羅茨鼓風機主要用于污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、氣力輸送、水泥、化工、鑄造、面粉等行業(yè)。羅茨鼓風機噪聲包括機械噪聲和氣動噪聲，羅茨鼓風機每次吸入、排出的風量很大，并存在突變現(xiàn)象，風量越大、壓力越高、轉(zhuǎn)速越快，從而導致噪聲越大。單臺羅茨鼓風機在運作過程中，噪聲值高達85-110dB，多臺同時工作時，噪聲值疊加將變得更大。本文主要介紹錦工風機在降低羅茨鼓風機噪音實操經(jīng)驗。
工具/原料：1、羅茨風機消聲器。2、羅茨風機隔音罩。3、隔震器。
一、在羅茨風機排風口處安裝消聲器，內(nèi)置消聲插片。
二、對風機增設隔聲罩，解決機殼及電機噪聲。(風機隔聲罩除要滿足隔聲需求外，還需滿足風機本身設備的通風散熱等需求)
三、對風機基礎進行整體隔振處理。
注意事項：以上方法可有效降低噪音，并不能完全消除噪音，羅茨鼓風機噪聲問題是目前工業(yè)企業(yè)無法避免的問題之一。
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噪聲的控制方法是盡力避免和減少噪聲源產(chǎn)生的噪聲輻射,即盡量減少脈沖力。通常各廠家所采用的噪聲控制方法,不僅增加了投資,而且在風機運行過程中會由于消聲器等的壓力損失而造成能量損失,這對于節(jié)約能量是很不利的。因此,改進風機的氣動設計、進行風機的最佳選擇、采取合適的安裝及運行方式是降低羅茨風機噪聲的最根本的途徑。錦工發(fā)現(xiàn)對于離心式和軸流式風機,從結(jié)構(gòu)本身的改進來降低噪聲的報道已有很多,并取得了較大的成效,但對羅茨風機的報道卻很少見。為此,錦工風機科研人員對羅茨風機降低噪聲的根本途徑又作了一些深入研究。
由上篇文章風機噪聲產(chǎn)生的機理分析可知,當工作輪旋轉(zhuǎn)時,葉片出口區(qū)內(nèi)氣流具有很大的不均勻性,這種不均勻性氣流周期地作用于周圍介質(zhì),產(chǎn)生壓力脈動而形成噪聲。且氣流的不均勻性愈強,噪聲愈大。將羅茨風機轉(zhuǎn)子直葉葉輪改為扭葉葉輪,能改善排氣的不均勻性,因而能降低噪聲。
把機殼內(nèi)圓周面出風口做成與葉輪頂端素線成一定大小的夾角氣流沿工作輪出口圓周方向的不均勻性,產(chǎn)生了隨時間變化的壓力脈動,反過來,它又影響葉輪中氣流的脈動,產(chǎn)生噪聲。把機殼內(nèi)圓周面出風口做成與葉輪頂端素線成一定大小的夾角,能改善氣流的不均勻性,從而降低羅茨風機的噪聲。此方法對于二葉葉輪因幾何尺寸大小會受到限制,而對于三葉葉輪則完全可以辦到。
將二葉葉輪改為三葉葉輪,增加了羅茨風機轉(zhuǎn)子的頭數(shù),同樣能改善風機排氣的不均勻性,因此可以降低噪聲。將二葉葉輪改為三葉葉輪,其關鍵是確定三葉葉輪漸開線葉輪的徑距比(K=D/A,其中D為葉輪直徑,A為兩葉輪中心距)。經(jīng)過改造后的羅茨風機具有氣流脈動小、噪音低等優(yōu)良性能,目前已為各羅茨鼓風機廠家所關注。
羅茨風機的噪聲不僅靠改進設計來控制,對于給定的任務,可以用優(yōu)化風機型式和尺寸,以及合理安裝和運行來降低風機的噪聲。
在實際管網(wǎng)系統(tǒng)中,為了保證低的噪聲,應選擇最佳的風機型式和尺寸,進行正確的安裝,保持合理的運行。大多數(shù)風機的最小聲功率和最佳效率與所對應的工況點是吻合的,這樣,合理的風機選擇無論從降噪還是從經(jīng)濟上都會得到收益;葉輪頂端圓周速度應盡可能地低;盡可能地保證風機進口處氣流的均勻;風機與管網(wǎng)的匹配不僅要從氣動的觀點,而且也要從聲學的觀點來考慮;通過合理選擇風機直徑、速度及葉片數(shù),使葉片通過頻率噪聲的輻射效率最小。
