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罗茨风机噪声源分析
发表于:2019-02-26 13:32

  罗茨风机噪声含有多种“成分”。锦工风机从噪声产生机理分析,罗茨风机噪声主要由气动噪声、机械噪声和电磁噪声等几部分组成,其中气体动力性噪声具有强度高、危害大的特点,是罗茨风机的主要噪声污染源。从噪声传播途径分析,罗茨风机噪声由空气噪声和结构噪声两部分组成,空气噪声通过进气口、排气口、机壳、管壁等辐射与传播,结构噪声通过机壳、管壁与基础等传播,结构噪声容易造成物体振动并激发二次空气噪声。罗茨风机噪声传播途径如图1所示。

  1.基础结构噪声 2.机壳与管壁噪声 3.气流噪声

  围介质造成了压力脉动,形成了气动噪声。当风机叶轮逐个扫过进气口与排气口时,气体受到周期性扰动,引起压力脉动,同样产生了噪声。由于风机叶轮与机壳之间围成封闭的基元容积,在基元容积与排气口连通一瞬间,风机排气口的高压气体向基元容积快速回流,使气流受到剧烈冲击与压缩造成压力脉动,形成了强烈的气动噪声。旋转噪声具有确定的基频,计算式为f1=Z·n/30(Hz),其中Z为叶轮数,n为转速(r/min)。

  涡流噪声又称紊流噪声,是气体涡流运动产生的一种非稳定流动噪声。在叶轮及机壳流道表面,尤其在气流突然减速或速度方向发生突变的部位,气体附面层发展到一定程度就会发生脱离,形成漩涡。内泄漏气体的流动方向与主气流方向相反,也会在泄漏间隙两端产生漩涡。由于气体具有粘滞性,气流漩涡产生后还会在流动过程中进一步分裂,形成一系列更小的涡流。

  除了上述旋转噪声和涡流噪声外,气动噪声还包括共鸣声。由于叶轮旋转和气流涡流运动等因素的影响,气体压力在很宽的频率范围内脉动。这种脉动与进(排)气腔发生声学上的共振,产生共鸣声。当共鸣声通过进、排气口辐射时,显著增强气动噪声的某些共振频率成分。

  机械噪声主要来源于机壳的振动,使机壳发生振动的原因主要有两个:①叶轮的转动不平衡力,通过传动构件转移到机壳上,对机壳产生周期性的激励;②机壳内的涡流强度所决定的压力脉动,常与叶片的基频(即叶片通过频率)有联系,也对机壳产生周期性的激励。风机的风压越高,这一激励源越不能忽视。此外,电动机、基础振动和管路振动也会产生机械噪声。

  几种典型的罗茨风机噪声频谱特性如图2所示,其特点是中低频噪声峰值突出,高频噪声成分逐渐减弱。罗茨风机转速一般为490~3000r/min,旋转噪声基频为49~300Hz,使风机噪声呈现低频特征。涡流噪声以中高频成分为主,具有宽频带特性。共鸣声对中频噪声影响较大。

  罗茨风机噪声与风量、转速、压力等参数有关。一般情况下,风机风量、转速与压力升高,噪声增大。实验证明,当转速与压力相同时,风量增大一倍,噪声增强约6dB(A);压力每升高一个大气压,噪声增强约3~4dB(A);如果转速增加一倍,则噪声增强约6~10dB(A)。

  测量罗茨风机噪声的目的就是为了对被测对象进行噪声等级的分析、评价或声源识别,以便采取适当的措施进行噪声控制。通常罗茨风机的噪声识别方法有现场测量法、声功率测量法、表面振动测量法等,其中,现场测量法是工程实际中常用的方法。

  现场测量法通过对数据、频谱的分析确定主要的噪声辐射源,方法简便,测量结果能真实反映风机的振动与噪声水平,但易受环境的影响。声功率测量法反映噪声源辐射强度与辐射特性,避免了声压级易受测量距离和测量环境影响的缺点。振动测量法是根据罗茨风机的表面振动速度来估计表面辐射声功率,主要困难在于罗茨风机零部件辐射比的确定,需要测量较多的数据和进行大量的计算。