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彎頭加折板式消聲器在工廠大風量軸流風機噪聲處理上的應用分析
文章出處:技術資訊
網責任編輯admin
閱讀量:
發表時間:2021-03-02 13:16
1噪聲分析
大風量軸流風機是葉片式流動機械,其產生的噪聲包括空氣動力性噪聲、氣固耦合噪聲、機械噪聲、電磁噪聲,其中空氣動力性噪聲是大風量軸流風機的主要噪聲。
空氣動力性噪聲是葉片旋轉引起空氣振動產生的。旋轉噪聲和渦流噪聲是兩種不同的氣動噪聲。旋轉噪聲是當大風量軸流風機葉片旋轉推動空氣流動時,均勻分布的葉片與周圍空氣相互作用,引起氣體壓力脈沖而產生離散噪聲;旋渦噪聲是葉片表面上的氣流形成紊流附面層后,隨著壓力的增加,從葉片上旋渦脫離,引起脈動產生的寬頻噪聲。
劉希昌等人認為,風機噪聲單頻的噪聲最大值存在于低頻階段,且噪聲在2500Hz以后噪聲頻譜沒有明顯波動。有研究表明,100Hz以下的噪聲,大氣吸收作用微弱,在10km的傳播范圍內,噪聲幾乎不衰減;400Hz的噪聲在大氣相對濕度為50%,溫度為293K情況下,5km的傳播范圍衰減3dB。由此可見,低頻噪聲隨傳播距離的變化不大。
采用多功能數字環境噪聲分析儀對某項目上大風量軸流風機聲壓級進行測量,結果如圖1所示。從圖上結果可知,該軸流風機的等效連續A聲級約為87dB(A),并且噪聲在63Hz單頻時峰值達98dB(A),在125Hz單頻時噪聲峰值達96dB(A)。該結果證實了劉希昌等人的研究,軸流風機單頻噪聲最大值在低頻段,主要噪聲為低頻噪聲。
圖1 大風量軸流風機噪聲聲壓級
由項目實際考察情況得到,風機所在位置距敏感建筑僅15m,風機進風口正對敏感建筑。針對該項目上風機的噪聲進行現狀模擬,利用CadnaA噪聲模擬軟件對風機噪聲對周圍敏感點的影響進行分析,分析模擬結果如圖2所示。
從圖2可知,風機所在建筑與敏感建筑之間的噪聲值最大,敏感建筑靠近風機進風口一側的噪聲超過70dB(A),噪聲最大區域正對風機進風口,噪聲值為76.3dB(A)。由于建筑物的遮擋作用,噪聲能量被削減,使得噪聲無法直接達到的區域的噪聲值降低。
圖2 風機噪聲現狀模擬圖
2噪聲治理措施
常用的風機噪聲治理方法有加裝隔聲罩,對風機室墻壁進行吸隔聲處理,風機室隔聲門,進排氣筒加消聲器等從整體上對風機進行吸聲、隔聲、消聲等綜合治理措施。
根據項目實地考察情況,受大風量軸流風機安裝位置限制,無法對風機房墻體進行常規的吸隔聲處理,考慮風機產生的空氣動力性噪聲主要從進風口傳出,且進風口正對敏感建筑,故本項目采用在進風口安裝進風消聲器的方式對風機進行降噪。
2.1消聲器設計
針對空氣動力性噪聲,主要應用的消聲器包括阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合型消聲器。在該項目應用中綜合考慮現場情況,決定采用阻性消聲器和消聲彎頭組合形成的一種結構形式,這種消聲器結構簡單,通過控制消聲器內吸聲材料的結構參數,可以有效的控制消聲器的消聲性能。吸聲材料按照吸聲原理可以分為多孔性吸聲材料和共振吸聲材料。該消聲器中設計采用多孔性吸聲材料。
消聲器中消聲片的厚度及消聲片之間的間距沒有特定的計算公式,均參考馬大猷[9]等人的理論及經驗進行設計。
通過阻性消聲器消聲量計算公式:l,在消聲器消聲通道長度l確定的情況下,設計合理的通道周長與通道截面積的比值P/S。根據馬大猷等人的研究可知,為提高低頻噪聲的消聲量,在空間允許的條件下,消聲片的厚度為100mm較適宜。并且,消聲片厚度與通道寬度比為1:1時,消聲效果較好。在壓力損失要求不高時,增大消聲片的排片角度,有利于增加消聲量。
圖3為消聲器內部結構示意圖,根據現場實際情況,消聲器頂部設計為矩形彎頭,便于安裝。頂部彎頭內設弧形導流結構,采用光滑鍍鋅板+吸聲材料+護面+穿孔鍍鋅板的結構,在改變氣流流通方向的同時對噪聲進行消聲;消聲器下部采用折板式消聲通道結構,用特定厚度的消聲片,在特定角度下排列,對大風量軸流風機噪聲進行治理;消聲器箱體內壁采用一定厚度的高密度吸聲材料,在提高箱體隔聲量的同時增加吸聲材料對低頻噪聲的吸聲系數。
圖3 消聲器內部結構示意圖
2.2大風量軸流風機噪聲治理措施
本項目采用在大風量軸流風機進風口安裝消聲器的方式進行大風量軸流風機的噪聲治理。圖4為大風量軸流風機的噪聲治理措施示意圖。將設計好的消聲器在大風量軸流風機的進風口處安裝,采用進風導風罩將進風口消聲器和風機進風口相連接,改變原水平進風模式為底部垂直進風,并且減弱進風口噪聲向敏感建筑直接傳播的趨勢。
圖4 大風量軸流風機噪聲治理措施示意圖
2.3噪聲治理結果
采取噪聲治理措施前后,大風量軸流風機進風口處噪聲值對比結果如圖5所示。由圖5可知,治理前后進風口處噪聲值在各倍頻程處有相似的升降趨勢。并且,噪聲在63Hz和125Hz處均有明顯峰值。治理后進風口處的噪聲值有明顯降低。在63Hz處降噪量約30dB,通過治理前后噪聲的A計權測量值對比,治理后進風口噪聲降噪量為27dB(A)。
圖5 治理前、后噪聲頻譜數據對比圖
3結論
本研究中所采用的彎頭加折板式消聲器的組合消聲結構,針對該項目中大風量軸流風機的噪聲消聲量能夠達到27dB(A),并且對低頻噪聲具有較好的消聲效果。彎頭加折板式消聲器的組合消聲結構,不僅能夠有效的改變氣流流通方向,增加通道長度,提高空氣動力性噪聲的消聲量,而且節約空間,組合形式靈活,具有廣泛的應用前景。
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