風機的聲功率級或A聲級,隨著流量和壓力的增大而增大,安裝時應盡量減少不必要的阻力損失。在流道中及葉輪前盡量避免障礙物產(chǎn)生的尾跡吸入到葉輪中而產(chǎn)生噪聲。消聲器的安裝應與葉輪保持一定的安裝距離,以避免對葉輪產(chǎn)生影響。
由于多數(shù)風機是在變工況下運行的,風機的風量和風壓都要根據(jù)管網(wǎng)的需要進行調(diào)節(jié),因而調(diào)節(jié)方式應盡量采用變轉(zhuǎn)速等產(chǎn)生附加噪聲小的高效調(diào)節(jié)系統(tǒng)(如變頻調(diào)速)。
1、采用消聲、隔聲、吸聲、隔振等方法,雖能取得一定的噪聲綜合治理成效,但只是從傳播途徑上采取了措施,增加了投資,對于節(jié)約能源也不利。
2、為了使噪聲得到更有效的控制,需從聲源上根本解決問題,即選擇最佳設計,提高制造精度和裝配質(zhì)量,選用合理的調(diào)節(jié)方式,并采取有效的減振措施,才能取得令人滿意的降噪效果。
3、將羅茨風機的葉輪做成扭葉葉輪、把機殼內(nèi)圓周面出風口做成與葉輪頂端素線成一定大小的夾角以及將二葉葉輪改為三葉葉輪等,均可以降低羅茨風機的噪聲。
4、應繼續(xù)進行羅茨風機噪聲的理論研究,較精確地預估噪聲級,在風機的氣流和結(jié)構(gòu)參數(shù)與氣動噪聲級之間建立起數(shù)學關系式。這樣,就可在風機的設計階段利用這些關系式,與氣動計算一起進行尋找最小噪聲和最佳氣動性能的方案,從而在根本上降低風機本身的噪聲。
5、進行風機噪聲的測量,建立起相應的數(shù)據(jù)庫。利用這些數(shù)據(jù)庫,產(chǎn)生經(jīng)驗性設計準則和預示風機噪聲的數(shù)學模型,并估算風機的平均性能,從而在滿足用戶的流量、壓力要求的情況下,從降低噪聲的角度合理地選擇風機。
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羅茨鼓風機噪聲如何處理？今天錦工風機以實際案例給大家進行解讀：某煤氣公司的鼓風機房內(nèi)有兩臺相同的羅茨鼓風機，正常情況下兩臺同時工作。其技術規(guī)格為：流量175.4m3/min，出口靜壓力為50kPa，功率為210kW，輸送介質(zhì)為低壓空氣，形式為水冷式。經(jīng)測量，機房內(nèi)兩臺設備相距1m，兩臺鼓風機的進氣噪聲高達102dB，即使在機房門口仍有86dB，嚴重干擾了廠區(qū)和機房內(nèi)的生產(chǎn)，也對廠區(qū)附近的居民小區(qū)有較大影響。為此，需要予以治理。
羅茨鼓風機屬容積回轉(zhuǎn)鼓風機，其利用兩個葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機，運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生噪聲的原因主要有：
①氣體在管道輸送過程中由于管道橫截面積變化所引起的氣流脈動噪聲；
②風機葉輪在轉(zhuǎn)動過程中由于容積空間變化將產(chǎn)生壓力脈動，從而引起流量脈動噪聲；
③進氣口面積突變所導致的高低壓氣體撞擊所引起的氣流脈動噪聲；
④高速氣體與葉輪和殼體的接觸噪聲；
⑤齒輪嚙合過程中由于齒型誤差所引起的振動噪聲；
⑥因軸承制造精度差所引起的噪聲；
⑦葉輪由于受力不均引起的軸承振動噪聲；
⑧葉輪嚙合過程由于轉(zhuǎn)子制造誤差所引起的撞擊噪聲。
