冲不尖税情况下,增加叶片数有利于降低噪声。
旋转噪声声压和风机功率之间成正比关系,却与叶轮半径之间成反比关系。因此,如果功率和叶片尖端圆周速度已确定,增大叶轮半径能够降低噪声。由于旋转噪声声压会对叶片尖端圆周速度造成影响,因此在提高圆周速度时可以增加旋转噪声功率。
(2)涡旋噪声。也称之为涡流噪声、紊流噪声。其是因紊流边界层脱离导致气流压力脉动而形成,因边界层脱离以及紊流脉动弹性较大,故漩涡噪声具有很宽的频率范围,也称宽频噪声。
通常涡旋噪声的频率可以用公式表示:fm = iβv/L (2)
式中β代表斯特劳哈尔( St rouHal)系数,β=~,通常取β=;v代表气流和叶片之间相对速度;L代表叶片正表面宽度之于垂直速度平面的投影;i代表频率的谐波序号。
由式(2)可知,涡旋噪声频率主要与气流和叶片之间相对速度有关,旋转叶片圆周速度会因与圆心距离不同而改变,圆心到圆周的速度呈现连续变化趋势。因叶片旋转导致的涡旋噪声会产生连