動葉可調軸流風機噪聲產生原因及降噪措施

尹寶聚，張偉，李志鵬

(神華國華永州發電有限責任公司，湖南 永州425000)

某電廠二期工程總裝機容量為2 ×1 000 MW。鍋爐廠房采用半封閉的巖棉夾芯彩鋼板結構。一次風機布置在0 m 層的封閉鍋爐廠房內，全部采用上海鼓風機廠生產的動葉可調軸流式風機。

機組運行時一次風機(型號PAF20.8 －13.3 －2)產生的噪聲大，是鍋爐間最大的噪音源，對周圍環境影響較大。由于一次風機運行噪聲大，加上廠房內光滑墻體的反射和設備的散射，造成廠房內的噪聲環境非常惡劣，近場噪聲最高達到113.3 dB，影響廠房內工作環境及附近居民生活環境(距離最近民居80 m)，因此對噪聲治理進行治理勢在必行。

1 噪音來源

技術人員對3 號爐一次風機噪聲進行了現場實際測試，測試結果如表1 所示。

由表1 分析確認，一次風機主要有以下噪聲輻射源:一次風機本體;一次風機進、排風管道;一次風機的吸風口。

2 噪音的類型

根據風機噪聲產生的機理分主要有以下3 種不同種類的噪聲:①空氣動力性噪聲:由氣體振動產生，如通風機、壓縮機、發動機、噴氣式飛機和火箭等產生的噪聲;②機械噪聲:由固體振動產生，如齒輪、軸承和殼體等振動產生的噪聲;③電磁噪聲:由電磁振動產生，如電動機、發電機和變壓器等產生的噪聲〔1〕。

表1 3 號爐一次風機噪聲測量值 dB

風機的空氣動力性噪聲按產生機理可分為旋轉噪聲和渦流噪聲，由于一次風機轉速高、風壓大、流速快，空氣在風道呈紊流狀態，葉片轉動和空氣流動產生旋轉噪聲和渦流噪聲，同時空氣與風道不斷的作用，使風道產生振動噪音，風機的空氣動力性噪聲就是旋轉噪聲和渦流噪聲相互疊加的結果，對于一次風機空氣動力性噪聲的強度最大。風機機組的機械噪聲主要是聯軸器傳動、電機冷卻風扇轉動產生的空氣摩擦噪聲等，對于一次風機機械噪聲、電磁噪聲被空氣動力性噪聲所掩蓋，表現不明顯〔2〕。

對風機的實測數據(參見表1)分析表明，風機的空氣動力性噪聲(未加消聲器)約比其它部分的噪聲高出20～30 dB，因此對風機采取噪聲控制首先應先考慮風機的空氣動力性噪聲。風機產生的空氣動力性噪聲其頻率表達式〔3〕分別為:

式中 f 為旋轉噪聲的基頻(Hz);n 為葉輪轉數;z 為葉片數。

式中 fi為渦流噪聲的基頻(Hz);K 為斯脫路哈數;V 為氣體與葉片的相對速度(m/s);D 為氣體入射方向的物體厚度(m)。

3 噪音治理措施

3.1 噪聲控制常用技術

根據噪聲的傳播途徑，采取不同的技術措施達到控制噪聲的目的。對于空氣動力聲傳播，通常采取的技術措施有吸聲、消聲和隔聲。控制措施不當，通常達不到預期的目的，而合理的控制措施則會取得事半功倍的效果。

1)吸聲技術。吸聲技術通常用于降低混響聲，當空間安裝、懸掛有吸聲體時，聲波入射到這些材料的表面上會進入吸聲材料的孔隙，從而引起孔隙中的空氣和材料的細小纖維振動，由于摩擦和粘滯阻力，聲能轉變為熱能，而被吸收和耗散掉，吸聲材料的吸聲性能愈好、面積愈大，降噪效果愈好。對于一般設備可取得3～8 dB 的降噪效果，如果原有的吸聲性能很差，則可取得8～12 dB 的降噪量〔4〕。

2)消聲技術。消聲技術主要用于降低管道中傳播的噪聲。消聲器就是一種能讓氣流或水流通過，使噪聲衰減的裝置，通常安裝在管道中或進、排口上，可有效降低從空氣中或水流中傳傳播的動力性噪聲。消聲器的種類很多，按消聲原理大致分為阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合式消聲器、微孔板消聲器、耗散型及特殊型消聲器。

