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離心風機(ji)噪聲(sheng)產(chan)生機(ji)理(li)及其(qi)降(jiang)噪解決方案

離心風機是在(zai)各個行業(ye)領域里都應用極(ji)廣的通(tong)用機械設備之一，在(zai)其(qi)應用過(guo)程中噪聲(sheng)問題給(gei)生產和環境等(deng)都帶來了許多不利影響。

離心風機噪聲產生機理

機械噪聲

離心(xin)風(feng)機(ji)(ji)由(you)于(yu)長(chang)時間的(de)(de)(de)運轉，經常會(hui)產(chan)生(sheng)各種(zhong)各樣(yang)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)噪(zao)聲。具體包括：葉輪磨損不均勻(yun)或者(zhe)由(you)于(yu)風(feng)壓造成的(de)(de)(de)零(ling)(ling)件變形(xing)，使整個轉子(zi)不平衡而產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)噪(zao)聲；軸承長(chang)時間運行(xing)以后(hou)因(yin)為(wei)磨損與軸之間產(chan)生(sheng)噪(zao)聲；因(yin)為(wei)安(an)裝不當以及零(ling)(ling)部件聯接松動(dong)也可能有噪(zao)聲產(chan)生(sheng)；葉輪在高速旋轉過程中(zhong)振動(dong)造成機(ji)(ji)體共振也會(hui)形(xing)成噪(zao)聲等(deng)。

電機噪聲

電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)是(shi)離(li)心(xin)(xin)風機(ji)(ji)通(tong)風系(xi)統(tong)里至關重要的組成部分，然而(er)(er)通(tong)常電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)都由(you)離(li)心(xin)(xin)風機(ji)(ji)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產廠家供給，卻(que)并未對電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)內部進行嚴密處理，造成電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)較多。具體包括：由(you)于(yu)(yu)軸(zhou)承精度不達標而(er)(er)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)軸(zhou)承噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)；由(you)于(yu)(yu)徑向(xiang)交變電(dian)(dian)(dian)磁力(li)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)激發(fa)而(er)(er)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)磁噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)；由(you)于(yu)(yu)換向(xiang)器整流(liu)子碳(tan)刷之間發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)摩擦(ca)而(er)(er)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)摩擦(ca)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)；由(you)于(yu)(yu)整流(liu)子打擊而(er)(er)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)打擊噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)；由(you)于(yu)(yu)部件振(zhen)動(dong)(dong)導致固(gu)有頻率(lv)(lv)和(he)激勵(li)頻率(lv)(lv)形成共振(zhen)而(er)(er)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)窄帶噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)；由(you)于(yu)(yu)轉子不平衡以及電(dian)(dian)(dian)磁力(li)軸(zhou)向(xiang)分量原(yuan)因而(er)(er)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)軸(zhou)向(xiang)串動(dong)(dong)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)；由(you)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)冷卻(que)風扇形成的空氣(qi)動(dong)(dong)力(li)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)等。

氣動噪聲

氣動噪聲(sheng)通常(chang)包括(kuo)旋轉噪聲(sheng)和渦流噪聲(sheng)兩類(lei)。

旋轉噪聲。也稱(cheng)之為葉(xie)片(pian)(pian)噪聲(sheng)、離散(san)頻(pin)率噪聲(sheng)，其屬于偶(ou)極子聲(sheng)源，旋轉噪聲(sheng)的(de)頻(pin)率可(ke)以用公式(shi)(shi)表(biao)示：f = inz /60 式(shi)(shi)中(zhong)n代表(biao)每(mei)分鐘(zhong)的(de)轉速(su)；z代表(biao)葉(xie)片(pian)(pian)數；i代表(biao)諧波序號，i=1，2，3，…，i=1為基頻(pin)。

由式可知(zhi)，如(ru)果把葉片數增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)1倍而轉(zhuan)速保持不變(bian)，因為基頻增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)1倍，原(yuan)有奇次(ci)諧波(bo)成分被(bei)取消，假設各諧波(bo)成分的強(qiang)度大(da)體(ti)一致，理論上(shang)可讓(rang)旋轉(zhuan)噪(zao)聲降低一半強(qiang)度。在(zai)壓力脈沖不尖稅情況下，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)葉片數有利于降低噪(zao)聲。

