轴流式通风机的噪声机理及降噪措施

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风机技术 2007 年第1 期/试验研究
轴流式通风机的噪声机理及降噪措施
殷海红 昌泽舟/东北大学材料冶金学院
摘要:介绍了轴流式通风机的空气动力噪声源, 分析了空 气 动 力 噪 声 源 的 噪 声 机 理,在 此 基 础 上提出了 各 种 降 低 噪 声 的 方 法,并 指 出 了 这 些 方法的利弊。
噪声 不相等间距的叶片对轴流风机的频率及其 谐波都具有调制作用,即对于任意一个谐波,不 像等间距 叶 片 风 机 那 样 具 有 显 著 的 峰 值,而 是 将能量散布到更宽的频带中去。
(下转第36 页) — 17 —
风机技术 2007 年第1 期/制造工艺
(3 )要消除此上张口,则需调高支点4 的高 度,调整量= 5 .95 > 500/3700 = 0 .8 mm,此时对 轮组 B 处张口经计算得出= 0 .8 > 350/3700 = 0 .07 mm。由 此 可 算 出 对 轮 B 处 张 口 0 . 05 0 .07 = -0 .02 mm,即上张口0 .02 mm;
分为两种:一 是 端 导 叶;二 是 设 置 在 沿 叶 高 上、
中、下位置的叶面附加导叶(图1 )。其目的是控 制分离点 后 边 界 层 的 发 展 与 分 离,最 大 限 度 地
降低叶尾尾 迹 宽 度,以 达 到 降 低 噪 声 的 目 的。 与此同时,设置附加导叶除控制噪声外,还可以 改善叶面流速分布。
关键词:轴流式通风机 噪声 降噪
中图分类号:TH432 .1
文献标识码:B
文章编号:1006 -8155(2007 )01 -0012 -03
Pri nci Pl e of axi al fl oW f an Noi se and met hods
t o reduce Noi se
abstr act :The paper i ntroduces t he aerodyna mic noise generati ng source of t he axi al flow f an and anal yZes its pri nci ple ,and several met hods t hat can reduce t he axi al flow f an noise are gi ven . it poi nts out t he advantages and disadvantages of t hese met hods . Key Wor ds :Axi al flow f an Noise Noise reducti on
(4 )电机不动,通过对风机1 、2 脚的加减垫 调整操作后,测量结果如图4 所示;
图4 高低张口测量数据(二)
(5 )由于电机未进行加减垫调整操作,所 以图4 中中间接轴电机侧对轮外圆0 .80 mm 高 量应通过计算,反映在风机侧对轮张口上,张口 值= 3500 > 0 .8/4200 = 0 .06 mm。则风机侧对 轮下张口值= 0 .06 + 0 .02 = 0 .08 mm,电机侧对 轮上张口值= - 0 .02 + 0 .07 = 0 .05 mm。此结 果满足标准要求;
1 轴流式通风机的噪声源
轴流 式 通 风 机 的 噪 声 主 要 是 空 气 动 力 噪 声,其它如 机 械 噪 声、电 磁 噪 声 等,在 轴 流 式 通 风机正常运行条件下都是次要的[1 ]。
2 空气动力噪声控制方法
合理的空气动力设计是降低轴流式通风机
本身噪声最根本的方法。
