弯头加折板式消声器在工厂大风量轴流风机噪声处理上的应用分析

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文章出处：技术资讯网责任编辑admin 阅读量：发表时间：2021-03-02 13:16

1噪声分析
大风量轴流风机是叶片式流动机械，其产生的噪声包括空气动力性噪声、气固耦合噪声、机械噪声、电磁噪声，其中空气动力性噪声是大风量轴流风机的主要噪声。
空气动力性噪声是叶片旋转引起空气振动产生的。旋转噪声和涡流噪声是两种不同的气动噪声。旋转噪声是当大风量轴流风机叶片旋转推动空气流动时，均匀分布的叶片与周围空气相互作用，引起气体压力脉冲而产生离散噪声；旋涡噪声是叶片表面上的气流形成紊流附面层后，随着压力的增加，从叶片上旋涡脱离，引起脉动产生的宽频噪声。
刘希昌等人认为，风机噪声单频的噪声最大值存在于低频阶段，且噪声在2500Hz以后噪声频谱没有明显波动。有研究表明，100Hz以下的噪声，大气吸收作用微弱，在10km的传播范围内，噪声几乎不衰减；400Hz的噪声在大气相对湿度为50%，温度为293K情况下，5km的传播范围衰减3dB。由此可见，低频噪声随传播距离的变化不大。
采用多功能数字环境噪声分析仪对某项目上大风量轴流风机声压级进行测量，结果如图1所示。从图上结果可知，该轴流风机的等效连续A声级约为87dB(A)，并且噪声在63Hz单频时峰值达98dB(A)，在125Hz单频时噪声峰值达96dB(A)。该结果证实了刘希昌等人的研究，轴流风机单频噪声最大值在低频段，主要噪声为低频噪声。

图1 大风量轴流风机噪声声压级

由项目实际考察情况得到，风机所在位置距敏感建筑仅15m，风机进风口正对敏感建筑。针对该项目上风机的噪声进行现状模拟，利用CadnaA噪声模拟软件对风机噪声对周围敏感点的影响进行分析，分析模拟结果如图2所示。
从图2可知，风机所在建筑与敏感建筑之间的噪声值最大，敏感建筑靠近风机进风口一侧的噪声超过70dB(A)，噪声最大区域正对风机进风口，噪声值为76.3dB(A)。由于建筑物的遮挡作用，噪声能量被削减，使得噪声无法直接达到的区域的噪声值降低。

图2 风机噪声现状模拟图

2噪声治理措施
常用的风机噪声治理方法有加装隔声罩，对风机室墙壁进行吸隔声处理，风机室隔声门，进排气筒加消声器等从整体上对风机进行吸声、隔声、消声等综合治理措施。
根据项目实地考察情况，受大风量轴流风机安装位置限制，无法对风机房墙体进行常规的吸隔声处理，考虑风机产生的空气动力性噪声主要从进风口传出，且进风口正对敏感建筑，故本项目采用在进风口安装进风消声器的方式对风机进行降噪。
2.1消声器设计
针对空气动力性噪声，主要应用的消声器包括阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合型消声器。在该项目应用中综合考虑现场情况，决定采用阻性消声器和消声弯头组合形成的一种结构形式，这种消声器结构简单，通过控制消声器内吸声材料的结构参数，可以有效的控制消声器的消声性能。吸声材料按照吸声原理可以分为多孔性吸声材料和共振吸声材料。该消声器中设计采用多孔性吸声材料。
消声器中消声片的厚度及消声片之间的间距没有特定的计算公式，均参考马大猷[9]等人的理论及经验进行设计。
通过阻性消声器消声量计算公式：l，在消声器消声通道长度l确定的情况下，设计合理的通道周长与通道截面积的比值P/S。根据马大猷等人的研究可知，为提高低频噪声的消声量，在空间允许的条件下，消声片的厚度为100mm较适宜。并且，消声片厚度与通道宽度比为1:1时，消声效果较好。在压力损失要求不高时，增大消声片的排片角度，有利于增加消声量。
图3为消声器内部结构示意图，根据现场实际情况，消声器顶部设计为矩形弯头，便于安装。顶部弯头内设弧形导流结构，采用光滑镀锌板+吸声材料+护面+穿孔镀锌板的结构，在改变气流流通方向的同时对噪声进行消声；消声器下部采用折板式消声通道结构，用特定厚度的消声片，在特定角度下排列，对大风量轴流风机噪声进行治理；消声器箱体内壁采用一定厚度的高密度吸声材料，在提高箱体隔声量的同时增加吸声材料对低频噪声的吸声系数。

图3 消声器内部结构示意图

2.2大风量轴流风机噪声治理措施
本项目采用在大风量轴流风机进风口安装消声器的方式进行大风量轴流风机的噪声治理。图4为大风量轴流风机的噪声治理措施示意图。将设计好的消声器在大风量轴流风机的进风口处安装，采用进风导风罩将进风口消声器和风机进风口相连接，改变原水平进风模式为底部垂直进风，并且减弱进风口噪声向敏感建筑直接传播的趋势。

图4 大风量轴流风机噪声治理措施示意图
2.3噪声治理结果
采取噪声治理措施前后，大风量轴流风机进风口处噪声值对比结果如图5所示。由图5可知，治理前后进风口处噪声值在各倍频程处有相似的升降趋势。并且，噪声在63Hz和125Hz处均有明显峰值。治理后进风口处的噪声值有明显降低。在63Hz处降噪量约30dB,通过治理前后噪声的A计权测量值对比，治理后进风口噪声降噪量为27dB(A)。

图5 治理前、后噪声频谱数据对比图

3结论
本研究中所采用的弯头加折板式消声器的组合消声结构，针对该项目中大风量轴流风机的噪声消声量能够达到27dB(A)，并且对低频噪声具有较好的消声效果。弯头加折板式消声器的组合消声结构，不仅能够有效的改变气流流通方向，增加通道长度，提高空气动力性噪声的消声量，而且节约空间，组合形式灵活，具有广泛的应用前景。

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