面粉廠空壓機噪聲值測試與空壓機房噪聲治理技術(shù)改造分析
空氣壓縮機是面粉企業(yè)必備的生產(chǎn)輔助設(shè)備，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，但空氣壓縮機是一種強噪聲設(shè)備，運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的強烈噪聲惡化了工作條件和生活環(huán)境。
空壓機噪聲的特點為：噪聲聲級高，低頻突出，傳播距離遠(yuǎn)，污染范圍大。特別是某些噪聲的頻率與人的內(nèi)臟器官固有頻率相接近，引起共振，使人產(chǎn)生頭暈、惡心、心律過速、高血壓等癥狀，不僅導(dǎo)致人們的工作和生活質(zhì)量下降，而且容易引發(fā)安全事故和人際關(guān)系矛盾。因此，控制空壓機噪聲不僅是勞動保護(hù)和環(huán)境保護(hù)的重要問題，也是事關(guān)面粉企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重要問題。
1 空壓機噪聲聲源的組成及特點
1.1 空壓機噪聲聲源的組成
空壓機是一個多聲源發(fā)聲體，其噪聲主要為進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、機械噪聲、電磁噪聲。
1.2 空壓機噪聲的特性
以5L-40/8型、最大轉(zhuǎn)速為600 r/min的空壓機為例進(jìn)行分析。
1) 進(jìn)氣口噪聲
空壓機進(jìn)氣口噪聲的基頻f=2n/60(n為空壓機每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)）。除了基頻之外，還有2f,3f等諧波，但高頻諧波的聲級比基頻聲級要低。圖1為測得的空壓機進(jìn)氣口噪聲及頻譜，其基頻f=2n/60=20 Hz,噪聲在100-120 dB(A）之間。
從圖中可看出，進(jìn)氣口噪聲是一種寬頻帶連續(xù)譜，呈低頻特性。聲壓級由低頻逐漸向高頻降低，即低頻強、頻帶寬，總聲壓級高。進(jìn)氣噪聲一般隨負(fù)荷的增加而增加，也與進(jìn)氣閥的尺寸、調(diào)速機構(gòu)和氣門通路結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)？諌簷C進(jìn)氣口噪聲比其它部件的噪聲要高7-10 dB(A），是空壓機的主要噪聲源。
2) 排氣口噪聲
排氣噪聲也是一種寬頻帶連續(xù)譜（如圖1）。從圖中可以看出，噪聲頻譜明顯呈中高頻特性，噪聲頻率較復(fù)雜，噪聲在80--90 dB(A)之間。從圖1可見，排氣噪聲峰值1KHz較突出，在峰值左側(cè)，低頻噪聲聲壓級較弱，在峰值右側(cè)高頻噪聲聲壓級較強。排氣噪聲的大小與壓縮氣體的流量、壓力、空壓機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，流量越大，壓力越高，轉(zhuǎn)速越高，噪聲越大。
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3) 機械性噪聲
由于產(chǎn)生機械噪聲的主要原因是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡產(chǎn)生的振動，因此，該噪聲頻率是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率的整數(shù)倍，其基頻與進(jìn)氣噪聲基頻相同，頻譜也呈低頻特性。如表1為測得的機械噪聲及頻譜，噪聲一般在90-110dB(A）左右。