旋(xuan)轉噪(zao)聲(sheng)(sheng)聲(sheng)(sheng)壓和(he)風機功率(lv)(lv)之(zhi)間(jian)成正比關系，卻與葉輪半徑(jing)之(zhi)間(jian)成反比關系。因此，如(ru)果功率(lv)(lv)和(he)葉片尖端(duan)圓(yuan)周速(su)度已確定(ding)，增(zeng)(zeng)大(da)葉輪半徑(jing)能夠降低噪(zao)聲(sheng)(sheng)。由于(yu)旋(xuan)轉噪(zao)聲(sheng)(sheng)聲(sheng)(sheng)壓會(hui)對葉片尖端(duan)圓(yuan)周速(su)度造(zao)成影響，因此在提高圓(yuan)周速(su)度時可以增(zeng)(zeng)加旋(xuan)轉噪(zao)聲(sheng)(sheng)功率(lv)(lv)。

渦旋噪聲。也稱之為渦(wo)(wo)流噪聲(sheng)、紊流噪聲(sheng)。其是因紊流邊界層脫離導致氣流壓力脈動而形成，因邊界層脫離以及紊流脈動彈性(xing)較(jiao)大(da)，故漩渦(wo)(wo)噪聲(sheng)具有很(hen)寬(kuan)的(de)頻(pin)率范(fan)圍，也稱寬(kuan)頻(pin)噪聲(sheng)。

通常(chang)(chang)渦(wo)旋噪聲(sheng)的頻(pin)率(lv)可(ke)以用公式(shi)表(biao)示：fm = iβv/L 式(shi)中β代(dai)(dai)表(biao)斯特勞哈(ha)爾（ St rouHal）系數(shu)，β=0.14～0.2，通常(chang)(chang)取β=0.185；v代(dai)(dai)表(biao)氣流和(he)葉片(pian)之間(jian)相對(dui)速度(du)；L代(dai)(dai)表(biao)葉片(pian)正表(biao)面寬度(du)之于垂直速度(du)平面的投影；i代(dai)(dai)表(biao)頻(pin)率(lv)的諧波(bo)序號。

由式可知，渦(wo)旋(xuan)噪聲(sheng)(sheng)頻率(lv)(lv)主(zhu)要與氣流和(he)葉(xie)(xie)片之間相(xiang)對速度有關，旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)葉(xie)(xie)片圓(yuan)(yuan)周速度會(hui)因(yin)與圓(yuan)(yuan)心(xin)距(ju)離不同而改變，圓(yuan)(yuan)心(xin)到圓(yuan)(yuan)周的速度呈(cheng)現(xian)連續變化(hua)趨勢。因(yin)葉(xie)(xie)片旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)導致(zhi)的渦(wo)旋(xuan)噪聲(sheng)(sheng)會(hui)產生連續噪聲(sheng)(sheng)頻譜(pu)，其(qi)頻帶寬(kuan)度會(hui)因(yin)雷諾數增(zeng)加而不斷增(zeng)大(da)。根據聲(sheng)(sheng)源特性分析(xi)，渦(wo)旋(xuan)噪聲(sheng)(sheng)為偶極子源范圍，聲(sheng)(sheng)功率(lv)(lv)和(he)偶極子源的振速幅值(zhi)v m的平方(fang)成正(zheng)比關系，而與波數k的4次方(fang)成正(zheng)比關系，因(yin)此，渦(wo)旋(xuan)噪聲(sheng)(sheng)聲(sheng)(sheng)功率(lv)(lv)根據流速v的6次方(fang)呈(cheng)現(xian)規律變化(hua)趨勢。

實際上，不同(tong)系列的離心風機(ji)都會(hui)有旋轉噪聲和渦旋噪聲存在。當葉片尖端圓(yuan)周速度馬(ma)赫數在0.4以(yi)內時會(hui)以(yi)渦旋噪聲為主(zhu)(zhu)，而(er)當其超過0.4時會(hui)以(yi)旋轉噪聲為主(zhu)(zhu)。

