風機噪聲控制
風機噪聲中最強的是空氣動力性噪聲,其次是機械噪聲和電磁噪聲。根據風機噪聲的大小、現場條件、噪聲控制的要求,可選擇的噪聲控制措施主要有:安裝消聲器、加裝隔聲罩、吸聲、隔聲、減振及隔振等。
1、風機噪聲
風機噪聲主要是空氣動力性噪聲,它包括旋轉噪聲、渦流噪聲和共振噪聲。
(1) 旋轉噪聲
又稱葉片噪聲,是由于葉片轉動時周期性地打擊空氣質點,引起空氣的壓力脈動,從而產生噪聲。其壓力大小與轉速和葉片數有關,當提高轉速時,噪聲明顯增加。
旋轉著的葉片,與靜止的支架等構件之間產生的相對運動,也會引起空氣脈動,從而引發噪聲,若葉片數與支架數相同,則將可能發生同期擾動,使壓力波動疊加,噪聲提高。為了避免這一現象,可采用支架數與葉片數不等或不等節距布置的辦法。
動葉片與固定支架間的距離對旋轉噪聲的聲功率也有直接影響。葉片頂部與風簡殼體之間的距離,就單個葉片而言,是在周期性地變化,就多個葉片而言,間距不可能完全一致。因此,在此間隙中氣流脈動有周期性的,也有無規則的,故引起的噪聲大小與塔體制造質量以及葉片安裝精度密切相關。
(2) 渦流噪聲
又稱湍流噪聲,是由于葉片轉動時其周圍氣流因邊界分離而產生渦流。在葉片的背側最易形成渦流,產生氣流呼嘯聲,為了減少這種噪聲,故要求葉片有恰當的寬度和流線型形狀。
渦流噪聲的頻率取決于葉片與氣流間的相對速度,葉輪旋轉時葉片各處的圓周速度是隨著軸心距離而變化的,從葉根到葉頂氣流的相對速度也是連續變化的,故渦流噪聲明顯呈連續頻譜的特性,其峰值頻率為/=0.2i/b,式中, 為相對速度;6為葉片表面寬度;i為諧波序號。
(3)共振噪聲
由旋轉噪聲和渦流噪聲引起。
2、風機進、出口安裝消聲器
控制風機的空氣動力性噪聲的最有效措施是在風機進、出氣口安裝消聲器。風機安裝消聲器一般有這幾種情況:當向需要控制強噪聲的區域送風時,可僅在風機出口管道上安裝消聲器,當對送風區域無噪聲要求、抽風區域有要求時,可僅在風機進口管道上安裝消聲器;當進、出氣口區域均有噪聲要求時,則應在進、出氣口管道上都要裝消聲器。
3、風機安裝隔聲罩
風機噪聲不但沿管道氣流傳播,而且能透過機殼和管道向外輻射噪聲。同時,機組的機械噪聲和電磁噪聲也向外傳播,污染周圍環境。當環境噪聲標準要求較高時,僅用消聲器不能有效地控制噪聲,必須綜合考慮噪聲控制措施,其中最有效的措施是設計安裝機組隔聲罩。
機組安裝隔聲罩,大多采用密閉式,這種隔聲覃隔聲效果好。但采用密閉式隔聲罩,就帶來機組的散熱問題,這時散熱問題就成為隔聲罩設計的關鍵。目前,一般都采用隔聲罩內通風玲卻的辦法,它的冷卻方式有下列幾種。
(1)自然通風冷卻法
該方法是在隔聲罩下部開進風口、上部開出風口,并在進、出風口都設計安裝消聲器。當隔聲罩外部的冷空氣經消聲的進風口進人罩內后,被機組的熱量加熱為熱空氣,氣體的熱壓促使熱空氣從罩頂部出風口排出,此時,冷空氣從進風口不斷地補充,從而使機組降溫冷卻,達到做熱的目的。為使冷卻效果更好,可使進風口正對電機風扇安裝,利用該風扇攪動氣流,首先冷卻電機,直至機組全部被冷卻,從上部出風口排出。這種自然通風冷卻法(亦稱自扇冷卻法)適宜于機組發熱量不大、工作氣溫不高的場合。該方法結構簡單、不增加專用通風機械設備。但是,電動機的自帶風扇風壓有限,所以,消聲器進風口(進風消聲器) 的有效通風截面必須設計得足夠大,才能滿足所需的風量。

