摘要：煤礦局部通風(fēng)機(jī) 簡(jiǎn)稱局扇 的噪聲是煤礦掘進(jìn)中的主要噪聲源 ， 本文分析了局扇產(chǎn)生噪聲的機(jī)理， 提出了在傳播途徑上降低局扇噪聲的對(duì)策。

關(guān)鍵詞： 局扇； 噪聲

1.局扇噪聲產(chǎn)生機(jī)理及其特性

在煤礦掘進(jìn)中使用的JBT、BKJ系列局扇，其噪聲一般都在95DB以上，高的噪聲不僅影響工人的健康， 而且常掩蔽井下安全警號(hào) 造成事故的發(fā)生。

局扇在一定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的噪聲主要包括空氣動(dòng)力性噪聲和機(jī)械性噪聲兩大部分，其中空氣動(dòng)力性噪聲的強(qiáng)度最大，是局扇噪聲的主要成分。

局扇的空氣動(dòng)力性噪聲按產(chǎn)生機(jī)理可分為旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。

旋轉(zhuǎn)噪聲是由旋轉(zhuǎn)的葉片周期地打擊空氣質(zhì)點(diǎn)引起空氣的壓力脈動(dòng)所產(chǎn)生的。其頻率就是葉片每秒鐘打擊空氣質(zhì)點(diǎn)的次數(shù)，因此它與葉片數(shù)和轉(zhuǎn)速有關(guān)。旋轉(zhuǎn)噪聲的強(qiáng)度大致與圓周速度的5-6 次方成比例。當(dāng)圓周速度增大一倍時(shí)，聲壓級(jí)將增加10-15DB ， 對(duì)轉(zhuǎn)速高達(dá)2900r/min 的局扇而言， 其旋轉(zhuǎn)噪聲都較大， 在氣動(dòng)噪聲中占主要成分。渦流噪聲是局扇旋轉(zhuǎn)時(shí)，高速氣流在葉片界面上和間隙中分離時(shí)產(chǎn)生渦流，渦流分離時(shí)所產(chǎn)生的壓縮和稀疏，以聲波的形式傳播所形成的。其頻率取決于葉片與氣流的相對(duì)速度。因葉片各截面上的圓周速度隨半徑大小而變化，氣流繞過葉片時(shí)各點(diǎn)相對(duì)速度必然亦不一樣，同時(shí)葉片各點(diǎn)厚度也不同。故從圓心到最大半徑速度呈連續(xù)變化。因此葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的渦流噪聲呈明顯的連續(xù)譜。渦流噪聲的強(qiáng)度與氣流的 8次方成比例。 對(duì)局扇而言， 渦流噪聲產(chǎn)生的原因主要有兩方面，一是動(dòng)葉葉尖與蝸殼之間的間隙產(chǎn)生間隙渦流噪聲；二是氣流通過葉面時(shí)在葉面上產(chǎn)生的附面層與葉片表面產(chǎn)生的渦流脫落噪聲。局扇的空氣動(dòng)力性噪聲就是旋轉(zhuǎn)噪聲與渦流噪聲相互疊加的結(jié)果。

局扇的機(jī)械性噪聲主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電磁噪聲和機(jī)殼振動(dòng)輻射的噪聲等。

要對(duì)局扇的噪聲進(jìn)行有效控制，就必須弄清其噪聲源和輻射部位。局扇噪聲的輻射部位主要有：( 1) 進(jìn)氣口和出氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲； ( 2)機(jī)殼及電機(jī)等輻射的機(jī)械性噪聲。 其中， 以進(jìn)、出氣口部位輻射的空氣動(dòng)力性噪聲為最強(qiáng)。 因此，在傳播路徑上對(duì)通風(fēng)機(jī)采取噪聲控制措施時(shí)，首先應(yīng)考慮對(duì)局扇進(jìn)、出氣口部位輻射的氣動(dòng)噪聲進(jìn)行控制。

對(duì)局扇實(shí)施噪聲控制，有主動(dòng)控制和被動(dòng)控制兩種方法。主動(dòng)控制就是控制局扇的噪聲源的噪聲，其具體的方法有：動(dòng)葉與靜葉數(shù)合理匹配、減小動(dòng)葉與機(jī)殼之間的間隙、在動(dòng)葉葉片上穿斜孔、 適當(dāng)增大動(dòng)葉與靜葉之間的間距、 在動(dòng)葉吸力面和壓力面上加附加導(dǎo)葉等，這些方法對(duì)局扇的降噪均有一定的效果， 但降低量一般不大。 對(duì)噪聲高達(dá) 95dB以上的局扇而言， 要達(dá)到工礦企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求，還必須采用事后的被動(dòng)降噪方法，即在局扇噪聲的傳播途徑上實(shí)施噪聲控制。本文著重討論局扇噪聲傳播途徑上的控制對(duì)策。

