試論吸聲蝸殼在離心風機降噪中的應用

楊威，李斌，申張釗，霍美嫻

（1.陜西航天西諾美靈電氣有限公司；2.西安航天動力測控技術研究所，陜西 西安 710025）

離心式風機作為工業生產中的一種最常見的輔助設備，其最大的特點就是風機噪聲大尤其是大型風機的噪聲會嚴重影響人的身心健康，因此風機的降噪工作就有著非同尋常的的意義，當然想要實現這一目標，我們還有很多工作要做，首先就是了解噪音的主要來源。是離心風機主要的氣動噪聲源就是蝸殼壁，當其沒有進行消聲處理時，風機產生的聲波就會在在風機的蝸殼內反射，造成混響聲場的出現，也就使的聲壓級較高，而當離心風機做了降噪處理后，則與之相反。

就目前而言，國內外很多學者都做了離心風機消聲蝸殼降噪的研究工作。就像國外學者Bartenwerfer 就研究了方形的蝸板外側消聲外殼對離心風機的降噪作用的大小，使該風機的A 聲級降低了9dB(A)，降噪效果顯著。而劉曉良就發現適當增加空腔的厚度就能增加消音材料的消音效果，也就能夠有效地提高蝸殼的降噪效果。目前，國內外的研究大多集中在周向蝸板上加裝消聲物質或者研發更好的降噪材料上，而像對風機側板加裝消聲材料的報道就很少出現，所以值得大家關注一下。

1 試驗器材、方法

（1）離心風機結構參數。本試驗的風機結構簡圖就如圖1 所顯示的，穿孔鋼板固定在風機蝸板和前后蓋板上，二者之間有大約10mm 的空腔，這個空腔里面可以填充玻璃棉，這就做成了消聲蝸殼。這樣可以在4 個風機部位添加消聲層，這4 個部位分別是：①周向蝸板（A 組合）。②蝸殼后蓋板(B 組合)。③周向蝸板和后蓋板(C 組合)。④周向蝸板和前蓋板(D 組合）。實驗中的風機蝸殼內部的通流結構尺寸和原風機一致。

（2）測試系統。試驗在半消聲室中進行。試驗和測試所用到裝置或系統都是按照國家標準GB/T2888-91 和GB/T1236-2000 的要求進行設計、建造的，能夠代表當前企業中使用的大多數離心風機。風機進氣口端連接要符合GB/T1236 的規定。然后我們就用使用智能壓力風速風量儀來檢測風機相應位置的靜壓以及流量壓差。

圖1 風機消聲結構示意圖

2 試驗結果與分析

（1）消聲蝸殼對風機氣動性能的影響。通過實驗結果我們可以發現，穿孔板由于不如鋁板光滑，會使改裝了的風機在壓力和效率上有所降低，但降低的幅度有限。而4 種組合方式對其降低的幅度又有所不同，當風機達到額定功率時，A、B 兩個組合改進的風機全壓分別降低了16.0Pa、5.0Pa，四組的效率分別下降了約1.28%、0.9%。由此可見安裝穿孔板的面積不同，其使風機壓力的摩擦損失也不同。這其中由于B 組合僅僅在風機的后蓋板上安裝了穿孔板，所以其風機的壓力損失是最小的，同時其在實驗中的降噪不明顯，降噪效率還是可以的。

（2）A 型消聲蝸殼的降噪效果。圖2 是A 組合與原風機的出口A 聲級流量對比圖。由圖2 可以發現，A 組合風機的降噪效果最好是在額定工況點附近。但是當風機流量變大時，其降噪效果就會迅速變差，這是因為氣體流速過大時，吸聲材料的吸聲效果就會降低，也就會影響降噪的效果；而在小流量工況時，風機的振動會變大，這也就會使振動產生的噪聲增大，也就會使其降噪效果降低。

圖2 風機A 聲級對比

圖3 是原風機和A 型改進風機的噪聲頻譜對比圖。由頻譜圖可以看出低頻噪聲（500～800Hz）與原風機相比是并沒有被降低的，但是在1250～2000Hz 之 間的噪音下降明顯，其吸聲材料的降噪效果也是非常好的。造成這樣結果的主要原因也許是超細玻璃棉在高頻率下，吸聲系數較大，可以有效降低噪音，而在低頻率下，效果則會降低。

圖3 風機噪聲頻譜對比

圖4 風機A 聲級對比

（3）B 型 消 聲蝸殼的降噪效果。

圖4 是B 組合與原風機的出口A 聲級流量對比圖。通過上圖我們就會發現B 型改進風機的A 聲級降低了約7dB(A)，其噪音的降低效果不能說說是顯著，但是也不差。

圖5 風機噪聲頻譜對比

圖5 是原風機和B 型改進風機的噪聲頻譜對比圖。風機A 聲級有所增大的頻段是在125～500Hz 之間，其產生的可能的原因是在加裝消聲材料后，葉輪軸向的長度發生了改變，其被加長了，這就引起了低頻電機的振動，從而使風機的噪聲增加了。但是B 型改進風機在中高頻段降噪效果明顯，尤其是整機的高頻振動噪聲被明顯降低。

3 結語

本文通過這次組合改進實驗，對吸聲蝸殼在離心風機降噪中的應用進行了研究，通過A、B 2 種方式進行了試驗測量，在實驗中風機的噪聲都有不同程度的降低，而在這其中在蝸板和后蓋板加裝消音材料的組合降噪效果最好，同時企業想要對現有的離心風機設備進行改裝的難度也不大，其改裝也很方便，風機壓力損失也小，對于企業來說這個改進方案還是很經濟實惠的。這個實驗同時也能證明消聲蝸殼在實際生產中也能有很好的降噪效果，所以如果離心風機想要降噪，吸聲蝸殼是較好的選擇。