螺桿壓縮機(jī)低頻噪聲性能控制研究

劉楠

冰輪環(huán)境技術(shù)股份有限公司 山東煙臺 264000

螺桿壓縮機(jī)屬于容積式壓縮機(jī)，具有可靠性高、動力平衡好、適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在礦上、化工、動力等工業(yè)部門應(yīng)用廣泛。螺桿壓縮機(jī)噪聲源以風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)主機(jī)為主，其低頻噪聲穿透力強(qiáng)，勢必對操作工人的聽力、身心帶來傷害，因此，研究與控制螺桿壓縮機(jī)的低頻噪聲具有重要意義。

1 螺桿壓縮機(jī)分類和基本結(jié)構(gòu)

螺桿壓縮機(jī)是我國石油化工行業(yè)的主要?dú)怏w壓縮設(shè)備之一，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響整個壓縮機(jī)組裝置的安全性、可靠性及生產(chǎn)效率，一旦發(fā)生故障，極有可能引起整套設(shè)備甚至整條生產(chǎn)線的癱瘓，嚴(yán)重降低生產(chǎn)效率并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。螺桿壓縮機(jī)可分為無油潤滑螺桿壓縮機(jī)和噴油潤滑螺桿壓縮機(jī)兩類，其中無油潤滑螺桿壓縮機(jī)為了保障轉(zhuǎn)子間必不可少的間隙，通常采用同步齒輪，其陽轉(zhuǎn)子（主動轉(zhuǎn)子）靠同步齒輪帶動陰轉(zhuǎn)子（從動齒輪），轉(zhuǎn)子嚙合過程中互不接觸，靠有一定間隙的一對螺桿高速旋轉(zhuǎn)，達(dá)到密封氣體和壓縮氣體的目的。噴油螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)行中向轉(zhuǎn)子腔中噴入潤滑油，同時轉(zhuǎn)速較低，因此噪聲比無油壓縮機(jī)低。

2 螺桿壓縮機(jī)低頻噪聲成因

（1）螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)行中氣體的流動以及吸氣、排氣時發(fā)生共振導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。空氣在進(jìn)入螺桿壓縮機(jī)的進(jìn)氣管道時，在進(jìn)氣口會產(chǎn)生一定的壓力差，這種壓力差引發(fā)吸氣噪聲，當(dāng)排氣口與排氣管道相接通或被切斷時，會有大量的被壓縮的氣體排出，氣體在排放的瞬間會產(chǎn)生很大的脈動和強(qiáng)烈的渦流噴注，從而產(chǎn)生噪聲，在工作實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)由于排氣產(chǎn)生的噪聲比吸氣產(chǎn)生的噪聲要嚴(yán)重的多。氣流進(jìn)入螺桿壓縮機(jī)的進(jìn)氣管和出氣管時會產(chǎn)生特別大的壓力脈動，此時會產(chǎn)生大量的脈動噪聲，另外，壓縮機(jī)的機(jī)殼、定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)由于存在著強(qiáng)大的氣柱，氣柱會發(fā)生共鳴，氣柱共鳴現(xiàn)象也是導(dǎo)致低頻噪聲產(chǎn)生的重要原因[2]。（2）螺桿壓縮機(jī)機(jī)組各部件振動導(dǎo)致機(jī)械性噪聲的產(chǎn)生。由于機(jī)械設(shè)備構(gòu)造的特殊性，所有的機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中由于受轉(zhuǎn)速、齒輪咬合和各零部件摩擦等因素的影響都會引起固體振動，只要有振動伴隨而來的就會有噪聲，同樣道理，螺桿壓縮機(jī)在工作運(yùn)轉(zhuǎn)過程中也和其他設(shè)備一樣面臨著同樣的問題，本身螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子就具有不平衡性，加之轉(zhuǎn)動頻率較大，在運(yùn)轉(zhuǎn)中這種不平衡性就會導(dǎo)致振動產(chǎn)生，另外，螺桿壓縮機(jī)機(jī)組的各部件，如軸承、機(jī)殼、支撐裝置和固定裝置，只要開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)都會產(chǎn)生振動噪聲，以上這些全部都是機(jī)械性噪聲，我們在進(jìn)行噪聲控制時，必須要采取有針對性的手段和方法，對噪聲源進(jìn)行仔細(xì)的辨別和分析，找出機(jī)械性噪聲的分布特點(diǎn)和范圍，從而采取最為恰當(dāng)?shù)目刂拼胧?，不做徒勞無用之功，真正的有的放矢。

