一種低噪音環保風機在儲糧中的應用效果研究

郭 續，陳玉峰，汪福友，代子尚，王紅亮

（中央儲備糧沈丘直屬庫有限公司，河南 沈丘 466315）

糧食在儲存過程中保持低溫可以抑制蟲霉活動及糧食本身的呼吸作用，低溫是保證糧食儲藏安全的重要條件之一。為了保證糧食在夏季安全儲藏、延緩糧食品質劣變，糧庫會在冬季外界溫度較低的時候進行通風降溫，以儲蓄冷源[1]。目前通風降溫的方式一般有大功率離心風機通風、軸流風機通風及自然通風等，不同通風方式優缺點不同，選擇合適風機進行通風具有事半功倍的作用[2]。

離心風機是利用高速運轉的葉輪在機殼內將空氣加速然后減速、改變流向，使動能轉換成勢能，沿機殼向出風口不斷增壓，最后在出風口釋放出具有一定壓力的氣體[3]，離心通風機是儲糧降溫中的主力風機。在通風過程中它具有功率大、降溫速度快的優點，但是會導致水分的大量散失與巨大的噪音污染，不符合儲糧保水的要求，也不符合綠色儲糧的要求。離心風機在使用過程中會產生90 dB以上的噪音，對現場保管員和一些靠近糧庫的居民會產生巨大的影響。有研究表明安全水分狀態的儲糧使用離心風機一次通風中的水分損失可達到0.3%，底層糧食水分最低可降到10%以下[4-5]。為降低風機通風產生的噪音和儲糧水分損失，可使用軸流風機緩速通風、離心風機雙向保水通風、環流保水通風、空調保水通風等降溫措施[6-10]，雖然能取得一定的保水效果，但是在降溫效果、通風時機的把握、能耗等方面都有不同程度的缺點。本試驗在現有離心風機的基礎上，研究了一種新型的低噪音環保風機，可以在滿足通風降溫保水的基礎上，將工作環境噪音降到75 dB以下，為科學儲糧、綠色儲糧提供新型設備。

1 風機的研發與制作

1.1 風機葉輪

風機葉輪的高速轉動是風機產生噪音的主要原因，為了降低風機在運行中的噪聲，新型風機在研發過程中創新使用了新型的前傾式葉輪（圖1A），該葉輪在傳統葉輪的基礎上，調整了葉片數量，使用42片葉片，并優化了葉片的角度，可以使得葉輪出口周向氣流的散布更加均勻，氣流與周圍非軸對稱散布的靜止部件發生碰撞的強度和頻率降低，從而降低噪聲的大小。

圖1 新型環保風機葉輪及外框

1.2 風機外框

風機外框（圖1B）選用鍍鋁鋅板，外觀噴塑處理，內打螺絲，能降低風機運行時的共振噪聲；外框內裝有一層聚氨酯發泡隔音材料與吸音巖棉，隔離噪聲；出風口處加裝吸音材料，降低噪聲。

1.3 風機其它降噪音裝置設計

為了防止進風口產生的噪聲及應對雨雪對風機的影響，創新式的將進風口設計到風機下方，加鋼絲濾網，固定牢固，減少共振；電機軸承采用低轉速靜音軸承，可顯著降低風機運轉時軸承產生的噪聲；風機采用福馬輪移動，在保證調整方便的前提下，降低了風機重心，減少風機工作時的抖動產生的噪音。

2 材料與方法

2.1 試驗倉房及儲糧情況

試驗倉房選用高大平房倉，分別為中儲糧沈丘直屬庫65號倉、69號倉，兩倉房大小完全一致，通風系統均為一機三道，倉房信息及小麥品質見表1。

表1 試驗倉房信息及糧情

2.2 試驗方法及設備

試驗時間為2020年12月，此時兩棟倉房內的糧食均已進入正常儲藏。試驗期間倉溫在4～10℃之間，試驗期間數據監測為溫度取上、中、下三層，其中上層為距糧面0.5 m處，中層為距地面2.5 m處，下層為距地面0.5 m處。試驗前后抽取倉房內上、中、下層小麥混合樣做品質指標及蟲害分析。具體設備信息見表2。

表2 試驗設備

65號倉采用低噪音環保風機，采用8臺風機壓入式雙面通風的方式，12月1日開啟風機，12月8日關閉，期間遇雨、霧等天氣暫停通風，累計通風140 h。通風降溫溫度變化見表3。

表3 65號倉新型低噪音風機通風溫度變化 ℃

69號倉采用普通離心風機，采用8臺風機雙面壓入式通風的方式，12月1日開啟風機，12月7日關閉，期間遇雨、霧等天氣暫停通風，累計通風120h。69號倉通風降溫溫度變化見表4。

