通用离心风机噪声的产生机理

时间：2016-9-26阅读：4090

    通用离心风机是一种量大面广的通用机械设备，几乎所有的行业都有使用。而在通用离心风机使用的过程中，噪音的存在能对生产、环境等产生很大的影响，随着工业发展对通用离心风机性能要求的提高，通用离心风机设计和制造技术也不断提高，人们对通用离心风机降噪的问题也提上了日程。目前采用的能有效降低通用离心风机噪音的方法有很多，但均不完善。例如：8-09、9-12前倾通用离心风机、G/Y4-73、4-68机翼型后倾通用离心风机、6-39、5-48单板弧后倾通用离心风机等,在没有特殊处理或无隔声装置的情况下,在距通用离心风机出风口处1m左右测得的噪声一般可达90～110dB(A),有些高压、大流量的通用离心风机,如：9-19、9-26噪声甚至达120～130dB(A)。根据标准化组织(ISO)建议:在工业厂区内,噪声要求不超过85dB(A);在公共建筑、饭店、宾馆、精密仪器仪表等领地,噪声要求不超过75dB(A)。根据人们对噪声所能承受的程度,距离通用离心风机zui近的住宅区,白天要求噪声不超过50～60dB(A),晚上要求噪声不超过40～45dB(A)。
    因此,对于当今较为普及通用离心风机噪声的产生要进行深入研究,识别噪声源,从而实现噪声的有效控制是有意义的。

一、通用离心风机噪声产生
    1.1通用离心风机的机械噪声
    通用离心风机在经过一段时间的运转后,会产生多种机械噪声。
       (1)叶轮磨损不均匀或因风压导致零件的变形,使整个转子不平衡而产生的噪声。
       (2)轴承在运行后由于磨损,与轴相互产生的噪声。
       (3)由于安装不良或各零件联接松动而产生的噪声。
       (4)叶轮高速旋转产生振动,导致机体某一部分共振而产生的噪声。
    1.2电机噪声
    在整个通风系统中,电机是其中一个重要组成部分,但一般通用离心风机的生产厂家采用的电机均由电机生产厂家提供,通用离心风机生产厂家一般不作电机内部处理,但电机的噪声种类繁多,本文简述如下：
       (1)轴承本身精度不够而产生的轴承噪声;
       (2)径向交变的电磁力激发的电磁噪声;
       (3)换向器整流子碳刷摩擦导电环而产生的摩擦噪声;
       (4)整流子的打击噪声;
       (5)由于某些部件振动使自己的固有频率与激励频率产生共振,形成很强的窄带噪声;
       (6)转子不平衡或电磁力轴向分量产生的轴向串动声;
       (7)电机冷却风扇产生的空气动力噪声。
    1.3通用离心风机的气动噪声
    气动噪声包括旋转噪声和涡流噪声
       (1)旋转噪声产生
    旋转噪声又称叶片噪声,或称离散频率噪声，属于偶极子声源，旋转噪声的频率为
    ,
    f=inz/60(1)式中　n———每分钟的转速z———叶片数
    i———谐波序号,i=1，2，3，…，i=1为基频
    由式(1)可以看出,若将叶片数增加1倍而转速保持不变时,由于基频增加1倍,原来的奇次谐波成分被取消,假定各谐波成分的强度近似相同,理论上旋转噪声的强度将降低一半。即使压力脉冲不很尖税,叶片数的增多对降低噪声也是有利的。
    旋转噪声的声压与通用离心风机的功率成正比,而与叶轮的半径成反比。所以,当功率与叶片的圆周速度给定时,从降低噪声的角度应尽量使叶轮半径大一些。叶片的圆周速度对旋转噪声的声压非常敏感,随圆周速度的提高,旋转噪声的声功率迅速地增加。
       (2)涡旋噪声产生
    涡旋噪声又称涡流噪声,或称紊流噪声。是由于紊流边界层及其脱离引起气流压力脉动造成的，边界层脱离和紊流脉动弹性较大，故漩涡噪声具有很宽的频率范围，也称宽频噪声。
    涡旋噪声的频率为
    式中　———斯特劳哈尔(Strouhal)系数,=0.14～0.2,一般取0.185
    w———气流与叶片的相对速度
    L———叶片正表面的宽度在垂直于速度平面上的投影
    i———频率谐波序号
    由式(2)可知,涡旋噪声的频率取决于叶片与气体的相对速度,而旋转叶片的圆周速度则随着与圆心的距离而变化。从圆心到圆周,速度连续变化。叶片旋转所产生的涡旋噪声就具有连续的噪声频谱,频带宽度也将随雷诺数的提高而缓慢地增大。从声源特性上说,涡旋噪声属偶极子源,声功率与偶极子源振速幅值vm的平方成正比,与波数k的4次方成正比,因此,涡旋噪声的声功率按流速v的6次方规律变化。
    实际各种系列通用离心风机,旋转噪声与涡旋噪声总是同时存在。若叶片的圆周速度相应的马赫数小于0.4,涡旋噪声则占主导地位,若叶片的圆周速度相应的马赫数大于0.4,旋转噪声则占主导地位。

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