羅茨風機噪聲的產生及降噪措施

石波

摘要：當前，羅茨鼓風機在各個領域用途十分廣泛，是一種通用的機械設備，同時還是一種噪聲污染極大的的機電設備。如何解決羅茨風機噪聲擾民問題，一直是相關技術人員面臨的技術性課題。本文介紹了羅茨風機的工作原理，剖析噪聲形成的特性，介紹目前主流的降噪設計和噪聲控制技術，參照廣西華銀鋁業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型三葉等羅茨鼓風機的安裝及使用情況，給出了有效降低羅茨風機噪聲的原則和方法，希望能對改善羅茨風機使用環境有所幫助。

關鍵詞：羅茨風機；噪聲；降噪

中圖分類號：TQ05文獻標識碼：A

結合羅茨風機的工作原理，剖析噪聲形成的特性，在各種應用實例的基礎上提出了控制噪聲的各種方法，并提出了降低羅茨風機噪聲的根本途徑是改進風機的氣動設計和進行風機的最佳選擇，選用合適的安裝及運行方式。

1羅茨風機的工作原理及噪聲的產生

羅茨風機分臥式和立式兩種。臥式羅茨風機，它由兩個漸開腰形轉子（空心或實心）、長圓形機殼、兩根平行軸組成。機殼可分為帶有水冷、氣冷和不設冷卻裝置三類。傳動機構是在兩軸的同端裝有式樣和大小完全相同的、且互相嚙合的兩個齒輪，使主動軸直接與電動機相連，并通過齒輪帶動使從動軸作相反方向的轉動。每個轉子旋轉一周，能排擠出兩倍陰影體積的空氣，因而主動軸每旋轉一周就排擠出4倍陰影體積的空氣。羅茨風機進、出口合理的布置應為：上端進風下端排風（對臥式而言），這樣可以利用高壓氣體抵銷一部分轉子與軸的重力，降低軸承壓力，減少磨損。羅茨風機屬于容積式風機，輸送的風量與轉數成比例。三葉羅茨風機每轉動一次由2個葉輪進行3次吸、排氣，與二葉型相比，氣體脈動變少，負荷變化小，機械強度高，噪聲低，振動也小。可以高速化，不需要內部潤滑，而且結構簡單，運轉平穩，性能穩定，適應多種用途，已運用于廣泛的領域。羅茨風機含有機械、電磁、氣流等多種噪聲源，其輻射噪聲的部位主要有：（l）進氣口和出氣口輻射的空氣動力性噪聲；（2）機殼及電動機、軸承等輻射的機械性噪聲；（3）基礎振動輻射的固體聲。在這幾部分噪聲中，進、出口部位輻射的空氣動力性噪聲（簡稱氣動噪聲）最強，其它如機械噪聲、電磁噪聲等，在風機正常運行條件下都是次要的。根據羅茨風機產生噪聲的頻譜分析，其特點為低頻帶寬。風機的氣動噪聲主要由兩部分組成：即旋轉噪聲和渦流噪聲。當工作輪旋轉時，葉片出口區內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，產生壓力脈動而形成噪聲。風機的噪聲具有確定的頻率，其旋轉噪聲的頻率為：

式中：N為風機工作輪每分鐘轉數（rm/in）；Z為葉片數；i為諧波序號（1，2，3，……）。=11為基頻，=12，3，4，……為高次諧音。從噪聲強度來看，基頻最強，其次高頻諧音總的趨勢是逐漸減弱的。典型羅茨風機的頻率特性見圖1、

2羅茨風機噪聲控制的方法

2.1選擇合理的風機形式

同一個系列的風機，風壓和風量大，噪聲隨之增大。風機余量過大不但消耗電能，還必須得有與之對應的管網和運行制度匹配才能降低噪聲。同一型號的風機，性能允許的話，選擇低轉速的風機，當到達一定流量的時候應該降低轉速，從而達到降噪的目的。

2.2機械噪聲控制方法

2.2.1對于機械噪聲，主要是提高裝配的精度；以彈性聯軸節連接電動機和鼓風機；加強對設備的維修保養，以及加油潤滑，擰緊連接的螺栓，更換損壞的零部件等等。

2.2.2降低機身通過地面傳導的震動，可以采用單獨設置設備基礎，在基礎周圍設置減震溝或減震槽。

2.3氣動噪聲的一般控制方法

2.3.1安裝消聲器

一般情況下，從風機進氣口和排氣口輻射的空氣動力性噪聲比從其他部位輻射的噪聲要高10～20分貝，因此，控制風機噪聲時，首先應在進氣和排氣管道上安裝適當的消聲器。目前國內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，就是將整個風機機組用密閉的隔聲罩圍包起來。因風機運行產生的溫度較高，其技術關鍵是采用怎樣的冷卻措施保證風機的正常運轉。目前，國內外均以采用風冷方法為最普遍。主要的冷卻形式有：自扇通風冷卻法、負壓吸風冷卻法、罩內空氣循環通風冷卻法和外加機械通風冷卻法等。

2.3.3合理處理管道系統

如果條件允許適當加厚風管，增加管道剛度，減少震動產生的噪聲。對風管的彎頭或者接頭進行柔性處理，減少因氣流沖擊引發的噪聲。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。為了減弱從風機風管上輻射出來的噪聲，降低振動頻率，可以對管道施行包扎，隔絕噪聲由此傳播的途徑。

2.3.4建筑措施

為風機設置獨立的機房，建立消聲坑或者排氣消聲室。

3羅茨風機降低噪聲的根本途徑

3.1控制風機選型、安裝和運行噪聲

l）風機的選擇、運行方式和安裝布置在實際管網系統中，為了保證低的噪聲，應選擇最佳的風機型式和尺寸，進行正確的安裝，保持合理的運行。

2）正確地安裝風機，隨著流量和壓力的增大而增大，安裝時應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生的尾跡吸人到葉輪中而產生噪聲。消聲器的安裝應與葉輪留有一定的安裝長度，以避免對葉輪產生影響。

3.2改進風機結構設計

（1）將葉輪做成扭葉葉輪

有前述風機噪聲產生的機理分析可知、當士作輪旋轉時，葉片出口區內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，產生壓力脈動而形成噪聲。且氣流的不均勻性愈強一噪聲愈大。將羅茨風機轉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）把機殼內圓周面出風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，產生了隨時間變化的壓力脈動，反過來，它又影響葉輪中氣流的脈動，產生噪聲。把機殼內圓周面出風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。經過改造的羅茨風機具有氣流脈動小、噪音低等優良性能，目前已為各羅茨鼓風機廠家所關注。

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題，即選擇最佳設計，提高制造精度和裝配質量，選用合理的調節方式，并采取有效的減振措施，才能取得令人滿意的降噪效果。

參考文獻：

[1]馬景剛.羅茨風機噪聲產生的機理及降噪措施的探討[J].通用機械，2003（10）：25-27.

[2]蔡業彬，陳再良，方子嚴.羅茨風機噪聲產生的機理及降噪措施[J].化工裝備技術，2000（03）：40-44.