2 在傳播途徑上降低局扇噪聲的對(duì)策

2. 1 在局扇進(jìn)、 出氣口安裝消聲器由于局扇的進(jìn)、出氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲強(qiáng)度最大， 所以控制局扇的噪聲， 首先應(yīng)將這部分噪聲降下來。而局扇在井下使用時(shí)為壓入式通風(fēng)， 噪聲的主要輻射部位在風(fēng)機(jī)的進(jìn)口， 所以一般應(yīng)在局扇的進(jìn)氣口安裝消聲器。

消聲器的種類較多， 如阻性消聲器、 抗性消聲器、阻抗復(fù)合消聲器、微穿孔板消聲器等。目前，在局扇上使用最多的是阻性消聲器、微穿孔板消聲器兩大類。

由多孔吸聲材料(如超細(xì)玻璃棉等)制作的阻性消聲器， 主要吸收局扇的中高頻噪聲， 而且具有較好的吸聲效果。但在多粉塵而且潮濕的井下環(huán)境， 會(huì)使多孔吸聲材料受潮， 同時(shí)， 粉塵充塞吸聲材料會(huì)降低其吸聲性能。因此，必須對(duì)多孔吸聲材料作防水防潮處理，而且要設(shè)計(jì)成裝拆方便的結(jié)構(gòu)，以更換吸聲材料。對(duì)阻性消聲器的制作應(yīng)注意吸聲材料充填的厚度和密度，應(yīng)考慮局扇主要噪聲的頻帶范圍。

微穿孔板消聲器有單層和多層結(jié)構(gòu)，對(duì)用于局扇降噪的微穿孔板消聲器，一般設(shè)計(jì)成雙層結(jié)構(gòu)以避免單層結(jié)構(gòu)的吸聲底谷。使用雙層結(jié)構(gòu)的微穿孔板消聲器幾乎可在全頻帶上降低局扇的噪聲，而且有較好的降噪效果。但它的缺點(diǎn)是制造工藝相對(duì)復(fù)雜、 在井下多粉塵的環(huán)境工作時(shí)， 微孔容易阻塞而影響降噪效果。與阻性消聲器比較，其降噪效果受氣流速度的影響較小，拆卸后可用水清洗微穿孔板或用壓縮空氣將粉塵除去，而對(duì)降噪不產(chǎn)生影響。對(duì)雙層微穿孔板消聲器設(shè)計(jì)時(shí)， 就對(duì)微穿孔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)(穿孔孔徑、 穿孔率、板厚、 兩層穿孔板之間的間距) 進(jìn)行優(yōu)化， 在優(yōu)化時(shí)就考慮局扇噪聲峰值所在的頻帶范圍，以達(dá)到較好降噪效果。

在上述兩類消聲器設(shè)計(jì)時(shí)，為了對(duì)局扇的氣動(dòng)性能不產(chǎn)生大的影響，一般可在兩類消聲器的入口加錐形的導(dǎo)流裝置，導(dǎo)流裝置的骨架可設(shè)計(jì)成穿孔板結(jié)構(gòu)， 并在導(dǎo)流裝置內(nèi)填充吸聲材料， 以同時(shí)起到降噪作用。

2. 1 局扇機(jī)殼加阻尼

在局扇進(jìn)出口輻射噪聲得到有效控制后，機(jī)殼輻射的噪聲就變得較為突出，對(duì) JBT系列的幾種局扇的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，機(jī)殼輻射的噪聲在巷道混響場(chǎng)中都高達(dá) 90dB以上， 所以必須對(duì)其進(jìn)行控制。 阻尼材料具有損耗振動(dòng)機(jī)械能的能力， 將阻尼材料噴刷在機(jī)殼表面做成自由層，當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)輻射噪聲時(shí)阻尼層發(fā)生變形，依靠阻尼材料的內(nèi)摩擦耗能， 將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能， 消散于周圍環(huán)境中， 可達(dá)到降噪目的。 但應(yīng)注意的是阻尼層的厚度應(yīng)通過試驗(yàn)確定，過大的阻尼層厚度并不能提高降噪的效果。

已有的試驗(yàn)研究表明，在局扇入口加雙層微穿孔消聲器， 并在機(jī)殼表面涂上一層阻尼材料， 可使局扇的降噪達(dá) 20 dB， 完全可以達(dá)到工礦企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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