離心風機的降噪策略

機械噪聲的降噪策略

離心(xin)風(feng)機(ji)正常(chang)運行(xing)時，機(ji)械噪(zao)聲與氣體動力噪(zao)聲以及電機(ji)噪(zao)聲相比(bi)而言相對較小，在(zai)混(hun)合噪(zao)聲里不會產生較大影響，因此可忽略。

電機噪聲的降噪策略

電(dian)機在設計、制(zhi)造、選擇(ze)過程中應(ying)關注(zhu)降低噪(zao)聲(sheng)要(yao)求，電(dian)機使用過程中則應(ying)采取(qu)降噪(zao)策略。首先(xian)，要(yao)控制(zhi)葉片(pian)(pian)噪(zao)聲(sheng)與笛聲(sheng)。當葉片(pian)(pian)不(bu)平衡以(yi)及和導風(feng)圈間隙過小時，應(ying)做好(hao)校正調(diao)整工作(zuo)；如果(guo)葉片(pian)(pian)和風(feng)道溝因共(gong)振而(er)出(chu)現笛聲(sheng)時，應(ying)對葉片(pian)(pian)數(shu)進(jin)行(xing)調(diao)整，以(yi)質數(shu)片(pian)(pian)為宜。

其(qi)次(ci)，應風扇直徑以(yi)(yi)小為(wei)宜，風扇尺(chi)寸要(yao)合理選擇(ze)，從而避免(mian)風扇渦流(liu)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)產生(sheng)。再次(ci)，由于低頻段時電(dian)磁噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)和(he)電(dian)機(ji)(ji)剛度密切(qie)相聯，高頻段時其(qi)和(he)槽配合密切(qie)相聯，如果低頻電(dian)磁聲(sheng)(sheng)(sheng)產生(sheng)，則表明電(dian)機(ji)(ji)定子(zi)存(cun)在(zai)偏(pian)心以(yi)(yi)及(ji)氣隙不均勻問題，應及(ji)時修復(fu)改進(jin)；如果負載有兩倍滑差頻率噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)產生(sheng)，則表明轉子(zi)存(cun)在(zai)缺陷，應更新修復(fu)。再有，可(ke)(ke)采取適當消聲(sheng)(sheng)(sheng)隔(ge)聲(sheng)(sheng)(sheng)策略(lve)，小型(xing)電(dian)機(ji)(ji)可(ke)(ke)以(yi)(yi)采取消聲(sheng)(sheng)(sheng)策略(lve)，大型(xing)電(dian)機(ji)(ji)可(ke)(ke)采取隔(ge)聲(sheng)(sheng)(sheng)策略(lve)，具體應對電(dian)機(ji)(ji)散(san)熱情況(kuang)和(he)消聲(sheng)(sheng)(sheng)罩隔(ge)振(zhen)減振(zhen)情況(kuang)加以(yi)(yi)認真考(kao)慮。

風機噪聲降噪策略

機殼(ke)噪聲(sheng)的(de)降噪策略。首(shou)先，可(ke)采取微(wei)(wei)穿孔板吸聲(sheng)結(jie)構，夾(jia)層(ceng)中間不加填料(liao)，內壁穿孔率為(wei)1%～3%，板厚微(wei)(wei)0.8mm，孔徑為(wei)0.8mm。可(ke)用一(yi)個(ge)(ge)夾(jia)層(ceng)或兩個(ge)(ge)夾(jia)層(ceng)。層(ceng)與層(ceng)之間的(de)間隙(xi)為(wei)50～100mm。用這種(zhong)方(fang)法(fa)試(shi)驗后的(de)結(jie)果(guo)是風(feng)機的(de)性能基本上沒有(you)變化(hua)，而噪音卻(que)能大(da)幅降低。其次，可(ke)以把(ba)襯(chen)墊貼附在整個(ge)(ge)機殼(ke)的(de)外側(ce)，降噪效(xiao)果(guo)也很明顯。

進出風口噪(zao)(zao)聲(sheng)的(de)降噪(zao)(zao)策(ce)略。通(tong)過測試可知，離心風機的(de)進出風口噪(zao)(zao)聲(sheng)達到最大。通(tong)常可以(yi)(yi)根據(ju)聲(sheng)音(yin)阻抗失配原理進行降噪(zao)(zao)，具體可以(yi)(yi)采(cai)取在進風口以(yi)(yi)前以(yi)(yi)及(ji)出風口后安裝上吸聲(sheng)式消(xiao)聲(sheng)裝置的(de)方(fang)法(fa)。