2 .1 沿径向加功规律的选择 对小轮毂比轴流式通风机采用等环量设计
为了降低 轴 流 式 通 风 机 涡 流 噪 声,可 以 采 用工作轮叶片穿孔方法。采用叶片穿孔方法, 可以降低阻力系数,既达到了降低噪声的目的, 又提高了 风 机 的 经 济 性。 但 是,由 于 叶 片 穿 孔 和叶片两面的压差降低,也降低了升力系数。
叶片穿孔方法能使叶栅噪声沿频谱降低6 !10 dB 。 2 .8 采用不相等叶片间距降低轴流风机旋转
(6 )最后计算结果如图5 所示,通过调整中 间接轴专用调整支架,测量达到图5 所示数据 后装配紧固对轮螺栓,风机进行回装,结束本次 找中心工作。
3 结束语
风机对轮找中心是机组大修工作中的一项 关键工序,结 果 的 好 坏 将 直 接 影 响 到 机 组 中 各 机器的振 动 以 及 轴 承、联 轴 器 等 主 要 零 部 件 的 使用寿命。 带 有 中 间 接 轴 的 送、引 风 机 对 轮 找 中心通常 仅 在 机 组 大 修 工 作 时 安 排 进 行,参 与 这项工作 的 人 员 动 手 操 作 的 机 会 不 多,因 此 找 中心工作也成为一项经验因素占很大份额的工 作,包括测 量 工 具、器 具 的 熟 练 使 用、数 据 计 算 等,经验丰富的人员可在 2 !3 次加减垫操作 中,约半天时间即可完成。
轴流式通风机的空气动力噪声主要由旋转 噪声和涡流噪声两部分组成。
旋转 噪 声 在 噪 声 频 谱 上 表 现 为 离 散 的 峰 值。旋转噪声取决于叶片的负荷或风机的节流 度。当叶片 在 大 流 量 区 负 荷 又 比 较 小 时,旋 转 噪声则占噪声的主要部分。
涡流噪声 又 称 湍 流 噪 声,在 噪 声 频 谱 上 表 现为宽频带的连续谱。涡流噪声取决于转子叶 片上流过 的 相 对 速 度、机 壳 与 叶 片 间 隙 和 气 动 负荷。当 叶 片 工 作 在 小 流 量 区 而 负 荷 比 较 大 时,涡流噪声则占主要部分。
3 结论
噪声,但也降低了风机的效率。所以,采用这种
(1 )为了使噪声得到更有效的控制,需从噪
方法必须考虑既能保证取得最大的声学效果, 声源上根本解决问题,可采用优化设计,提高制
又要兼顾风机效率不至于有较大降低。
造精度和装配质量,并选用合理的调节方式,才
2 .9 采用前掠和前倾叶片 研究证明:叶 片 尾 缘 边 界 层 厚 度 决 定 着 湍
式中 z 3 ———整流器叶片数 #z ———圆频率#z = 2"nz 1 n ———转速,r/s z 1 ———工作轮叶片数 'Ck m ———第 m 谐波和第k 序列脉动压力 的综合振幅
由于'Ck m 的特性可以用模数Ck m 的幅角(相 位角)$k m 表示。所以若降低 'Ck m 值,可采用调 整波动过程 Ck m 和幅角$k m 的方法。对于轴流 式通风机转子叶片可用不等栅距布置的叶片来
带中间接轴风机找中心工作难点在于其结 果要两端 对 轮 同 时 满 足 标 准 要 求,有 时 需 要 反 复几次调整才能达到。本文第二种对轮找中心 方法是在 总 结 第 一 种 方 法 的 基 础 上 提 出 的,方 法简单,所用工时较短,推荐使用[2 ]。
参考文献
[1 ]丁尔谋. 发电厂低循环倍率塔式锅炉[M]. 北京:中国电力 出版社,1996 .
的轴流式 通 风 机,可 将 叶 轮 叶 片 的 径 向 来 流 方
参考文献
向倾斜约15 ,便得到前倾式叶片。 — 36 —
[1 ]智乃刚,萧滨诗. 风机噪声控制技术[M]. 机械工业出版 社,1985 .
[2 ]昌泽舟,等. 轴流式通风机实用技术[M]. 机械工业出版社,2005 .
