通用離心風機噪聲的產生機理

時間：2016-9-26閱讀：4201

    通用離心風機是一種量大面廣的通用機械設備，幾乎所有的行業都有使用。而在通用離心風機使用的過程中，噪音的存在能對生產、環境等產生很大的影響，隨著工業發展對通用離心風機性能要求的提高，通用離心風機設計和制造技術也不斷提高，人們對通用離心風機降噪的問題也提上了日程。目前采用的能有效降低通用離心風機噪音的方法有很多，但均不完善。例如：8-09、9-12前傾通用離心風機、G/Y4-73、4-68機翼型后傾通用離心風機、6-39、5-48單板弧后傾通用離心風機等,在沒有特殊處理或無隔聲裝置的情況下,在距通用離心風機出風口處1m左右測得的噪聲一般可達90～110dB(A),有些高壓、大流量的通用離心風機,如：9-19、9-26噪聲甚至達120～130dB(A)。根據標準化組織(ISO)建議:在工業廠區內,噪聲要求不超過85dB(A);在公共建筑、飯店、賓館、精密儀器儀表等領地,噪聲要求不超過75dB(A)。根據人們對噪聲所能承受的程度,距離通用離心風機zui近的住宅區,白天要求噪聲不超過50～60dB(A),晚上要求噪聲不超過40～45dB(A)。
    因此,對于當今較為普及通用離心風機噪聲的產生要進行深入研究,識別噪聲源,從而實現噪聲的有效控制是有意義的。

一、通用離心風機噪聲產生
    1.1通用離心風機的機械噪聲
    通用離心風機在經過一段時間的運轉后,會產生多種機械噪聲。
       (1)葉輪磨損不均勻或因風壓導致零件的變形,使整個轉子不平衡而產生的噪聲。
       (2)軸承在運行后由于磨損,與軸相互產生的噪聲。
       (3)由于安裝不良或各零件聯接松動而產生的噪聲。
       (4)葉輪高速旋轉產生振動,導致機體某一部分共振而產生的噪聲。
    1.2電機噪聲
    在整個通風系統中,電機是其中一個重要組成部分,但一般通用離心風機的生產廠家采用的電機均由電機生產廠家提供,通用離心風機生產廠家一般不作電機內部處理,但電機的噪聲種類繁多,本文簡述如下：
       (1)軸承本身精度不夠而產生的軸承噪聲;
       (2)徑向交變的電磁力激發的電磁噪聲;
       (3)換向器整流子碳刷摩擦導電環而產生的摩擦噪聲;
       (4)整流子的打擊噪聲;
       (5)由于某些部件振動使自己的固有頻率與激勵頻率產生共振,形成很強的窄帶噪聲;
       (6)轉子不平衡或電磁力軸向分量產生的軸向串動聲;
       (7)電機冷卻風扇產生的空氣動力噪聲。
    1.3通用離心風機的氣動噪聲
    氣動噪聲包括旋轉噪聲和渦流噪聲
       (1)旋轉噪聲產生
    旋轉噪聲又稱葉片噪聲,或稱離散頻率噪聲，屬于偶極子聲源，旋轉噪聲的頻率為
    ,
    f=inz/60(1)式中　n———每分鐘的轉速z———葉片數
    i———諧波序號,i=1，2，3，…，i=1為基頻
    由式(1)可以看出,若將葉片數增加1倍而轉速保持不變時,由于基頻增加1倍,原來的奇次諧波成分被取消,假定各諧波成分的強度近似相同,理論上旋轉噪聲的強度將降低一半。即使壓力脈沖不很尖稅,葉片數的增多對降低噪聲也是有利的。
    旋轉噪聲的聲壓與通用離心風機的功率成正比,而與葉輪的半徑成反比。所以,當功率與葉片的圓周速度給定時,從降低噪聲的角度應盡量使葉輪半徑大一些。葉片的圓周速度對旋轉噪聲的聲壓非常敏感,隨圓周速度的提高,旋轉噪聲的聲功率迅速地增加。
       (2)渦旋噪聲產生
    渦旋噪聲又稱渦流噪聲,或稱紊流噪聲。是由于紊流邊界層及其脫離引起氣流壓力脈動造成的，邊界層脫離和紊流脈動彈性較大，故漩渦噪聲具有很寬的頻率范圍，也稱寬頻噪聲。
    渦旋噪聲的頻率為
    式中　———斯特勞哈爾(Strouhal)系數,=0.14～0.2,一般取0.185
    w———氣流與葉片的相對速度
    L———葉片正表面的寬度在垂直于速度平面上的投影
    i———頻率諧波序號
    由式(2)可知,渦旋噪聲的頻率取決于葉片與氣體的相對速度,而旋轉葉片的圓周速度則隨著與圓心的距離而變化。從圓心到圓周,速度連續變化。葉片旋轉所產生的渦旋噪聲就具有連續的噪聲頻譜,頻帶寬度也將隨雷諾數的提高而緩慢地增大。從聲源特性上說,渦旋噪聲屬偶極子源,聲功率與偶極子源振速幅值vm的平方成正比,與波數k的4次方成正比,因此,渦旋噪聲的聲功率按流速v的6次方規律變化。
    實際各種系列通用離心風機,旋轉噪聲與渦旋噪聲總是同時存在。若葉片的圓周速度相應的馬赫數小于0.4,渦旋噪聲則占主導地位,若葉片的圓周速度相應的馬赫數大于0.4,旋轉噪聲則占主導地位。

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