北京風(fēng)機(jī)廠軸流風(fēng)機(jī)噪聲解決方案

軸流式通風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門(mén)。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的建議，在工業(yè)區(qū)內(nèi)，噪聲不應(yīng)超過(guò)85dB（A）。然而，軸流式通風(fēng)機(jī)在無(wú)隔音裝置的情況下，距離軸流式通風(fēng)機(jī)1m處測(cè)得的噪聲一般可達(dá)90～110dB（A）。軸流式通風(fēng)機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中產(chǎn)生的工業(yè)噪聲，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和操作工人的身心健康均會(huì)期造成不良影響。

1 軸流式通風(fēng)機(jī)的噪聲源

軸流式通風(fēng)機(jī)的噪聲主要是空氣動(dòng)力噪聲，其它如機(jī)械噪聲、電磁噪聲等，在軸流式通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行條件下都是次要的。

軸流式通風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)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(fù)荷或風(fēng)機(jī)的節(jié)流度。當(dāng)葉片在大流量區(qū)負(fù)荷又比較小時(shí)，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(guò)的相對(duì)速度、機(jī)殼與葉片間隙和氣動(dòng)負(fù)荷。當(dāng)葉片工作在小流量區(qū)而負(fù)荷比較大時(shí)，渦流噪聲則占主要部分。

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

2 空氣動(dòng)力噪聲控制方法

合理的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)是降低軸流式通風(fēng)機(jī)本身噪聲最根本的方法。

2.1 沿徑向加功規(guī)律的選擇

對(duì)小輪轂比軸流式通風(fēng)機(jī)采用等環(huán)量設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)”思想,使徑向加功規(guī)律合理。使用擴(kuò)壓因子D作為限制葉片負(fù)荷的條件，對(duì)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(diǎn)后邊界層的發(fā)展與分離，**限度地降低葉尾尾跡寬度，以達(dá)到降低噪聲的目的。與此同時(shí)，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(jí)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(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲，這種方法既不用增加風(fēng)機(jī)的尺寸，也不會(huì)降低風(fēng)機(jī)的效率，在風(fēng)機(jī)所有工況下，都可達(dá)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(jī)殼與轉(zhuǎn)子的同心度

減小轉(zhuǎn)子葉尖與機(jī)殼的徑向間隙，增加機(jī)殼與轉(zhuǎn)子的同心度，既可減小噪聲又可以提高風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)和擴(kuò)大風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的噪聲和提高風(fēng)機(jī)的效率。通常軸流式通風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(dá)到了降低噪聲的目的，又提高了風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)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(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲

不相等間距的葉片對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的頻率及其諧波都具有調(diào)制作用，即對(duì)于任意一個(gè)諧波，不像等間距葉片風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的噪聲，但也降低了風(fēng)機(jī)的效率。所以，采用這種方法必須考慮既能保證取得**的聲學(xué)效果，又要兼顧風(fēng)機(jī)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(duì)風(fēng)機(jī)噪聲影響很大。當(dāng)采用前掠和前傾葉片時(shí)，葉片尾緣邊界層減薄，這就使風(fēng)機(jī)寬頻的湍流噪聲降低。對(duì)于機(jī)翼型葉片的軸流式通風(fēng)機(jī)，可將葉輪葉片的徑向來(lái)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(wèn)題，可采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(dāng)使用以上討論的各種降噪措施時(shí)，從試驗(yàn)看并不能得到綜合的降噪效果。對(duì)于各種降噪方法及其之間的相互影響的研究和預(yù)測(cè)，還有許多工作要做。