表4 69號倉離心風機通風溫度變化 ℃

3 結果與分析

3.1 兩種風機對糧堆的降溫效果

由表3可看出，在開始通風之前，由于沒有提前開啟窗戶自然散氣，糧堆中表層及下層溫度要高于中層糧溫，糧堆整體呈現為“熱皮冷心”。使用新型低噪音風機降溫中，上層糧溫一直呈下降趨勢，且前3d下降幅度最大，截止到12月8日結束通風，可降至9.8℃，降溫7.9℃。中層糧溫在2 d前為小幅上升，最高可升至12℃，其后逐漸下降，截止通風結束可降至8.3℃。下層糧溫變化趨勢同上層糧溫，截止通風結束可降至9.1℃，降溫4.2℃。糧堆平均溫度在7 d的時間里由14.5℃降至8.5℃，降溫6.0℃。

由表4可以看出，使用離心風機通風降溫，糧堆中各層糧溫變化趨勢與新型低噪音風機通風一致。在6 d的時間內，上層糧溫降低5.1℃，中層糧溫降低4.4℃，下層糧溫降低4.2℃，平均糧溫降低7.2℃。同新型低噪音風機降溫相比，降溫速度與幅度更加顯著。分析原因新型低噪音風機為了降低運轉過程中產生的噪音，在風機轉速與葉輪的大小、數量做了改變，風量相較于傳統離心風機有所降低，從而導致其降溫效果不如傳統離心風機，但是通過適當延長通風時間，也能達到相同的降溫效果。

通過對通風前后兩倉糧堆各層糧溫進行對比分析可以看出，兩試驗倉在通風前各層糧溫差異性顯著，溫差較大，在通風后各層之間溫差均可降至1.5℃以內，差異性不顯著，表明經過通風兩倉均實現了均衡降溫，達到了通風降溫的目的，且在通風過程中不存在通風死角。

3.2 兩種風機對小麥部分品質及蟲害發生影響對比

通風前后試驗倉與對照倉小麥品質及蟲害見表5。由表5可以看出，兩試驗倉小麥在通風前后面筋吸水率變化不顯著，在試驗前后均未發現有害蟲活動，這與在通風期間溫度較低而且試驗時間較短有關[11]。使用新型低噪音風機通風前后小麥水分僅下降了0.1%，變化并不顯著，可以很好地保持小麥的水分不散失，但是使用傳統離心風機進行通風，可以使水分降低0.3%，通風前后差異性顯著。表明新型低噪音風機雖然在降溫效果上不如傳統的離心風機，但是可以有效減少糧堆水分散失。

表5 通風前后兩倉小麥品質及蟲害情況

3.3 兩種風機能耗對比

在整個通風過程中，65號倉耗電6 000 kW·h，單位能耗 0.10 kW·h（℃·t），69 號倉耗電 6900 kW·h，單位能耗 0.11 kW·h（℃·t）。可以看出使用新型低噪音風機雖然開啟時間更長，但是單位耗能要低于傳統的離心風機，在保證降溫效果的前提下，產生了良好的經濟效益。

4 結論與討論

隨著城市化速度的加快，當前有相當一部分原處于偏遠郊區的糧庫逐漸被居民區所包圍，甚至已身處繁華的市區，隨之而來的糧食出入庫過程中的粉塵大、通風期間的噪音大、熏蒸散氣后的有害氣體排放及藥劑殘渣的產生等問題都受到了人們的關注。其中在通風期間，由于新建倉房的裝糧線都在6 m以上，使用軸流風機或混流風機會出現通風降溫不均勻的問題，尤其是在南方地區，低溫天氣時間短，為了快速降溫，都會選擇大功率離心風機進行通風[12]。新型低噪音環保風機在工作時距離設備1 m處的噪音在75 dB以下，距離20 m處可以達到40 dB以下，能有效減少風機產生的噪音污染，做到通風不擾民。

采用軸流風機或排氣扇進行保水通風，由于軸流風機受風壓及風量的限制，降溫過程緩慢，一般要通風200 h以上，時間上是離心風機的2～3倍[13-14]，它只適用于在我國中部及北部低溫時間長的地區而不適用我國南方地區。本研究對風機轉速和葉輪進行調整，新型低噪音風機的出風量有所降低，在通風過程中，要達到相同的降溫效果要比傳統的離心風機多1～2 d，但是具有良好的保水效果，在南方地區使用也很適合。值得注意的是，通風降溫的過程必然伴隨著儲糧降水，這在新糧入庫后及時將多余水分降至安全水分具有積極作用，但是在儲糧的第二年及以后，通風造成的降水勢必會造成儲糧數量的損失，因此通風保水的意義重大，在儲糧過程中要明確通風的目的，再根據本地區儲糧的實際特點，靈活選用不同的通風設備及方法，以期獲得良好的經濟效益、社會效益與生態效益。