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從表1中可見，機械性噪聲具有隨機性質(zhì)，頻譜窄，頻率相對固定。機械噪聲由空壓機的運動精度和零部件的制造精度即機械性能決定的，并隨空壓機轉(zhuǎn)速的大小、沖擊的速度、軸承間隙的大小、機體與基礎(chǔ)的連接狀況變化而變化。
4) 電磁噪聲
電磁噪聲的特點是頻帶寬，聲級比較穩(wěn)定。電磁噪聲聲功率級可用下式估算：
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2 空壓機噪聲控制方法
空壓機噪聲控制一般采用吸聲、隔聲、消聲3種方法及措施。吸聲是指聲波人射到物體表面時，部分聲能被物體吸收轉(zhuǎn)化為其他形式的能量而降低噪聲。隔聲是將噪聲源封閉起來，把噪聲控制在一個小的空間內(nèi)，阻隔聲音的傳播。消聲是將多孔材料按一定方式固定在氣流通道內(nèi)壁中，以達(dá)到削弱空氣動力性噪聲的目的。目前，國內(nèi)外空壓機消聲器的結(jié)構(gòu)形式有6種：抗性消聲器、阻抗復(fù)合消聲器、微穿孔板消聲器、抗性微穿孔板復(fù)合消聲器、文丘里消聲器和組行消聲器。在實際工作中，可根據(jù)噪聲源類型采取一種或幾種措施同時進(jìn)行控制。根據(jù)噪聲源頻率的特點及噪聲控制要求和現(xiàn)場條件，空壓機各部分噪聲治理可采取以下實施。
2.1 進(jìn)氣口噪聲控制
控制空壓機的進(jìn)氣噪聲，一般可采取安裝消聲器的方法。由于空壓機進(jìn)氣口的噪聲為低頻特性，宜采用抗性消聲器？剐韵暺魇峭ㄟ^管道內(nèi)聲學(xué)特征的突變處將部分聲波反射回聲源方向，達(dá)到消聲目的的消聲器。主要適用于降低低頻及低中頻段的噪聲。其形式有：膨脹式、共振式、擴張室式、微穿孔板式、千涉式等。固定式空壓機通常安裝在室內(nèi)地面，但空壓機的進(jìn)氣口有的在室內(nèi)有的在室外？諌簷C進(jìn)氣口在室內(nèi)時，應(yīng)將進(jìn)氣口的噪聲降到稍低于機體的噪聲，進(jìn)氣消聲器的消聲量應(yīng)在 15 dB(A）左右；空壓機進(jìn)氣口在室外時，應(yīng)根據(jù)機房周圍的環(huán)境條件，將空壓機進(jìn)氣口噪聲降低到環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)的要求，消聲器的消聲量一般應(yīng)在 20 dB (A)以上。為了保證消音器的消音效果，進(jìn)氣消聲器一般應(yīng)采用無纖維、無泡沫塑料等疏松材料的抗性消聲器，抗性微穿孔板復(fù)合消聲器或微穿孔板消聲器等。常見的空壓機進(jìn)氣抗性消聲器是在進(jìn)氣口的一段管路壁上開一些均勻小孔，并在這段管路上外接其直徑3-4倍的閉合空腔。小孔中空心氣柱與空腔構(gòu)成共振動系統(tǒng)，在共振頻率下，空氣柱振動速度很大，克服摩擦阻力消耗較大的聲能，形成一個抗性男振，有龍妙子的卜卿桑聲效果。
有些空壓機的進(jìn)氣口裝有空氣濾清器，空氣濾清器對進(jìn)氣口氣流噪聲有一定衰減，但不能滿足降噪要求，故仍需要增加消聲裝置。一般可利用濾清器鋼架設(shè)置消聲百頁進(jìn)行消聲，消聲百頁用鋁合金板制作，主要為了防銹；百頁采用豎向，有利于防塵；消聲百頁中吸聲材料用空心玻璃棉，其吸聲性能好且為憎水材料，適于用在室外。
2.2 排氣口噪聲控制
