離心通風(fēng)機(jī)噪聲污染分析
關(guān)鍵詞：離心風(fēng)機(jī) 發(fā)布時(shí)間：2013-09-06 點(diǎn)擊數(shù)：1983
引言
離心風(fēng)機(jī)是生產(chǎn)企業(yè)常用的輔助設(shè)備，主要用于通風(fēng)與除塵裝置中，確保生產(chǎn)環(huán)境潔凈，保護(hù)生產(chǎn)者身心健康[1]。噪聲污染是風(fēng)機(jī)運(yùn)行中存在的致命弱點(diǎn)。它是由多種不同頻率聲音的無規(guī)律的雜亂組合而成，風(fēng)機(jī)的噪聲不僅妨礙生產(chǎn)中人們的通訊、語言等交流而影響生產(chǎn)的組織與管理，而且還嚴(yán)重?fù)p害人們的身心健康而降低工作效率等。因此，研究和探討生產(chǎn)離心通風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生原因、危險(xiǎn)性及其控制途徑，對保護(hù)操作工人的身體健康及提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益等具有深遠(yuǎn)而重要的意義[1]。
1 風(fēng)機(jī)噪聲分類及噪聲機(jī)理
風(fēng)機(jī)噪聲就其主要聲源產(chǎn)生機(jī)理而言，可分為旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲；就其頻譜特性而言，可分為寬頻噪聲與離散噪聲。
1.1 離散噪聲(旋轉(zhuǎn)噪聲)
離散噪聲是由于葉片周圍不對稱結(jié)構(gòu)與葉片旋轉(zhuǎn)所形成的周向不均流場相互作用而產(chǎn)生的噪聲。它與葉輪的轉(zhuǎn)速有關(guān)，特別在高速、低負(fù)荷情況下，這種噪聲尤為突出。主要體現(xiàn)以下幾方面：(1)來流引起的進(jìn)氣干擾的噪聲。由于進(jìn)風(fēng)口前裝有前導(dǎo)葉或金屬網(wǎng)罩而產(chǎn)生的進(jìn)氣干涉噪聲，在這種情況下，當(dāng)工作輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，動葉周期性地承受前面靜葉排出不均勻氣流，導(dǎo)致氣流作用在動葉上的力周期性脈動而產(chǎn)生噪聲；(2)葉片在不光滑或不對稱機(jī)殼中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)頻率噪聲。由于機(jī)殼內(nèi)壁形成所必需的條件是旋轉(zhuǎn)對稱，否則氣流流動狀態(tài)將不再與軸線完全對稱，也就是說周向的圓周速度不再是常數(shù)，所以氣流便會產(chǎn)生旋流動；(3)出口蝸舌的存在而產(chǎn)生的出口干涉噪聲。在葉片出口處沿著工作輪圓周，由于存在尾跡，氣流的速度和壓力都不均勻，這種不均勻的氣流作用在蝸殼上，形成了壓力隨時(shí)間的脈動。反過來它又影響葉輪中氣流的流動，于是葉片上的氣流也就具有隨時(shí)間變化的脈動性質(zhì)。
這種噪聲具有確定的頻率，因?yàn)槊慨?dāng)葉片通過風(fēng)舌一次，在風(fēng)舌上就有一個(gè)脈沖，反過來給葉片也是一個(gè)脈沖。這種葉片通過的頻率f1稱為基頻，即
f1= nZ/60
式中f1為基頻，Hz；n為轉(zhuǎn)速，r/min；Z為葉片數(shù)。
同時(shí)，由于這種脈動波形不會是單純的正弦曲線，所以根據(jù)級數(shù)展開，它還有其它的高次諧音fi，表達(dá)式為fi=nZi/60(i =1，2，3，…)所以旋轉(zhuǎn)噪聲具有離散頻譜特性，其基頻為葉片通過頻率，還有它的高次諧音。顯然，從旋轉(zhuǎn)噪聲的強(qiáng)度看，基頻*強(qiáng)，其次是二次諧波、三次諧波，總的趨勢是逐漸減弱的。 1.2 寬頻噪聲(渦流噪聲)
渦流噪聲主要是由于氣流流經(jīng)葉片時(shí)產(chǎn)生紊流附面層及漩渦與漩渦分裂脫體，而引起葉片上壓力脈動所造成的渦流噪聲。產(chǎn)生的原因主要體現(xiàn)在以下幾方面：(1)氣流流經(jīng)葉片、前盤、后盤的內(nèi)外表面，流經(jīng)蝸殼內(nèi)表面及局部表面，氣流紊亂引起的壓力脈動產(chǎn)生噪聲；(2)氣流流經(jīng)葉片前后盤的內(nèi)外表面及蝸殼表面時(shí)，由于附面層發(fā)展到一定程度會產(chǎn)生渦流脫離，脫離渦流將造成較大的脈動。在低雷諾數(shù)下，周期性渦流的脫離將導(dǎo)致相應(yīng)環(huán)量的改變，也使物體上的氣流作用力產(chǎn)生變化；(3)當(dāng)具有一定紊流度的氣流流向葉片時(shí)，葉片前緣各點(diǎn)沖角大小將取決于氣流平均速度和瞬時(shí)擾動速度，在紊流晴況下擾動速度是無規(guī)律地變化的，因而也使沖角發(fā)生無規(guī)律的變化，導(dǎo)致升力的無規(guī)律脈動而產(chǎn)生噪聲。