其中，空氣動力性噪聲占主導地位，危害也最大，是噪聲控制過程中需要重點考慮的。空氣動力性噪聲按產(chǎn)生機理分析，主要有兩種形式：一種是風機葉片負荷和厚度引起的旋轉(zhuǎn)噪聲；另一種是風機葉片附面層分離、旋渦發(fā)放、紊流脈動等引起的渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲是由于風機葉片工作于非黏性的勢流中產(chǎn)生的，其頻譜常呈低中頻性，伴有一組離散的頻率尖峰；而渦流噪聲則取決于風機葉輪的形狀以及氣流相對于機體的流速及流體黏性，產(chǎn)生連續(xù)頻譜的高頻噪聲。頻率越高，噪聲指向性越強。不同的風機參數(shù)，有著不同的頻譜。風機噪聲頻譜特性：＜500Hz為低頻噪聲，500～1000Hz為中頻噪聲，＞1000Hz為高頻噪聲。
羅茨鼓風機的噪聲強度及頻譜特性既與風機的工作靜壓大小有關，又與風機的流量、轉(zhuǎn)速有關。如隨著流量的增大，噪聲也相應升高，其中高頻噪聲的增大尤為顯著。
針對羅茨鼓風機噪聲產(chǎn)生的特點，對其噪聲的控制，主要是采用隔聲、消聲、吸聲及包裹等技術，具體措施為安裝消聲器，建立隔聲罩，采用軟管和連接，管道包扎，粘貼吸聲材料，風機表面噴涂阻尼材料，采用隔聲門窗等。
1、隔聲降噪
為了保證機組正常運轉(zhuǎn)和維修方便，在原機房內(nèi)基本設施不變的情況下，在適當?shù)牟课慌涮赘粢粽帧慕Y(jié)構(gòu)上，隔聲罩有單層和雙層兩種結(jié)構(gòu)形式。單層隔聲罩的構(gòu)件由罩板、阻尼材料、吸聲層及護面層組合而成，其隔聲量一般可達20～30dB。雙層隔聲罩是在兩個單層構(gòu)件中間夾有一定厚度的空氣層，其隔聲效果比單層隔聲罩要好。本隔聲罩采用單層結(jié)構(gòu)。本隔聲罩采用整體結(jié)構(gòu)，隔音罩外壁材料選用2mm厚的冷軋鋼板，設有能敞開的小門及玻璃觀察窗。
拼縫及門窗是隔聲的薄弱環(huán)節(jié)，應盡量將數(shù)量控制到最少，尺寸控制到最小。本隔聲罩采用了一個門，并采用密封金屬門代替木門，且在接縫處墊襯橡膠條密封。隔聲罩內(nèi)不安裝吸聲材料，罩內(nèi)輻射噪聲的聲能就會不斷積聚，導致最后輻射噪聲與從隔聲罩內(nèi)透射的聲能相等，隔聲罩就會失去隔聲作用，因此，隔聲罩內(nèi)部必須安裝吸聲材料，設計中選用密度30～35kg/m3，厚為100mm的超細棉，再以玻璃布及1mm穿孔鋼板為覆蓋層，使機房內(nèi)的噪聲傳播強度相應減弱。
2、吸聲隔噪
機房密封的結(jié)果雖然防止了噪聲外傳，但由于原機房室內(nèi)墻面平均吸聲系數(shù)很低，因此，加劇了聲波在室內(nèi)的反射混響。為了減小混響聲，在節(jié)約資金的前提下，在機房值班室四周墻壁和頂部加上6cm厚的微孔泡沫材料；墻壁與風道間隙填充毛氈，吸收鼓風機的輻射噪音，并進行了自然通風處理，安裝了換氣扇，保持值班室有足夠的新鮮空氣對流。
3、消聲隔噪
裝設消聲器是控制風機噪聲的主要途徑。消聲器是一種既允許氣體通過，又能衰減或阻礙噪聲傳播的裝置，可以大大減弱進、出風口輻射出來的噪音。采用消聲器控制氣體動力性噪聲，既簡便又有效。通常，在鼓風機進氣口或排氣管路中安裝消聲器，可以大幅度地降低從進氣口輻射或管路中傳播的噪聲。但市場提供的消聲器以阻性的為多，僅適用于雜質(zhì)少、無水霧和油霧的空氣消聲。該公司羅茨鼓風機輸送的介質(zhì)為半水煤氣，其中含有煤焦油，易引起吸聲孔的堵塞，故市售消聲器不能用于該風機的消聲。為了達到較好的消聲效果，所選用的消聲器必須滿足以下要求：具有良好的消聲性能；阻力小，安裝消聲器后增加的阻力不影響羅茨鼓風機的工作效率，保證排氣通暢；根據(jù)現(xiàn)場情況，采用立式消聲器，直徑不大于1100mm，總長度不能超過2m。羅茨鼓風機廠家
按以上要求，采用簡易阻抗復合型消聲器，其結(jié)構(gòu)要點如下：
①由于吸聲材料易被煤焦油、煤塵堵塞，因此，設計成內(nèi)腔無吸聲材料；
②在保證一定通道截面積的情況下，氣體分多通道進入，計算每個通道的共振器的小孔孔徑、板厚、腔深以達到消除不同頻率噪聲的目的；
