北京風機廠軸流風機噪聲解決方案

軸流式通風機廣泛應(yīng)用于我國國民經(jīng)濟的各部門。根據(jù)國際標準化組織（ISO）的建議，在工業(yè)區(qū)內(nèi)，噪聲不應(yīng)超過85dB（A）。然而，軸流式通風機在無隔音裝置的情況下，距離軸流式通風機1m處測得的噪聲一般可達90～110dB（A）。軸流式通風機在實際生產(chǎn)運行中產(chǎn)生的工業(yè)噪聲，對生產(chǎn)環(huán)境和操作工人的身心健康均會期造成不良影響。

1 軸流式通風機的噪聲源

軸流式通風機的噪聲主要是空氣動力噪聲，其它如機械噪聲、電磁噪聲等，在軸流式通風機正常運行條件下都是次要的。

軸流式通風機的空氣動力噪聲主要由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲兩部分組成。

旋轉(zhuǎn)噪聲在噪聲頻譜上表現(xiàn)為離散的峰值。旋轉(zhuǎn)噪聲取決于葉片的負荷或風機的節(jié)流度。當葉片在大流量區(qū)負荷又比較小時，旋轉(zhuǎn)噪聲則占噪聲的主要部分。

渦流噪聲又稱湍流噪聲，在噪聲頻譜上表現(xiàn)為寬頻帶的連續(xù)譜。渦流噪聲取決于轉(zhuǎn)子葉片上流過的相對速度、機殼與葉片間隙和氣動負荷。當葉片工作在小流量區(qū)而負荷比較大時，渦流噪聲則占主要部分。

由于在大流量時旋轉(zhuǎn)噪聲占主要地位，而在小流量時渦流噪聲占主要地位，所以最小噪聲出現(xiàn)在這兩個范圍之間。旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲兩種噪聲的強弱，取決于葉片的幾何形狀和運行工況。

2 空氣動力噪聲控制方法

合理的空氣動力設(shè)計是降低軸流式通風機本身噪聲最根本的方法。

2.1 沿徑向加功規(guī)律的選擇

對小輪轂比軸流式通風機采用等環(huán)量設(shè)計時，葉片扭曲角大，在靠近葉根處安裝角大，氣流脫離葉片形成湍流，渦流噪聲大，因而必須慎重選擇流型，采用“可控渦設(shè)計”思想,使徑向加功規(guī)律合理。使用擴壓因子D作為限制葉片負荷的條件，對于轉(zhuǎn)子：

2.4 在旋轉(zhuǎn)葉片上附加導(dǎo)葉

所謂附加導(dǎo)葉，就是在旋轉(zhuǎn)葉片上增設(shè)一定形狀的，厚度很薄的控制葉片。附加導(dǎo)葉可分為兩種：一是端導(dǎo)葉；二是設(shè)置在沿葉高上、中、下位置的葉面附加導(dǎo)葉（圖1）。其目的是控制分離點后邊界層的發(fā)展與分離，最大限度地降低葉尾尾跡寬度，以達到降低噪聲的目的。與此同時，設(shè)置附加導(dǎo)葉除控制噪聲外，還可以改善葉面流速分布。 設(shè)置附加導(dǎo)葉可使比A聲級降低4～6dB。

2.5 傾斜后導(dǎo)流器葉片

采用傾斜后導(dǎo)流器葉片方法降低軸流式通風機旋轉(zhuǎn)噪聲，這種方法既不用增加風機的尺寸，也不會降低風機的效率，在風機所有工況下，都可達到降低噪聲的效果。而且，除了后導(dǎo)流器葉片外，其它元件都不需更換。

2.6 減小徑向間隙和增加機殼與轉(zhuǎn)子的同心度

減小轉(zhuǎn)子葉尖與機殼的徑向間隙，增加機殼與轉(zhuǎn)子的同心度，既可減小噪聲又可以提高風機的壓力系數(shù)和擴大風機的失速余度。

正確選擇轉(zhuǎn)子的徑向間隙，并且保持其在圓周方向的均勻性，可以顯著地降低風機的噪聲和提高風機的效率。通常軸流式通風機徑向間隙取決于加工精度和輔助工藝水平。

2.7 采用葉片穿孔方法

為了降低軸流式通風機渦流噪聲，可以采用工作輪葉片穿孔方法。采用葉片穿孔方法，可以降低阻力系數(shù)，既達到了降低噪聲的目的，又提高了風機的經(jīng)濟性。但是，由于葉片穿孔和葉片兩面的壓差降低，也降低了升力系數(shù)。

葉片穿孔方法能使葉柵噪聲沿頻譜降低6～10 dB。

2.8 采用不相等葉片間距降低軸流風機旋轉(zhuǎn)噪聲

不相等間距的葉片對軸流風機的頻率及其諧波都具有調(diào)制作用，即對于任意一個諧波，不像等間距葉片風機那樣具有顯著的峰值，而是將能量散布到更寬的頻帶中去。

采用不相等葉片間距，雖然降低了風機的噪聲，但也降低了風機的效率。所以，采用這種方法必須考慮既能保證取得最大的聲學(xué)效果，又要兼顧風機效率不至于有較大降低。

2.9 采用前掠和前傾葉片

研究證明：葉片尾緣邊界層厚度決定著湍流噪聲的大小，對風機噪聲影響很大。當采用前掠和前傾葉片時，葉片尾緣邊界層減薄，這就使風機寬頻的湍流噪聲降低。對于機翼型葉片的軸流式通風機，可將葉輪葉片的徑向來流方向傾斜約，便得到前傾式葉片。

3 結(jié)論

（1）為了使噪聲得到更有效的控制，需從噪聲源上根本解決問題，可采用優(yōu)化設(shè)計，提高制造精度和裝配質(zhì)量，并選用合理的調(diào)節(jié)方式，才能取得令人滿意的降噪效果。

（2）當使用以上討論的各種降噪措施時，從試驗看并不能得到綜合的降噪效果。對于各種降噪方法及其之間的相互影響的研究和預(yù)測，還有許多工作要做。