淺談泵與風機的消聲

熊小剛

【摘要】泵與風機是常見的兩種機械設備，本文將對泵與風機的噪聲來源、泵與風機的消聲途徑兩個方面的問題進行闡述。

【關鍵詞】空氣 泵 風機 消聲

一、泵與風機的噪聲來源

1.風機噪聲的產生

風機的空氣動力噪聲主要由兩部分組成：旋轉噪聲和渦流噪聲。如果風機出口直接排入大氣，還有排氣噪聲。旋轉噪聲是由于工作輪上均勻分布的葉片打擊周圍的氣體介質，引起周圍氣體壓力而產生的噪聲。旋轉噪聲與工作輪圓周速度的10次方成比例。渦流噪聲又稱為旋渦噪聲。它主要是由于氣流流經葉片時產生紊流附面層及旋渦與旋渦分裂脫體，從而引起葉片上壓力的脈動所造成的。渦流噪聲與工作輪圓周速度的6次方成比例，因此，風機圓周速度越高，其噪聲也就越大。對于同一系列、同一轉速但型號不同的風機，其噪聲值隨著葉輪直徑的增加而增大。

風機排氣器械的聲功率級與通風機出口排人大氣的速度的8次方成正比。通常，若排氣速度很低，則排氣噪聲可以不考慮。

此外，由于回轉體的不平衡及軸承磨損、破壞等原因所產生的機械振動性噪聲，因葉片剛性不足、氣流作用使葉片振動產生的噪聲，以及電動機鐵心電磁振動產生的噪聲等，都可能通過建筑結構傳入室內。

風機噪聲按其產生部位和聲級大小的不同可以分為5種：出口噪聲、進口噪聲、電動機噪聲、機殼噪聲和管道輻射噪聲，如圖1所示。圖中，“※”表示聲源的部位。

2.泵噪聲的產生

泵是流體動力系統中主要噪聲源之一，它不但直接輻射出一定量的聲能，它所產生的壓力波及結構振動能間接使一個裝置發生大量空氣噪聲。如果一臺泵的吸入口及排出口之間的流體壓力變化很大或變化很快，就可能產生壓力波。理想的“靜”泵在入口及出口之間的過渡區域中壓力是逐漸升高的，大部分噪聲是由于在出口處流體以不同壓力混合起來而產生的。當泵的壓力腔中的壓力低于出口處管道壓力時，噪聲最大。這時管道內的高壓流體有一個沖回壓力腔的趨勢，從而對壓力腔內的流體加壓，直至壓力腔內的壓力達到管內的壓力為止。返回的液流隨之發生迅速的壓力變化而振動波，這種振動波從泵的出口向整個液壓系統傳播，并且很快衰減下去。實驗證明，這種波動引起的噪聲是不大的。凡是制造質量較高的泵，由于泵本身產生脈動而導致的聲功率約在0.7dB以下。然而，這個脈動頻率如果與某些機械部件發生共振，則可能引起不小的噪聲。

二、泵與風機的消聲途徑

1.降低風機噪聲的措施

風機的噪聲是以空氣動力噪聲為主的，葉輪圓周速度越大時，空氣動力噪聲所占的比例也越大。線速度是決定噪聲的主要因素，因此選擇風機時應特別注意降低空氣動力噪聲。

在不減小風量和風壓的前提下，采取下列措施可以降低風機的噪聲：

1）在風機葉片尾端處使氣流的壓力、流向和流速有較大的變化。

2）合理選擇風機類型，盡可能選用低速后彎葉型的離心式風機，并使工作點接近風機最高效率點運行。

3）電動機與風機的傳動方式最好是直聯，其次是用聯軸器聯接。必須間接傳動時，應采用無縫的V帶。

4）風道內的空氣流速不宜過大，以減少由于氣流波動產生的噪聲。一般說來，主風道內空氣流速不得超過8m/s;對消聲要求嚴格的系統，主風道內流速不宜超過5m/s。

5）風機的進、出口應避免急轉彎，如圖2所示，并采用軟性接頭。通風機、電動機都應安裝在隔振基礎上。

6）將聲源控制在用隔聲材料做成的圍護結構中，防止設備運行產生的噪聲傳出，如設風機小室等。

7）適當縮短機房與使用房間的距離，選用風機時，壓頭不要留太多的余量。系統很大時設置回風機，由送回風機分擔。

8）當通風系統一定時，系統阻力常數也一定，若降低風機風量，阻力也降低，從而也降低風機線速度，使噪聲隨之降低。具體設計時可采取：把大風量系統分成幾個小系統;在計算風量滿足房間使用要求的允許范圍內，適當增大送風溫差;用變速帶或變速電動機減低轉速等措施。

9）系統管路設計盡可能使氣流均勻流動，避免急劇轉彎產生渦流引起再生噪聲，尤其是主管道與進入使用房間支管聯接處，如圖3所示。

10）風道上的調節閥會增加噪聲和阻力，宜盡量少設。

降低噪聲的途徑一般應該注意到聲源、傳聲途徑和接收者3方面的問題，其中以通過聲源處理來降低噪聲最為有效，所以減噪的根本途徑是從聲源上治理。然而，在許多情況下，由于技術上或經濟上的原因，直接從聲源上治理噪聲往往很困難，這就需要采取吸聲材料、消聲器等噪聲控制技術。

2.降低泵噪聲的措施

對泵的降噪應根據噪聲種類的不同、泵類型的不同采取相應的措施，主要從減小流體的流動阻力、流體的壓力脈動出發改善泵的結構，使其更趨合理;其次要采用有效的隔振消聲的材料。