风机噪声分析与降噪研究

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机械装备

Mechanized Equipment

2017年8月下

风机噪声分析与降噪研究

张雅楠

（天津三星视界移动有限公司，天津 300000）

摘 要：文章针对风机噪音、影响入手，分析了风机噪音的产生原理和对人体的危害性，就此展开对风机降噪的相关途径展开了针对性的研究。

关键词：风机噪声；降噪途径；转速；叶片中图分类号：TS737+.1 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2017）16-0050-01

1 噪声

噪音不仅会影响听力，还会导致高血压、心脏病、记忆力减退、注意力缺乏等精神综合症。按照噪音来源可以分为建筑施工噪音、生产噪音、社会生活噪音以及交通运输噪音等。一些工作场所最高可达120～130dB(A)。根据调查，我国生产场地的噪音等级超过90dB(A)的占32%～42%，其中，中、高频噪声占最大比例[1]。

2 风机噪声分析

风机的噪声分为电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声。这三种噪声中，以空气动力噪声强度最高，频带宽，影响大。而空气动力噪声是影响风机噪声分贝的一个主要的原因。按照噪声频谱，噪音分成旋涡噪音和旋转噪音。旋涡噪音主要是由于边界层与气流分离，导致叶片上的压力脉动，并辐射出不稳定的流动噪声。叶片和气流的相对速度决定了涡旋噪声的频率，而相对速度与圆周速度有关，圆周速度是在不同的点上到旋转轴心的距离而不断变化的。旋转噪声是工作轮旋转时，叶轮上的气体介质冲击的压力脉动形成的，对于一个给定空间的粒子，当叶片通过，打击粒子气体压力产生一次快速波动，不断旋转叶片一个接一个传递不断引起的压力脉动气流，导致周围产生不均匀的气流，所以要向周围辐射噪声。因此，多功能抑尘炮是一把双刃剑：“除霾武器”和“噪声机器”，降噪问题势在必行。

3 风机降噪途径探索

3.1 降低风机转速

风机转动噪音主要是由于叶片分离造成的，而噪音的强度与叶轮的圆周速度有关。因此在满足风机正常的风量和风压要求的基础上，可以适当降低风机的转速，从而降低噪音的频率和分贝。人对噪音的感受与噪音强度和噪音频率有关。一般情况下，人耳对高频率的噪音比较敏感，对低频率的噪音比较迟钝

[2]。因此，即便在同等声音强度下，但是声音的频率不同，人耳依然会觉得高频率的噪音比低频率的噪音更大。风机旋转噪音的频率根据风机主轴转速和叶片每秒打击空气质点的频率计算，具体计算公式如下：

（1）

式中：n 表示叶轮每分钟转数；z 表示叶片数；i

表示1.23

谐波序号。

涡流噪声的频率计算公式为：

（2）

式中：Sh 表示斯脱路哈里数，sh 值在0.14～0.22，一般可取0.185。表示气流与叶片的相对速度，D 则表示叶片正表面宽度在垂直于速度平面上的投影。从上述涡流噪音的

——————————————作者简介： 张雅楠（1994-），女，天津人，本科，研究方向：机械

电子工程。

计算公式可以看出涡流噪音的频率与叶轮的圆周速度有关。而叶轮的圆周速度会随着旋转轴心距离的变化而不断发生变化。由此，可以看出叶轮转速对噪音频率的影响很大，因此，降低风机叶轮的战速，对降低风机的空气动力噪音效果比较明显。同时，转动部件产生的机械能量与风机转速平方成正比，降低转动部件的不平衡机械力对降低噪音也有一定的效果

[3]。但是如果降低风机转速，必然会影响到风机的流量和风压，可以通过增大叶片高度或者弦长弥补风压损失，其计算公式

如下：

（3）

式中：p

表示全压；表示升力系数；B 表示叶片弦长；

则表示气流几何相对速度；表示效率；表示密度。3.2 减少风机叶片数量

风机空气动力噪音频率不但与风机叶轮转速有关，而且与叶片数量有关。在降低风机转速的同时，还可以减少风机叶片数量。以某纺织厂空调用轴流风机为例，风机叶片数原本为12片，则风机的噪音频率达到了180～220Hz，减少4～8片风机叶片，此时风机的噪音立即转为低频噪音，其噪音频率下降到100～120Hz。

3.3 科学选择风机叶片的尺寸和形状

翼型叶片的升力比较大、阻力比较小，所以在选择风机叶片的时候，选择阻力比较小的翼型叶片。这种叶片的前缘

能够更好地适应气流冲角的变化，叶片的后缘在振动作用允许值范围，能够将叶片做的比较薄，从而减少尾翼的影响。同时在选择的时候，还要考虑到叶栅稠度，叶栅稠度直接影响到噪音的频率和强度。叶栅稠度大小取决于叶片弦长、叶片数量和轮毅直径。其计算公式如下：

（4）

式中：t 表示叶栅的栅距，当轮毅直径确定时，如果叶片数量和弦长增加，那么叶栅稠度也会增加。在其他条件都相同的情况下，增加弦长则会增大附着面，从而使得叶片的后缘增大，提高噪音的强度。如果叶片弦短，则叶片后缘减少，那么噪音强度下降，相对的叶栅稠度值也变小，那么噪音频率降低。以纺织厂空调轴流风机为例，一般叶栅稠度在0.618～1。如果叶栅稠度值一定的情况下，叶片弦比较长的叶片数比较少的比叶片弦比较短、叶片数量比较多的风机噪音更低。参考文献：

[1]陈琼,秦浩明,燕群,等.某大型设备噪声分析及降噪研究[J].

噪声与振动控制,2013(Z1):302-305.[2]沈彦佑,贾民平,朱林,等.基于拉丁超立方抽样的离心式吸叶

机噪声分析与降噪优化研究[J].振动与冲击,2016,35(15):93-97.[3]曹廷云,陈雪江,秦国良,等.多翼离心风机噪声分析的试验及

数值研究[J].风机技术,2014(4):21-24.

（收稿日期：2017-8-12）