3 螺桿壓縮機(jī)低頻噪聲性能控制措施

3.1 主動減振

在螺桿壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，根據(jù)所檢測到的壓縮機(jī)振動信號，振動數(shù)據(jù)經(jīng)過實(shí)時處理，通過一定的控制策略，驅(qū)動作動器對壓縮機(jī)施加外部激勵（如力，力矩等），最終達(dá)到抑制螺桿壓縮機(jī)振動，降低機(jī)械振動輻射噪聲的目的。目前國內(nèi)主動減振技術(shù)還處于機(jī)理的研究階段，離實(shí)際應(yīng)用還有較大距離。但是基于主動減振降噪技術(shù)的良好發(fā)展前景，以及螺桿壓縮機(jī)振動產(chǎn)生機(jī)理的深入研究，主動減振降噪技術(shù)將逐步應(yīng)用到螺桿壓縮機(jī)減振降噪領(lǐng)域。

3.2 有源降噪

有源降噪是利用聲波的相消干涉原理，通過引入電聲裝置產(chǎn)生額外的噪聲源與不希望的原始噪聲進(jìn)行疊加，從而達(dá)到降低或者抑制噪聲的目的。有源降噪具有良好的低頻降噪效果，最適用于控制低頻諧波噪聲，目前主要集中應(yīng)用在耳機(jī)和汽車等領(lǐng)域。隨著有源技術(shù)的發(fā)展，以及螺桿壓縮機(jī)噪聲的深入研究，有源降噪將逐步應(yīng)用到螺桿壓縮機(jī)降噪領(lǐng)域[3]。

3.3 做好人耳防護(hù)工作

無論是哪種類型的噪聲在向外界環(huán)境傳播過程中都會對操作工作人員的身體造成傷害，特別是會影響人的聽力。長期在這種環(huán)境下工作的人聽力往往比較差，除了在噪聲源和傳播途徑上進(jìn)行噪聲控制降低噪聲影響和危害外，相關(guān)工作人員在對螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行檢修時，需要做好耳朵的防護(hù)措施，戴耳罩和耳塞是最直接和有效的方法，這種方法也是最節(jié)約成本的方法，但是這種方法僅限于對人耳的防護(hù)，并不能特別有效的消除和減弱噪聲。

3.4 安裝隔聲罩

首先在隔聲罩材料的選擇上，必須要選擇隔聲效果足夠好的材質(zhì)，一般情況下材質(zhì)我們會選擇薄金屬板，由于在洞口、縫隙處噪聲容易向外傳播，這些地方一直都是降噪的薄弱部分，因此在這些部位處要特別做好相應(yīng)措施，特別要做好密封工作，但是在做完密封處理后罩內(nèi)的氣溫勢必也會上升，空氣流通也會更加不暢通，為了解決這一問題，最佳的處理方法是使用散熱風(fēng)扇，把散熱風(fēng)扇設(shè)置在隔罩的頂部，散熱風(fēng)扇的機(jī)型也有特殊要求，直徑要小，轉(zhuǎn)速要高，另外，隔聲罩內(nèi)壁使用的吸聲材料也必須具備較高的吸聲系數(shù)。前面我們分析過當(dāng)螺桿壓縮機(jī)的電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生電磁噪聲，當(dāng)電磁噪聲達(dá)到一定程度時，整個機(jī)組設(shè)備都要安裝使用隔聲罩，在電磁噪聲相對較弱時，隔離罩可以只安裝在壓縮機(jī)上。在使用隔聲罩時如果隔聲罩與螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)生剛性連接，那么也會發(fā)生振動，從而產(chǎn)生機(jī)械性噪聲，為了避免這一狀況，隔聲罩的底部需要使用柔軟度比較高的材料做隔振處理。

4 結(jié)語

通過對導(dǎo)致螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)生低頻噪聲的原因進(jìn)行深入細(xì)致的分析，我們找到了相應(yīng)的解決措施，這些措施在實(shí)際工作中也見到了成效，除了以上技術(shù)措施外，我們還可以不斷的去提升螺桿壓縮機(jī)各配件的質(zhì)量，優(yōu)化壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，廣泛的應(yīng)用新型材料，這些也可以在很大程度上達(dá)到控制噪聲的效果，這就需要研發(fā)企業(yè)不停的去探索，尋找更多途徑。