减小转子 叶 尖 与 机 壳 的 径 向 间 隙,增 加 机 壳与转子 的 同 心 度,既 可 减 小 噪 声 又 可 以 提 高 风机的压力系数和扩大风机的失速余度。
正确选择 转 子 的 径 向 间 隙,并 且 保 持 其 在 圆周方向 的 均 匀 性,可 以 显 著 地 降 低 风 机 的 噪 声和提高风机的效率。通常轴流式通风机径向 间隙取决于加工精度和辅助工艺水平。 2 .7 采用叶片穿孔方法
由于在大 流 量 时 旋 转 噪 声 占 主 要 地 位,而 在小流量 时 涡 流 噪 声 占 主 要 地 位,所 以 最 小 噪 声出现在这两个范围之间。旋转噪声和涡流噪 声两种噪 声 的 强 弱,取 决 于 叶 片 的 几 何 形 状 和 运行工况。
0 引言
轴流式通风机广泛应用于我国国民经济的 各部门。根据国际标准化组织(i SO)的建议,在 工业区内,噪 声 不 应 超 过 85d B(A ),然 而,轴 流 式通风机 在 无 隔 音 装 置 的 情 况 下,距 离 轴 流 式 通风 机 1 m 处 测 得 的 噪 声 一 般 可 达 90 !110 dB(A)。轴流式通风机在实际生产运行中产生 的工业噪 声,对 生 产 环 境 和 操 作 工 人 的 身 心 健 康均会造成不良影响。
流噪声的 大 小,对 风 机 噪 声 影 响 很 大。 当 采 用
能取得令人满意的降噪效果。
(2 )当使用以上讨论的各种降噪措施时,从 试验看并不能得到综合的降噪效果。对于各种
前掠和前倾叶片时,叶片尾缘边界层减薄,这就 降噪方法及其之间的相互影响的研究和预测,
使风机宽频的湍流噪声降低。对于机翼型叶片 还有许多工作要做。
到满足。
2 .3 合理选择轴流式通风机动叶与静叶的叶 片数和轴向间隙
旋转 噪 声 是 轴 流 式 通 风 机 辐 射 的 主 要 噪
声。这主要是由动、静叶片的相互作用引起的。
分析轴流风机工作轮出口气流与后导叶的相互
作用,在空间某点处的脉动压力可写为
Z 3 -1
l(t )= " "'Ck mexp(- j m#zt ) (3 ) m= - k =0
降低噪声;对 于 转 子—静 子 级 的 轴 流 式 通 风 机
可通过合理选择动叶和静叶的叶片数并使其互
为质数,以 增 加 工 作 轮 与 后 导 叶 之 间 的 轴 向 间
隙来降低噪声。
2 .4 在旋转叶片上附加导叶 所谓附加 导 叶,就 是 在 旋 转 叶 片 上 增 设 一
定形状的,厚 度 很 薄 的 控 制 叶 片。 附 加 导 叶 可
设置附加导叶可使比 A 声级降低4 !6dB 。
图1 设置在旋转叶片上的附加导叶
2 .5 倾斜后导流器叶片 采用倾斜后导流器叶片方法降低轴流式通
风机旋转 噪 声,这 种 方 法 既 不 用 增 加 风 机 的 尺 寸,也不会降 低 风 机 的 效 率,在 风 机 所 有 工 况 下,都可达到降低噪声的效果。而且,除了后导 流器叶片外,其它元件都不需更换。 2 .6 减小径向间隙和增加机壳与转子的同心度
时,叶片扭 曲 角 大,在 靠 近 叶 根 处 安 装 角 大,气
流脱离叶片形成湍流,涡流噪声大,因而必须慎
重选择流型,采用“可控涡设计”思想[2 ],使径向
加功规律合理。使用扩压因子 ! 作为限制叶 片负荷的条件,对于转子:
!= 1 - "2/"1 + !""/(#"1#) 对于静叶:
(1 )
源自文库
!= 1 - $2/$1 + !$"/(#$1")
[2 ]机械设备维修问答丛书. 中国机械工程学会设备与维修工 程分会[M]. 北京:机械工业出版社,2004 .
图5 高低张口测量数据(三)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
(上接第17 页) 采用 不 相 等 叶 片 间 距,虽 然 降 低 了 风 机 的
(2 )
收稿日期:2006 -11 -21 沈阳市 110004
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轴流式通风机的噪声机理及降噪措施
对于转子叶片,叶尖扩压因子 D !0 .45 ,叶 根扩压因子 D !0 .6 ;对于静子叶片,扩压因子 D !0 .6 。设计时,可对各加功方案进行仔细比 较和分析后,再决定最优流型。
2 .2 合理选择轴流式通风机的叶栅参数 轴流式通 风 机 的 空 气 动 力 噪 声,特 别 是 涡
流噪声与 叶 栅 参 数 有 很 大 的 关 系。 因 此,在 保
证轴流式通风机流量、压力和效率的情况下,根
据叶栅试验得到的气动特性和声学特性曲线来
合理选择叶栅的稠度、冲角、相对弯度和相对厚
度等参数,以 保 证 叶 栅 噪 声 最 小。 能 保 证 叶 栅
噪声 最 小 的 参 数:!= 1 . 0 !1 . 5 ;f = 0 . 07 ! 0 .11 ;i = 0 !3 ;"1A = 30 。当这些参数不能在 径向全部 满 足 时,应 首 先 使 叶 顶 的 叶 栅 参 数 得
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