羅茨風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生及降噪措施

石波

摘要：當(dāng)前，羅茨鼓風(fēng)機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域用途十分廣泛，是一種通用的機(jī)械設(shè)備，同時(shí)還是一種噪聲污染極大的的機(jī)電設(shè)備。如何解決羅茨風(fēng)機(jī)噪聲擾民問(wèn)題，一直是相關(guān)技術(shù)人員面臨的技術(shù)性課題。本文介紹了羅茨風(fēng)機(jī)的工作原理，剖析噪聲形成的特性，介紹目前主流的降噪設(shè)計(jì)和噪聲控制技術(shù)，參照廣西華銀鋁業(yè)有限公司熱電廠鍋爐脫硫用的MJR450、原料磨用的JTS250-61.2/40KPa、水廠用的BK7018型三葉等羅茨鼓風(fēng)機(jī)的安裝及使用情況，給出了有效降低羅茨風(fēng)機(jī)噪聲的原則和方法，希望能對(duì)改善羅茨風(fēng)機(jī)使用環(huán)境有所幫助。

關(guān)鍵詞：羅茨風(fēng)機(jī)；噪聲；降噪

中圖分類號(hào)：TQ05文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

結(jié)合羅茨風(fēng)機(jī)的工作原理，剖析噪聲形成的特性，在各種應(yīng)用實(shí)例的基礎(chǔ)上提出了控制噪聲的各種方法，并提出了降低羅茨風(fēng)機(jī)噪聲的根本途徑是改進(jìn)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和進(jìn)行風(fēng)機(jī)的最佳選擇，選用合適的安裝及運(yùn)行方式。

1羅茨風(fēng)機(jī)的工作原理及噪聲的產(chǎn)生

羅茨風(fēng)機(jī)分臥式和立式兩種。臥式羅茨風(fēng)機(jī)，它由兩個(gè)漸開腰形轉(zhuǎn)子（空心或?qū)嵭模㈤L(zhǎng)圓形機(jī)殼、兩根平行軸組成。機(jī)殼可分為帶有水冷、氣冷和不設(shè)冷卻裝置三類。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是在兩軸的同端裝有式樣和大小完全相同的、且互相嚙合的兩個(gè)齒輪，使主動(dòng)軸直接與電動(dòng)機(jī)相連，并通過(guò)齒輪帶動(dòng)使從動(dòng)軸作相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，能排擠出兩倍陰影體積的空氣，因而主動(dòng)軸每旋轉(zhuǎn)一周就排擠出4倍陰影體積的空氣。羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口合理的布置應(yīng)為：上端進(jìn)風(fēng)下端排風(fēng)（對(duì)臥式而言），這樣可以利用高壓氣體抵銷一部分轉(zhuǎn)子與軸的重力，降低軸承壓力，減少磨損。羅茨風(fēng)機(jī)屬于容積式風(fēng)機(jī)，輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例。三葉羅茨風(fēng)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一次由2個(gè)葉輪進(jìn)行3次吸、排氣，與二葉型相比，氣體脈動(dòng)變少，負(fù)荷變化小，機(jī)械強(qiáng)度高，噪聲低，振動(dòng)也小。可以高速化，不需要內(nèi)部潤(rùn)滑，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，適應(yīng)多種用途，已運(yùn)用于廣泛的領(lǐng)域。羅茨風(fēng)機(jī)含有機(jī)械、電磁、氣流等多種噪聲源，其輻射噪聲的部位主要有：（l）進(jìn)氣口和出氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲；（2）機(jī)殼及電動(dòng)機(jī)、軸承等輻射的機(jī)械性噪聲；（3）基礎(chǔ)振動(dòng)輻射的固體聲。在這幾部分噪聲中，進(jìn)、出口部位輻射的空氣動(dòng)力性噪聲（簡(jiǎn)稱氣動(dòng)噪聲）最強(qiáng)，其它如機(jī)械噪聲、電磁噪聲等，在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行條件下都是次要的。根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生噪聲的頻譜分析，其特點(diǎn)為低頻帶寬。風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲主要由兩部分組成：即旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。當(dāng)工作輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片出口區(qū)內(nèi)氣流具有很大的不均勻性。這種不均勻性氣流周期地作用于周圍介質(zhì)，產(chǎn)生壓力脈動(dòng)而形成噪聲。風(fēng)機(jī)的噪聲具有確定的頻率，其旋轉(zhuǎn)噪聲的頻率為：

式中：N為風(fēng)機(jī)工作輪每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（rm/in）；Z為葉片數(shù)；i為諧波序號(hào)（1，2，3，……）。=11為基頻，=12，3，4，……為高次諧音。從噪聲強(qiáng)度來(lái)看，基頻最強(qiáng)，其次高頻諧音總的趨勢(shì)是逐漸減弱的。典型羅茨風(fēng)機(jī)的頻率特性見圖1、

2羅茨風(fēng)機(jī)噪聲控制的方法

2.1選擇合理的風(fēng)機(jī)形式

同一個(gè)系列的風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓和風(fēng)量大，噪聲隨之增大。風(fēng)機(jī)余量過(guò)大不但消耗電能，還必須得有與之對(duì)應(yīng)的管網(wǎng)和運(yùn)行制度匹配才能降低噪聲。同一型號(hào)的風(fēng)機(jī)，性能允許的話，選擇低轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定流量的時(shí)候應(yīng)該降低轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到降噪的目的。