3)隔聲技術。隔聲就是采用密度重的材料制成構件加以阻擋或將噪聲封閉在一個空間，使其與周圍空氣隔絕，隔聲措施有隔聲間、隔聲罩、隔聲屏、隔聲門和隔聲窗，隔聲只對空氣聲傳播有效，而對固體導聲無效。

3.2 降噪措施

本項目的一次風機噪音主要是由殼體振動激發空氣振動，并在大氣中形成源源不斷的噪聲輻射。為降低該噪聲源，本方案擬采取隔聲包扎的方式控制管道及風機本體噪聲。

1)一次風機風機風道采用龍骨+玻璃棉+阻尼材料+彩涂鋼板形式進行降噪包扎。如圖1 所示。

圖1 管道包扎結構示意圖

其中:①隔聲包扎龍骨為國家標準角鋼、矩形鋼管、H 型鋼等，鋼材厚度為3 mm 以上，切割、焊接、折弧均依照國家標準或規范操作;②玻璃棉采用容重為48 kg/m3，防火等級為A 級，吸聲系數≥0.9 ，使用溫度 －120～400 ℃;③阻尼材料厚度為5 mm，阻尼系數為0.9，使用溫度－50～200 ℃;④隔聲外板采用彩涂鋼板，厚度為0.5 mm，涂層厚度為0.03 mm，覆膜厚度為0.15 mm。

根據單層隔聲墻隔聲量的經驗公式進行疊加計算〔5〕:

式中 M 為材料面密度。計算得到阻尼包扎隔聲層的隔聲量為22 dB，滿足設計要求。

2)一次風機出入口風道漏風處進行補焊治理，控制風道漏風產生噪音。利用停機機會對一次風機出、入口風道進行徹底的排查。在入口風道發現6 處漏風點、出口發現10 處漏風點，對發現漏風點進行全部補焊處理。

3)一次風機本體出入口膨脹節進行漏點處理，進出油管路等漏風部位安裝堵板。風機本體出入口膨脹節全部解體進行重新安裝，對漏點進行治理并對損壞膨脹節進行更換。液壓油管穿越殼體部分安裝堵板，對堵板與殼體縫隙采用防火泥進行封堵。

4)對31，32 一次風機取風口邊緣2 m 進行加固及出口風道彎頭處風道外側加裝縱向加固肋控制取風口振動噪音。取風口邊緣部分及出口風道彎頭處支撐未進行加強，雖然達到風道的設計標準，但從降噪角度出發強度不足，重新計算后對取風口處風道進行加固。

4 噪音治理效果

本次降噪工作實際施工工期為35 天。2 臺一次風機共發生費用48.8 萬，在一次風機周圍選擇5 個固定測量點，具體位置如圖2。施工前后對5點的噪音值噪音進行測量，對比結果如表2，3。

圖2 噪音測量點位置

表2 31 一次風機噪音治理前后測量結果對比 dB

表3 32 一次風機噪音治理前后測量結果對比 dB

本次噪音治理將31、32 一次風機高噪音值從113.3 dB，至93.5 dB。治理后噪音相對較高點為3、4、5 測點，這3 個測量地點緊臨送風機，影響較大，而測點1，2 距離送風機稍遠，噪音值為92 dB 左右。

5 結論

本次降噪工作針對一次風機噪音主要是由殼體振動激發空氣振動的特點，采取風道隔聲包扎、風道漏風處補焊、膨脹節及進出油管路等漏風部位安裝堵板、取風口邊緣2 m 進行加固及出口風道彎頭處風道外側加裝縱向加固肋方式控制管道及風機本體噪聲。從降噪結果上看本次降噪工作措施得當，以較少的投資達到了預期的效果。

〔1〕商景泰． 通風機手冊〔M〕． 北京:機械工業出版社，1994．

〔2〕鐘芳源，等． 葉片機械氣動聲學譯文集〔M〕． 北京:機械工業出版社，1987．

〔3〕李意民，史宏超． 通風機的氣動及耦合噪聲研究〔J〕． 流體機械，2000，28(3):20-22．

〔4〕任寶生，張克猛． 風機葉片噪聲的有源消聲研究〔J〕． 應用力學學報，1999(2):75-80．

〔5〕吳秉禮． 軸流通風機氣動噪聲預測與治理〔J〕． 流體機械:1998，26(4):31-35．