对旋轴流通风机噪声源识别与分析

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1、对旋轴流通风机噪声源的识别与分析对旋轴流通风机噪声源的识别与分析庞磊/北京理工大学宋瑞祥/北京市劳动保护科学研究所摘要：根据对旋轴流通风机的结构特点，以一台具有代表性的对旋轴流通风机为例，介绍了与其相适应的声场测量方法。通过对其噪声源进行分析，识别出其噪声源由气动离散噪声、电机的电磁噪声及宽带噪声组成，并指出气动离散噪声是这类通风机最主要的噪声源。最后，给出了对旋轴流通风机降噪的几点创新性建议。关键词：对旋轴流通风机；噪声源；气动离散噪声；措施0　引言　　近年来，随着社会的发展进步，人们对生活和工作环境的要求日益提高，风机的噪声问题便

2、突显出来，从而带动国内外风机噪声研究的兴起和发展。　　对旋轴流通风机广泛用于矿井、隧道等使用空间小又需要强烈通风的场合。然而，作为轴流通风机的一个特例，对旋轴流通风机将两个相对反向旋转的叶轮、电机和各种支撑结构都安装在一个叶顶间隙很小的筒体中，从而导致其内部流场中存在非常严重的动动干涉与动静干涉，使得这类风机的内部流场比普通轴流通风机更加复杂，同时还伴有严重的噪声污染，不仅给人们的生活和工作带来巨大危害，其噪声测试也比较困难，这就给对旋轴流通风机的噪声研究及控制带来更大的难度[1-3]。因此，在研究这类通风机的噪声问题时，首先必须要对

3、其噪声源进行识别，即对其进行声场测量和噪声分析，识别出主要声源的位置、性质和频率特征，并分析其发声机制，从而有针对性地进行改进设计，并提出和实施相应的降噪措施[4]。1　试验方法　　选择一台具有代表性的对旋轴流通风机作为研究对象进行了声学测量。表1为该通风机标准工况下的主要设计参数，其叶片采用等厚度薄板，叶型由叶片上7个不同截面的双圆弧型线组合而成。表1对旋轴流通风机主要设计参数符号/单位意义及说明参数Dt/mm叶轮直径500Nf/（r/min）前级叶轮转速2900Nr/（r/min）后级叶轮转速2900Q/(m3/h)流量11000

4、pt/Pa总压3000ν轮毂比0.6Zf前级叶片数9Zr后级叶片数7　　由于选用的对旋轴流通风机整机结构和体积比较庞大（所有这类风机基本都具有类似的结构和体积），使得噪声测试很难在消声实验室内进行，而现场测试声功率不仅需要有很大的测试空间，而且风机出口区排气速度大，针对出口区的测量很难测准，所以选择在现场测试声压级，按GB/T2888-91《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》测了一点，其位置为距风机出口1m远、45°位置，见图1。声学信号测量采用BK3560C-pulse多分析仪系统，量程选择1/24倍频程。在测量声压级的同时，还进行了相

5、应的进气气动性能试验。2　测试结果　　试验测试得到的线性声压级频谱见图2。当频率超过1000Hz时，其线性声压级均在70Hz以下；在中低频部分则存在4个声压级超过70dB的高峰，分别对应编号①~④，主要针对这4个峰进行分析；编号⑤和⑥位置也存在两个小峰，但它们的声压级较低，所以不作探讨；编号⑦为高频位置。表2给出了编号①~④对应的频率、线性声压级和A计权声压级。表2试验测试得到的编号①~④对应频率和线性声压级、A计权声压级编号频率/Hz线性声压级/dBA声级/dB（A）①49.4083.2252.59②98.5773.7654.36③

6、339.8576.0470.07④440.2585.1581.063　噪声源分析3.1　电机的电磁噪声　　图3中编号①为电机自身产生的电磁噪声，所配用的电机其固有频率均为50Hz，因此，在50Hz附近存在这样一个较高的峰，其线性声压级达到了83.22dB。然而，在A计权声压级频谱中，由于低频段衰减很大，这个峰仅为52.59dB（A），与③、④的A声级相差甚远。编号②也是电机本身产生的电磁噪声，其频率对应电机固有频率50Hz的2倍，因此为电机电磁噪声的2倍频。与①相似，在A计权声压级频谱中，这个峰仅为54.36dB（A）。因此，由电机本

7、身产生的电磁噪声不是对旋轴流通风机主要的噪声源。3.2　气动离散噪声　　编号③和④分别为后级叶轮和前级叶轮旋转产生的气动离散噪声。这两个峰对应的频率分别为339.85Hz和440.25Hz，而根据试验测得的前后叶轮转速值（前后级叶轮转速分别为2935r/min和2913r/min）计算可知，这两个峰所在频率刚好分别对应着两级叶轮的叶片通过频率（BPF）。BPF可表示为f=nz/60　　式中f为叶片通过频率，Hz；n为叶轮转速r/min；z为叶片数。　　经分析，当后级叶轮和与其相邻的电机支架及电机进线管周期性相对旋转时，后级叶片表面就会

8、产生周期性变化的压力脉动，从而产生了编号③对应的气动离散噪声；同理可知，编号④对应前级叶片表面压力脉动所产生的气动离散噪声。这两个离散噪声的线性声压级均已超过75dB，而编号④对应的线性声压级高达85.15dB，同时，它