2.2機(jī)械噪聲控制方法

2.2.1對(duì)于機(jī)械噪聲，主要是提高裝配的精度；以彈性聯(lián)軸節(jié)連接電動(dòng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)；加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維修保養(yǎng)，以及加油潤(rùn)滑，擰緊連接的螺栓，更換損壞的零部件等等。

2.2.2降低機(jī)身通過(guò)地面?zhèn)鲗?dǎo)的震動(dòng)，可以采用單獨(dú)設(shè)置設(shè)備基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)周圍設(shè)置減震溝或減震槽。

2.3氣動(dòng)噪聲的一般控制方法

2.3.1安裝消聲器

一般情況下，從風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口和排氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲比從其他部位輻射的噪聲要高10～20分貝，因此，控制風(fēng)機(jī)噪聲時(shí)，首先應(yīng)在進(jìn)氣和排氣管道上安裝適當(dāng)?shù)南暺鳌Ｄ壳皣?guó)內(nèi)外均趨向于采用阻性消聲器，而體積較大、消聲頻道較窄的消聲器已很少使用。

2.3.2建立隔聲罩

采用隔聲罩措施，就是將整個(gè)風(fēng)機(jī)機(jī)組用密閉的隔聲罩圍包起來(lái)。因風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的溫度較高，其技術(shù)關(guān)鍵是采用怎樣的冷卻措施保證風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外均以采用風(fēng)冷方法為最普遍。主要的冷卻形式有：自扇通風(fēng)冷卻法、負(fù)壓吸風(fēng)冷卻法、罩內(nèi)空氣循環(huán)通風(fēng)冷卻法和外加機(jī)械通風(fēng)冷卻法等。

2.3.3合理處理管道系統(tǒng)

如果條件允許適當(dāng)加厚風(fēng)管，增加管道剛度，減少震動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。對(duì)風(fēng)管的彎頭或者接頭進(jìn)行柔性處理，減少因氣流沖擊引發(fā)的噪聲。在管道穿墻處和與支架接觸的地方加裝彈性軟墊和做柔性管段等措施。在條件允許的情況下降低風(fēng)速加大管徑，有助于降低氣流噪聲，還能使消聲器效果更佳。為了減弱從風(fēng)機(jī)風(fēng)管上輻射出來(lái)的噪聲，降低振動(dòng)頻率，可以對(duì)管道施行包扎，隔絕噪聲由此傳播的途徑。

2.3.4建筑措施

為風(fēng)機(jī)設(shè)置獨(dú)立的機(jī)房，建立消聲坑或者排氣消聲室。

3羅茨風(fēng)機(jī)降低噪聲的根本途徑

3.1控制風(fēng)機(jī)選型、安裝和運(yùn)行噪聲

l）風(fēng)機(jī)的選擇、運(yùn)行方式和安裝布置在實(shí)際管網(wǎng)系統(tǒng)中，為了保證低的噪聲，應(yīng)選擇最佳的風(fēng)機(jī)型式和尺寸，進(jìn)行正確的安裝，保持合理的運(yùn)行。

2）正確地安裝風(fēng)機(jī)，隨著流量和壓力的增大而增大，安裝時(shí)應(yīng)盡量減少不必要的阻力損失。在流道中及葉輪前盡力避免障礙物產(chǎn)生的尾跡吸人到葉輪中而產(chǎn)生噪聲。消聲器的安裝應(yīng)與葉輪留有一定的安裝長(zhǎng)度，以避免對(duì)葉輪產(chǎn)生影響。

3.2改進(jìn)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）將葉輪做成扭葉葉輪

有前述風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理分析可知、當(dāng)士作輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片出口區(qū)內(nèi)氣流有很大的不均勻性，這種不均勻性氣流周期地作用于周圍介質(zhì)，產(chǎn)生壓力脈動(dòng)而形成噪聲。且氣流的不均勻性愈強(qiáng)一噪聲愈大。將羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子直葉葉輪改為扭葉葉輪，能改善排氣的不均勻性，因而能降低噪聲。

（2）把機(jī)殼內(nèi)圓周面出風(fēng)口做成與葉輪頂端素線成一定大小的夾角

氣流沿工作輪出口圓周方向的不均勻性，產(chǎn)生了隨時(shí)間變化的壓力脈動(dòng)，反過(guò)來(lái)，它又影響葉輪中氣流的脈動(dòng)，產(chǎn)生噪聲。把機(jī)殼內(nèi)圓周面出風(fēng)口做成與葉輪頂端素線成一定大小的夾角，能改善氣流的不均勻性。經(jīng)過(guò)改造的羅茨風(fēng)機(jī)具有氣流脈動(dòng)小、噪音低等優(yōu)良性能，目前已為各羅茨鼓風(fēng)機(jī)廠家所關(guān)注。

總之，l）采用消聲、隔聲、吸聲、隔振等方法，雖能取得一定的噪聲綜合治理成效，但只是從傳播途徑上采取了措施，相應(yīng)的增加了投資。2）為了使噪聲得到更有效的控制，需從聲源上根本解決問(wèn)題，即選擇最佳設(shè)計(jì)，提高制造精度和裝配質(zhì)量，選用合理的調(diào)節(jié)方式，并采取有效的減振措施，才能取得令人滿意的降噪效果。

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