排氣壓力高、流量大的空壓機因產(chǎn)生的排氣噪聲較高，在排氣系統(tǒng)需要設(shè)置專用的消聲器進(jìn)行控制。排氣口消聲器要求消聲量大，消聲頻段寬，具有減壓擴容，減小排氣放空的壓力落差的作用，以降低排氣放空噪聲。對于流量小于20 m3/min空壓機，噪聲不高且主要為高頻，一般可采用阻性消聲器。消聲阻性消聲器的優(yōu)點是能在較寬的中高頻范圍內(nèi)消聲，特別對高頻聲波有突出的消聲作用。阻性消聲器利用氣流管道內(nèi)不同結(jié)構(gòu)形式的多孔吸聲材料（常稱阻性材料）吸收聲能，降低噪聲的消聲器，是各類消聲器中形式最多、應(yīng)用最廣的一種消聲器，且具有較寬的消聲頻率范圍，在中、高頻率段消聲性能尤為顯著。阻性消聲器有下列幾種類型：管式消聲器、彎頭式消聲器、小室式消聲器式、圓盤式消聲器。但對于排氣壓力高和流量大的空壓機，由于噪聲聲壓級較大，既有中低頻噪聲又有高頻噪聲，僅靠阻性消聲器效果是不理想的，復(fù)合消聲器是解決問題的有效途徑，復(fù)合式消聲器的形式有：阻抗復(fù)合式，阻性及共振復(fù)合式，抗性及微穿孔板復(fù)合式等。復(fù)合式消聲器綜合前種優(yōu)點，由于阻性消聲器雖有優(yōu)良的中高頻消聲性能，而低頻消聲性能則較差，且難以提高，而擴張式及共振式消聲器則相反，在低中頻具有較好的消聲性能，高頻消聲效果一般都較差。若將阻性與抗性兩種消聲原理合成一種消聲器，就可在較寬的頻率范圍內(nèi)得到滿意的消聲效果。這種消聲器有共振腔、擴張室、穿孔屏等聲學(xué)濾波元件又有孔吸聲材料，對不同頻率的噪聲均有消聲作用。
2.3 本體噪聲控制
控制空壓機的機體噪聲、電動機噪聲，常用考慮采用隔聲加吸聲的控制技術(shù)。措施是給壓縮機加裝隔聲罩或制隔聲間，以阻止噪聲的傳播。這是因為僅用消聲措施無法控制輻射噪聲和機電噪聲。在空壓機進(jìn)氣口噪聲下降10--20 dB以后，機殼的輻射噪聲將變?yōu)橹饕曉。對于小型移動式空壓機常采用隔聲罩的控制措施；對于大型或多臺數(shù)空壓機可在機房及操作間制作隔聲間。為了提高隔聲罩的隔聲效果，通常在其內(nèi)附設(shè)吸聲層。如果隔聲罩內(nèi)沒有吸聲材料，那么，噪聲源通過鋼板連續(xù)反射而不被吸收，罩內(nèi)將形成一個混響場，導(dǎo)致罩內(nèi)聲級增大。材料的吸聲系數(shù)越大，它的吸聲能力就越好，吸聲系數(shù)隨頻率、厚度以及密度而變化。
隔聲罩、隔聲間要考慮散熱問題，通常在隔聲體上設(shè)置進(jìn)氣消聲器和排氣消聲器。隔聲設(shè)備要考慮維修的方便性，設(shè)置隔聲門和觀察窗，方便拆卸，并且注意在裝后保證接縫處嚴(yán)密。隔聲門、隔聲窗、進(jìn)氣消聲器與罩體保持隔聲量匹配相近。為提高隔聲罩降噪效果，隔聲罩的設(shè)計應(yīng)滿足：隔聲罩板要選擇具有足夠隔聲量的材料制成，如薄金屬板；處理好門、窗、洞口等隔聲薄弱環(huán)節(jié)；內(nèi)壁做強吸聲處理，選擇合適的吸聲材料。
貯氣罐噪聲的消除通常用懸掛吸聲體的辦法。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)人罐內(nèi)時，在罐內(nèi)的吸聲體吸收聲能，從而達(dá)到降噪效果。降低排氣管道噪聲，采用管道包扎的辦法或?qū)⒐艿缆裨诘叵拢捎冒枘岬姆椒ㄊ牵簝?nèi)層選用瀝青油氈裹緊原管道，其阻尼作用可以消弱管道震動從而降低管道再生噪音；外層選用3 mm厚的鍍鋅鋼板，中間層選用50mm厚、容重為 150 kg/m3的巖棉氈。隔聲包扎獲得了近20 dB（A)的降噪量。
2.4 控制機體的振動