③引入阻性折板，將一條共振腔大角度相折連接，這樣可增加聲波在消聲器通道內(nèi)的反射次數(shù)，改善其聲學性能，增強消聲效果；
④為消除高、中頻噪聲，在消聲器四周的共振腔內(nèi)裝填吸聲材料；為減少噪聲輻射，在消聲器外圍設置空腔。
安裝試運行后，經(jīng)測定，上述排氣消聲器有效地控制了機房排氣管內(nèi)的輻射噪聲。
4、隔振
振動是噪聲的主要來源，鼓風機的振動會產(chǎn)生低頻噪聲，因此，減輕機器振動是控制噪聲的治本辦法。為此，羅茨鼓風機的外殼材料選用了鑄鐵，用以增加其自重與外殼厚度，減小自振。在鼓風機進、出氣口設置柔性波紋管減震接頭，降低由鼓風機振動而傳遞到風道上的噪聲，同時在羅茨鼓風機基礎下部加設減振器。
5、包裹
室外出風管大多設在地面上，運行中噪聲很大。為降低噪聲，可將出風管全部設在地面以下，利用土層吸音，也可用隔音材料將管道包覆。根據(jù)本地的實際情況，采用了將管道包覆的辦法來達到保溫、消音的目的。
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羅茨鼓風機的噪聲控制，一般須從三個環(huán)節(jié)進行考慮：
(1)從聲源上根詒噪聲
(2)在噪聲傳播途徑上采取控制措施；
(3)在噪聲接受點采取防護措施,也就是使用耳塞、耳罩等防聲用具進行個人防護。
降噪工作程序
噪聲控制大致分為兩種情況：一是新建工程，在項目設計階段考慮噪聲控制問題；二是工程已經(jīng)建成，運行時發(fā)現(xiàn)鼓風機噪聲較大，需要進行治理。相比之下，前者主動性強，回旋余地大，可根據(jù)需要和可能，確定較為合理的噪聲控制方案;后者受制約的因素較多,通常只能兼顧原有的條件進行改造,采取一些補救措施。
噪聲控制的基本工作程序如下：
1、了解噪聲源及其傳播的途徑
對于鼓風機,應掌握其噪聲大小及頻譜特性等技術資料，并了解包括鼓風機在內(nèi)各種噪聲源的分布情況,根據(jù)需要繪出噪聲分布圖。
2、確定減噪量
將鼓風機的噪聲數(shù)據(jù)與噪聲控制目標進行比較，確定所需降低的分貝值。
我國工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準規(guī)定，工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)車間和作業(yè)場所的噪聲標準為85dB。現(xiàn)有企業(yè)經(jīng)過努力暫時達不到此標準的可適當放寬，但不得超過90dB。
3、制定和實施降噪方案
羅茨鼓風機產(chǎn)生的噪聲，主要通過下述三種途徑向外傳播:
①機殼內(nèi)的噪聲由進、排氣口向外輻射，稱為氣流噪聲;
②機殼及主、副油箱內(nèi)部的噪聲通過殼體向外透射，稱為二次固體聲;
③鼓風機的振動向基礎及大氣中傳播、激發(fā)噪聲，稱為一次固體聲。
常用的控制方法有：消聲、隔聲和減振等。消聲，即在鼓風機進、排氣管道上安裝消聲器，消減氣流噪聲；隔聲，就是在利用隔聲構(gòu)件（隔聲罩、隔聲間等），阻擋并減弱二次固體聲在大氣中的傳播；減振，則是采用減振器、撓性接頭等減緩振動，消減一次固體聲。
具體措施可以是單項的，也可以是綜合性的。但必須符合實際需要，既要講究聲學效果，又要考慮經(jīng)濟合理。例如，若一個機房內(nèi)有多臺鼓風機運行，操作人員—般不是經(jīng)常站在機器旁邊，此時可將機房建成隔聲間，而不去對每臺鼓風機單獨進行隔聲處理。
4、降噪效果的鑒定與評價
噪聲控制方案實施之后，應及時對降噪效果進行鑒定。如果未達到預期效果，應分析原因，并根據(jù)實際情況采取補充措施，直到符合要求為止。
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