淺析高速軋線風機噪音治理研究與實踐

摘要：本文就首鋼水鋼集團公司高速線材所產生的高分貝噪音聲源原因及影響進行分析，提出采取設備改造、隔聲、消聲、吸聲等噪音控制措施，力求達到85dB(A)以內，為職工創造良好的工作環境。

關鍵詞：風機噪音 治理 研究 實踐

0 概述

隨著科學技術的發展和節能降耗、提高經濟效益的要求，行業規模化、設備大型化已成趨勢，因此帶來的噪聲污染問題也日益嚴重。

軋鋼生產車間內存在大量的噪聲源，普遍在88db(A)-93db(A)之間，而高速線材離心風機噪聲尤為突出，高達110 db(A)，是車間內噪聲最大的聲源，對車間工人的身心健康造成了危害。

1 高速軋線離心風機簡介

1.1風機在高速軋線生產工藝中的作用

高速線材在冷卻過程中，是通過控制調整綜合輥道速度和冷卻風機風量來獲得冷卻速度，達到所需的性能。風機風量調節則是通過對風機的風口進口葉片的控制實現的。

1.2 風機機械結構簡介

高速軋線離心風機，其進風口處噪聲在100 db(A)—113 db(A)之間，機殼處噪聲在95 db(A)—107 db(A)之間，頂部出風口噪聲在98 db(A)—105 db(A)之間。風機通過風箱連接到輥道甲板下，風機出來的風通過特殊設計的呈一定角度布置的出風口吹出。風箱內設置有佳靈裝置來調節風量沿輥道寬度方向的分布。佳靈裝置的設定通過調整風箱內的導板的位置來實現，這些導板將風量從風箱中部風室引導到兩側風室。

2 離心風機噪音產生原因分析

經系統分析，高速軋線離心風機噪音聲源主要來源于氣體非穩定流動及高速旋轉機械部件摩擦等。

2.1 氣體非穩定流動產生聲源

氣體非穩定流動產生空氣動力性噪聲，即氣流的擾動、氣體與氣體及氣體與物體相互作用產生的噪聲，主要由旋轉噪聲和渦流噪聲組成。

旋轉噪聲是工作輪旋轉時，輪上的葉片打擊周圍的氣體介質，引起周圍氣體的壓力脈動而形成的。對于給定的空間某質點來說，每當葉片通過時，打擊這一質點氣體的壓力便迅速起伏一次，旋轉葉片連續地逐個掠過，就不斷地產生壓力脈動，造成氣流很大的不均勻性，從而向周圍輻射噪聲。

旋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，氣流流經葉片界面產生分裂時，形成附面層及漩渦分裂脫離，而引起葉片上壓力的脈動，輻射出一種非穩定的流動噪聲。

2.2機械摩擦產生聲源

風機在經過一段時間的運轉后，會產生多種機械噪聲：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；軸承在運行后由于磨損，與軸相互產生的噪聲；由于安裝不良或各零件聯接松動而產生的噪聲；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。

2.3 其他原因產生聲源

因電機軸承本身精度不夠產生的噪聲、徑向交變的電磁力激發的電磁噪聲、換向器整流子碳刷摩擦導電環而產生的摩擦噪聲、整流子的打擊噪聲、轉子不平衡或電磁力軸向分量產生的軸向串動聲、電機冷卻風扇產生的空氣動力噪聲等。

3 治理技術探討

針對上述狀況及噪音產生原因，經結合國家對職業環保等方面要求，進行可行性分析，提出如下治理措施：

3.1殼體減振整改措施

在風機殼體上敷設高分子隔聲氈，采用K13植物纖維噴涂，其特點有：材料質輕環保、內阻尼大、隔聲性能強、減振效果好、超薄、柔軟、拉伸強度大；阻燃、防潮、防蛀；厚度1.2mm，規格1.24m×10m。敷設該軟材料，可降低2-3dB(A)。