控制空壓機噪聲就必須控制振動？諌簷C的振動主要通過基礎(chǔ)和管道系統(tǒng)向外傳遞。振動的控制主要是采取隔振控制。主要措施如下：
①使用隔振器。隔振器把空氣壓縮機與基礎(chǔ)之間形成彈性聯(lián)結(jié)，減少振幅實現(xiàn)隔振，這是隔振的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
②采用隔振縫懸浮基礎(chǔ)。隔振縫懸浮地基切斷空壓機振動向土壤傳遞的途徑。隔振縫寬150-200 mm，充干砂，在基礎(chǔ)下面鋪干砂和工業(yè)氈，氈厚20-40 mm,
③采用隔振溝。有些情況可采取地面挖溝，用以切斷沿地面?zhèn)鞑ケ砻娌橹鞯恼駝印?/p>
2.5 控制管道的振動
在空壓機的噪聲控制中管道通常存在振動和輻射噪聲兩個問題要解決？諌簷C管道振動原因是空壓機振動傳遞給管道的；另一個原因是管內(nèi)的氣流脈沖引起振動。當(dāng)這振動頻率在20-20 kHz時，就與聲聯(lián)系起來了，就形成了管道的聲輻射？刂乒艿勒駝优c聲輻射的措施如下：
公壁開共振管長度。當(dāng)空壓機激發(fā)頻率與管件系統(tǒng)的固有頻率相吻合時引起共振，此時管的長度為共振管長度。計算公式如下：
G=(0.8-1.2)Ck/4f (k=1，3，5，…）
式中C一聲速，m/s;f-激發(fā)主頻率，HZ.
②在管道中加設(shè)孔板。孔板是阻力元件，可以降低脈沖氣流，孔板的孔徑與管道徑之比D $L/D管= 0.43--0.50？装搴穸菻=3-5mm？装灏惭b在脈沖較大的進(jìn)出口處，且空積足夠大的進(jìn)出口處。
③加軟膠管聯(lián)接，將沿管路的振動切斷。即將一段金屬管改為膠管，通常長度>0.5 m長即可。
④在管路固定處采取彈性固定，以免振動傳遞給支承。
⑤設(shè)置緩沖式消音器。
⑥用減振材料包裹管路，例如，用瀝青布包裹空壓機管路，可以有效降低輻射噪聲。
3 空壓機噪聲治理實例分析
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以某面粉廠空壓站5L-40/8型空壓機為例。原吸氣系統(tǒng)采用孔板消除氣流壓力脈動與小孔進(jìn)氣消聲方案；排氣放空系統(tǒng)采用空氣過濾器與小孔排氣消聲器降噪。系統(tǒng)最大噪聲超過100 dB (A)。
采用改進(jìn)空壓機噪聲治理方案如下：
① 進(jìn)氣口采用抗性復(fù)合消聲器（如圖2)，消聲器的外層選用2 mm厚的鋼板，內(nèi)襯薄層聚氨脂泡沫材料。根據(jù)抗性消聲器的消聲特性，避免在許多通過頻率消聲量為零的缺點，在擴張室內(nèi)插人內(nèi)接管。為改善空氣動力性能，用穿孔率大于25％的穿孔管，把兩根內(nèi)插管連接起來，形成兩個擴張室，動態(tài)特性好、消聲量大。
②在貯氣罐進(jìn)口加裝能消減氣流壓力脈動的孔板，用孔板消減氣流脈動，不需改動管道，費用低。
③ 排氣放空口采用阻抗性復(fù)合型消聲器（見圖3)。阻抗復(fù)合消聲器是在圓筒抗性消聲器一端內(nèi)插穿空管而成，以抗性為主，以阻性為主輔。阻性段具有減壓擴容，減小排氣放空的壓力落差的作用，從而有效降低低頻噪聲？剐韵暺鲀(nèi)、外管間填充厚玻璃棉氈，對高頻噪聲有較好消聲作用。
通過上述綜合方法治理后，降噪效果顯著，空壓機進(jìn)氣最大噪聲<70 dB(A），有效降噪31 dB（A）：排氣放空聲最大噪聲<60dB（A），有效降噪28 dB(A）。
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