蝸(gua)(gua)舌(she)(she)結構的(de)改(gai)進設計。因為存在葉片(pian)尾跡(ji)，葉輪(lun)出口切(qie)(qie)向速(su)度(du)分布(bu)曲線的(de)最(zui)(zui)大(da)值與最(zui)(zui)小值會很(hen)明顯(xian)。此時(shi)蝸(gua)(gua)舌(she)(she)尖端半徑大(da)小和蝸(gua)(gua)舌(she)(she)與葉輪(lun)外(wai)徑間距大(da)小直接決定了(le)出風(feng)口噪聲大(da)小。對(dui)(dui)此可(ke)在風(feng)舌(she)(she)內側固定上穿孔板，并內襯(chen)上吸聲材料(liao)的(de)方法解決；也可(ke)以對(dui)(dui)蝸(gua)(gua)舌(she)(she)邊(bian)緣進行(xing)(xing)(xing)改(gai)變(bian)。通(tong)常(chang)蝸(gua)(gua)舌(she)(she)邊(bian)緣與主軸平(ping)行(xing)(xing)(xing)，從而使(shi)葉輪(lun)產生(sheng)的(de)周向不(bu)均勻(yun)氣流(liu)能夠(gou)共(gong)同(tong)給蝸(gua)(gua)舌(she)(she)形成(cheng)較大(da)脈沖力，再向外(wai)輻射(she)噪聲增大(da)。如果(guo)對(dui)(dui)蝸(gua)(gua)舌(she)(she)板進行(xing)(xing)(xing)改(gai)進，讓蝸(gua)(gua)舌(she)(she)邊(bian)緣線和主軸呈(cheng)現傾斜(xie)角度(du)，具(ju)體(ti)傾斜(xie)度(du)可(ke)根(gen)據葉片(pian)氣動模型(xing)得到葉片(pian)出風(feng)口風(feng)速(su)的(de)切(qie)(qie)線方向，從而使(shi)兩個葉片(pian)產生(sheng)的(de)氣流(liu)共(gong)同(tong)對(dui)(dui)蝸(gua)(gua)舌(she)(she)形成(cheng)作用(yong)，從而達到降噪效果(guo)。

葉(xie)(xie)(xie)輪(lun)(lun)氣(qi)體(ti)通(tong)道的改(gai)進(jin)設計。在THF系列(lie)離心風(feng)(feng)機的葉(xie)(xie)(xie)輪(lun)(lun)設計中，葉(xie)(xie)(xie)輪(lun)(lun)進(jin)口(kou)(kou)速(su)(su)度和(he)減(jian)速(su)(su)程(cheng)度應(ying)給予密切關注。降(jiang)(jiang)低(di)進(jin)口(kou)(kou)速(su)(su)度以及增(zeng)大減(jian)速(su)(su)程(cheng)度，能夠減(jian)小(xiao)葉(xie)(xie)(xie)輪(lun)(lun)流速(su)(su)，降(jiang)(jiang)低(di)流動損(sun)失(shi)，從(cong)而提高葉(xie)(xie)(xie)輪(lun)(lun)流動效率，有(you)效降(jiang)(jiang)低(di)噪聲。改(gai)進(jin)時(shi)可應(ying)用后掠式扭曲葉(xie)(xie)(xie)片，出(chu)風(feng)(feng)口(kou)(kou)葉(xie)(xie)(xie)片適當(dang)前(qian)傾，進(jin)風(feng)(feng)口(kou)(kou)葉(xie)(xie)(xie)片適當(dang)后掠，防止流道擴張過(guo)快和(he)氣(qi)流分離嚴重，快速(su)(su)解體(ti)葉(xie)(xie)(xie)片背面紊流附面層與分界層所產生的渦旋(xuan)胚，有(you)效提升氣(qi)流流動效率，降(jiang)(jiang)低(di)渦旋(xuan)噪聲。