這種旋流具有很寬的頻率范圍，通常稱為寬頻噪聲，同時(shí)它主要是由于漩渦剝落引起的，所以物體繞流漩渦剝落具有確定頻率。即
ft=Stv/d
式中 ft為漩渦剝落頻率，Hz；St為斯哈托數(shù)，St=0.2；v為特征速度，m/s；d為特征直徑或長度，m。 所以，這種寬頻噪聲又表現(xiàn)出只具有峰值。即 ft=0.2v1/d1
式中 v1為風(fēng)速，m/s；d1為導(dǎo)線直徑，m。
2 風(fēng)機(jī)噪聲級換算
若要對離心風(fēng)機(jī)的運(yùn)行噪聲進(jìn)行有效控制，首先就必須了解其噪聲特性及其噪聲級換算的一些基本方法。為了能夠客觀公正地衡量一臺離心通風(fēng)機(jī)的噪聲性能，根據(jù)JB/T8690-1998《工業(yè)通風(fēng)機(jī) 噪聲限值》規(guī)定各類通風(fēng)機(jī)噪聲在*佳工況點(diǎn)的比A聲級LSA的計(jì)算公式為
LSA=LA－0lg(Q·p2)＋19.8
式中 LSA為通風(fēng)機(jī)的比A聲級，dB；LA為對應(yīng)于通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的A聲級，dB；Q為通風(fēng)機(jī)測試工況點(diǎn)流量，m3/min；p為通風(fēng)機(jī)測試工況點(diǎn)全壓，Pa。
通過上式所計(jì)算得到的LSA實(shí)際上就是通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生單位流量、單位全壓時(shí)的噪聲計(jì)算相對值。這樣，就等于有了比較各種類型通風(fēng)機(jī)噪聲的衡量基準(zhǔn)。實(shí)踐證明：同系列的離心通風(fēng)機(jī)的LSA曲線基本相同。如與風(fēng)機(jī)的性能、效率(η)曲線對應(yīng)繪制成圖，就會發(fā)現(xiàn)LSA曲線與η曲線很像解析幾何中的雙曲線，見圖1。由圖1可見，風(fēng)機(jī)η*大處，LSA*小。且隨著風(fēng)機(jī)流量的增大或減小，η曲線向左右回落；而LSA曲線則朝相反方向上翹。這又形象地說明，當(dāng)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動情況*佳時(shí)，才可能獲得*大的效率和*低的噪聲。另外，在選擇、設(shè)計(jì)離心通風(fēng)機(jī)噪聲控制方案時(shí)，必須預(yù)測該機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生噪聲級的大小。而在實(shí)踐中，獲取該資料的途徑無非只有兩條：（1）查找有關(guān)資料；（2）向供貨商索取。但有時(shí)得到的是該機(jī)的一條比A聲級LSA曲線，而不是直接的具體噪聲級。這時(shí)就需要利用上式進(jìn)行換算，例如某廠在工藝設(shè)計(jì)時(shí)決定選用9-19№6離心通風(fēng)機(jī)，其運(yùn)行工況性能：Q= 80.33m3/min，p=8818Pa，對應(yīng)工況點(diǎn)比A聲級LSA=18.8dB，計(jì)算A聲級[2]。
LA=LSA +10lg(Q·p 2) －19.8=18.8+10lg(80.33×88182) －19.8=97dB
可見，風(fēng)機(jī)噪聲明顯高于企業(yè)允許限值(≤85dB)，故需對其進(jìn)行有效控制。
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常州市（無錫）文順風(fēng)機(jī)有限公司產(chǎn)品齊全，主要產(chǎn)品有：高、中、低離心風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)；各種軸流風(fēng)機(jī)；水泥立窯專用高壓離心風(fēng)機(jī)；化鐵爐高壓離心風(fēng)機(jī)；化鐵企業(yè)替代進(jìn)口的不銹鋼風(fēng)機(jī)；空調(diào)專用風(fēng)機(jī)；各種除塵、耐磨、防腐、非標(biāo)等特種風(fēng)機(jī)近三十個(gè)系列，三百多種規(guī)格的產(chǎn)品。
公司各類通用、專業(yè)設(shè)備齊全，工藝先進(jìn)，技術(shù)力量雄厚，性能測試運(yùn)用微機(jī)電腦處理。
常州市文順風(fēng)機(jī)有限公司
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