3.2佳靈裝置的整改措施

風機原有佳靈裝置導板強度不夠，采用雙層2mm鋼板中空15mm間隙，利用之間的筋板形成導板，由于板面較大，板壁較薄，當風力作用在導板上時，產生的噪聲一部分反射至空間中，一部分穿透至導板內部，由于導板內部為空腔，噪聲在內部經過無數反射后時噪聲在內部疊加，使其噪聲增大。在風力的作用下發生振動產生噪聲。根據現場測量，結合現有導板厚度等關系，選定導板厚度為6mm。底部倒角便于氣流順暢的通過和導向，并在佳靈裝置的三分之二高度以下的兩側均敷設高分子隔聲氈。

3.3 在風道周圍增設吸聲材料罩

下風道處的進風口面積為1.235m2，風量為125000m3/h，風速為28.1m/s，下風道成喇叭口的形式，風速較高，對其管道壁進行強烈的撞擊，使其管壁產生振動形成噪聲，且上風口為矩形，當氣體經過下風道的喇叭口流向上風道時，由于受到管壁對氣流的阻止，產生強烈振動，也會形成噪聲，因此在上、下風道管壁均需要敷設隔聲氈，從而降低由于氣體對管壁撞擊所產生的噪聲的影響。

3.4 改善風冷線惰輥氣流條件

現惰輥進風口寬度為55mm，出風口寬度為35mm，小于進風口，且無隔板將其管道內壁與風口隔開，導致在管內產生大量的渦旋氣流，使其風壓增大，排放不順暢，風量損失嚴重。根據《通風設計手冊》、《噪聲與振動控制工程手冊》及現場情況，設計該惰輥進風口寬度為60mm、長度為790mm（由于風機處的鋼材不屬于相變區域，故從降噪角度考慮以佳靈板的寬度開設進風口）與排氣口開設長度相同，出風口邊緣與進風口邊緣11.6°的斜度并采用筋板將其管壁與風口隔離，使其氣流不能進入腔內產生渦流，這時風阻和風壓損失小且氣流順暢，根據計算公式：△P損=10§lpv2/(d02g)，得出△P損=141.2Pa，P2=P1-P損得出P2=3558.8Pa，Q出=V2S得出，Q出=9943.8 m3/h，在原惰輥排風口排風量為7838.69 m3/h的基礎上增加了26.85%的排氣量。根據計算公式V=Q/S得出單個惰輥進氣口風速為36.2m/s，排氣口風速為23.4m/s，風速降低了12.8m/s，從而降低了排風口處由于風速所產生噪聲的影響，同時也保證冷卻風在惰輥開口處部產生渦流造成的噪聲。其次，根據現場實際勘測及設計圖紙查閱，現惰輥與導輪間的距離為13.7mm，單臺風機排風口處共有11個惰輥和12個導論，故共有22個間隙，其面積為0.43703m2，根據改進后惰輥開口為60mm后，惰輥的進氣口面積為0.5214m2，大于間隙面積，完全滿足線材冷卻量，且風口不會再形成渦流，噪聲降低明顯。

3.5 其它方面措施

在風機進風口面安裝吸隔聲墻，在墻體下部安裝滿足風機進氣要求的通風消聲器；在電機一面采取制作隔聲門方式進行封閉處理；在風機頂部生產線甲板上安裝吸聲構件，降低風機噪聲。

4項目實施情況

該項目于2010年4月實施，歷經50天完成。

5 取得的效益

通過采取設備改造、隔聲、消聲、吸聲等噪聲控制手段將風機噪聲控制在≤85 dB(A)內。達到降低了生產現場的噪聲強度，有效改善了作業環境，保障了職工身心健康，取得了很好的作用。

6 結語

噪聲治理屬環境保護科學范疇，專業技術性高，國家產業政策性強，針對不同生產工藝，所產生的噪音聲源原因各異，需具體對待。首先設計部門必須與生產工藝密切配合，對噪聲生產的區域、方式、頻率進行細致研究，其次與生產噪音治理設備的專業性企業密切合作，采用合理高效的噪音治理技術，最后統籌生產工藝設備和噪音治理技術的關系，完成合理的工業設計。通過高速軋線風機噪聲治理取得的效果，采用上述方法是可行的。

參考文獻：

[1] GBJ87-85《工業企業噪聲控制設計規范》

[2] GB3096-2008《聲環境質量標準》

[3]衛生部和國家勞動總局頒的《工業企業噪聲衛生標準》

[4] JB/T6891-2004《風機用消聲器 技術條件》