圖1 自然通風冷卻
(2)強制通風冷卻法
對于電機和風機轉數很高的機組,在單位時間內散發熱量較多,工作媒質氣溫很高,如仍采用上述的自然通風冷卻法,很難解決機組的散熱問題,這就必須采用強制通風的辦法,控制機組的升溫。常用的方法有附加通風機冷卻法、罩內負壓吸風冷卻法和罩內空氣循環冷卻法,它們適用于不同場合。
a.附加通風機冷卻法,如圖2所示,附加通風機冷卻法特別適用于輸送高溫工作媒質的系統。該方法的主要特點是在原有機組隔聲罩內附加了一套通風冷卻系統。該系統由進風消聲器、進風風機及出風消聲器組成。進風口安裝的風機常為軸流風機(風量大);為增加罩內空氣量并呈紊流狀態,增加散熱量,風機必須裝在進風口側。
圖 2 附加通風機冷卻法
b.罩內負壓吸風冷卻法。如圖3 所示,罩內負壓吸風冷卻法適用于鼓風場合。其特點是在隔聲罩上設計進風口消聲器,利用風機吸氣在罩內形成負壓,將罩外的空氣吸入罩內,達到散熱冷卻的目的。為了取得良好冷卻效果,隔聲罩的設計應注意使通過進風口消聲器進人罩內的空氣正對主要發熱部位的電動機。當風機工作時,罩內立即形成負壓,罩外的空氣被吸入,吸入空氣首先途經電機等發熱部件,將熱量帶走,然后通過風機進風口排走。這種負壓吸風冷卻法散熱效果好,并且僅在隔聲罩上設計一個進風口,對降低噪聲也有利。但是,氣流不是直接進入風機的入口,若隔聲罩進風口消聲器有效通流面積偏小時,則系統阻力損失較大,可能影響系統正常工作,同時引起氣流再生噪聲加大。在采用負壓吸氣冷卻方法前,要考慮原系統的壓力余量。
圖3 罩內負壓吸風冷卻法
c.罩內空氣循環冷卻法。如圖 4 所示,罩內空氣循環冷卻法的主要特點為:在隔聲罩內的風機進、出風管段上,分別安裝一段支管或開一個風口,并在其上各設一個調節閥門。當風機工作時,若兩個閥門都開啟時,則入口一側的閥門開口處產生負壓,風機出口一側閥門處呈正壓,這樣,利用風機本身的壓力,在隔聲罩內形成一個循環系統。該氣流可將機組熱量帶走排到罩外。采用這種冷卻方式的優點是:隔聲罩是全封閉的,不需要單設通風口,結構簡單,可獲得較高的降噪量。它的不足之處是,在風機進、出口很近的管段上設支管、風口及閥門會使主管道氣流出現很強的紊流漩渦,造成系統阻力損失較大,加大風機的氣流噪聲。因此在條件允許時,可盡量采用。這種方法不適用于輸送熱氣流的場合。

圖4 罩內空氣循環冷卻法
4、風機綜合降噪措施
風機噪聲除空氣動力性噪聲外,還有機械噪聲、電磁噪聲、管道輻射噪聲等,要使機組噪聲不污染周圍環境,必須對風機噪聲進行綜合治理。
制訂風機噪聲綜合治理措施,要結合現場實際情況,最好在風機選型、安裝風機以前,就要考慮噪聲控制問題。這樣,可以降低降噪的經濟成本,施工方便,并取得良好的噪聲控制效果。
一般風機應遠離辦公樓和需安靜的區域;選用風機時,要選擇高效低噪聲風機;工作轉時,工況位于或接近最佳效率工況點;在通風系統設計時,應盡量減少管路長度,適當降低管道風速,不留太多的風機壓力余地,選用低轉速風機,少設彎接頭及閥門等;風機進、出口與管道連接處,應安裝柔性接管;如機組通過基礎傳遞強烈的振動,可考慮彈性基礎隔振,對于管道或機殼振動強烈,可采用加涂阻尼材料減振。對于多臺機組工作,如每臺都采用隔聲置,投資大,對維修及運行都產生不利影響。若將機房建造成隔聲間,即把機組 (一臺或幾臺) 封閉在隔聲間內,建造隔聲間,投資少,降噪效果好。同時,也應考慮其他隔振和機殼、管道的阻尼減振,包裹涂貼阻尼材料及吸聲材料等。這樣,會取得更好的降噪效果。
5、風機噪聲控制實例
某污水處理廠羅茨鼓風機,該風機風量為 80m3/h,風壓為 3500mm 水柱,工作時輻出強烈的噪聲。根據測試分析知道,鼓風機的進、排氣口噪聲最強,同時,鼓風機的機殼、電動機及放風閥的噪聲也需采取控制措施。為此,如圖 5 所示,采取了隔聲、消聲、陽尼減振等綜合控制措施。
圖5 羅茨鼓風機噪聲的綜合控制措施
為了隔絕機組的輻射噪聲,將鼓風機放在地坑里,上面用厚鋼板或混凝土板封蓋起來,為了使機組通風散熱,在鋼板上開有兩個裝有吸聲襯里的通風管道。鼓風機的進氣管道由地下引到地面室外,在進口處裝有消聲器,排氣管道由另一側引到地面,裝上消聲器后風管相接,這兩個消聲器均為阻抗復合式。在送風管道上還設有放風消聲器。另外在進、排氣管道上涂阻尼層,如涂貼兩層瀝青加兩層油氈,減低管道振動,降低管壁輻射噪聲。

采取上述綜合治理后,距進氣口 2m 處的噪聲,由 114dB 降至 82dB;鼓風機房內的噪聲,由 107dB,降至 84dB;距沖天爐 4m 處,噪聲由 101dB 降至 83dB;在距風機房 10m處的更衣室內,噪聲由 92dB 降至 73dB。
