浅谈工业风机的节能与降噪问题

【摘要】节能降耗、降低污染是工业生产永恒的主题，工业工作者一直在不懈地努力工作着。风机是工业车间的重要设备，因此风机也是车间的“肺脏”，它们能否合理并且经济运行，将直接影响车间的电力消耗以及经济效益。同时，降低它们的噪声也会对工作环境有所改善。本文分析了罗茨鼓风机噪声的来源，特点及危害，提出了相应的处理措施。

【关键词】罗茨鼓风机；噪声；低频噪声；治理措施

1、引言

工业、交通运输业以及城市建设的迅猛发展，环境噪音已成为新的污染源，严重危害着人们的正常工作、学习和生活。使用罗茨鼓风机的产业，噪声的危害更加严重，根据罗茨鼓风机的工作特点，罗茨鼓风机每次吸入、排出的风量很大并有突变现象，从而产生较大的噪声，被称之为机械产品的“声老虎”，特别是在高压的情况下尤甚，且风量越大、压力越高、转速越快，则噪声就越大，而现代化大生产又希望罗茨鼓风机能提供更高的压力和更大的风量。为了提高风机性能、降低噪声污染、满足环保要求，文章从噪声源着手，在制造安装鼓风机及选用消声器方面提出降低噪声的一些方法。

2、噪声分析

罗茨鼓风机噪声主要包括机械噪声和气动噪声，而进气口和排气口的气动噪声又包括旋转噪声和涡流噪声。机械噪声主要有齿轮噪声、轴承噪声及管路振动噪声等。旋转噪声是在旋转的叶轮掠过较窄的通道出口处时，沿周向的气动压力与气流速度都有很大的变化，使得周期性吸、排气以及瞬时等容压缩而形成的气流速度与压力脉动，产生的很大气体动力噪声。涡流噪声又称紊流噪声，是由于紊流边界层及其脱离引起气流压力脉动造成的。一方面，叶轮旋转时，表面形成涡流，这些涡流在表面分裂时产生了涡流噪声；另一方面，高压气体通过间隙向低压区泄漏并通过孔口、弯道时也会产生涡流噪声。这些噪声再加上风机进气容积的亥姆霍兹共鸣，就使罗茨鼓风机的噪声达到了令人难以忍受的程度。

3、制造精度

精度的提高意味着产品成本的增加，但为了满足所需性能，又不得不提高相应方面的精度。下面就为满足低噪音性能方面提出应提高的精度。

3.1叶轮表面质量及平衡

叶轮表面质量主要取决于材质及加工质量。对于小叶轮，如L21、L23的叶轮，一般选择铸钢或球墨铸铁，并与轴铸成一体，而大叶轮则选择HT200，粗糙度为Ra3.2，在数控机床上加工，取较小的走刀量，可获得较低的粗糙度；转子平衡至少应保证G6.3，最好提高到G5.6。

3.2轴承精度

轴承作为易损件，一般的企业都不愿提高其精度使产品成本增加，这样往往得不偿失。因为低精度轴承产生较大的振动和摩擦，且其作为整个机器的装配基准，对整机性能及其它零部件的寿命都有至关重要的影响。轴承精度建议选用6级及以上ISO标准。

3.3齿轮精度

罗茨鼓风机的同步齿轮既作传递动力又起叶轮定位之双重作用，其精度和磨损状况直接影响着叶轮啮合的均匀性和平稳性，齿面粗糙度又是摩擦噪声的主要来源之一。因此，对同步齿轮的精度和耐磨性有较高的要求，齿圈采用45钢锻打后加工，轮齿表面进行高频淬火，硬度HRC40～50，然后精车配合面及精磨齿面，要求齿轮精度应保证在7级以上，建议L8、L9采用组合人字齿，L4、L6采用斜齿轮，L2用直齿。风机安装时在保证叶轮间隙要求的同时，必须保证同步齿轮的最小齿侧间隙和接触斑点达到要求。

3.4风道质量

光滑的风道表面能让气流顺利通过，不仅有利于减少损失，而且能大大减少因气流流动受阻而带来的啸叫声，因此，管道内壁应尽量降低粗糙度，减少弯道数量；进出风口不宜处于急变流场，应由方变圆光滑过渡。若系统中有多个管件，如弯头、支管等，则它们之间的距离应拉开5～10倍管径。

4、风机噪音控制途径研究

风机的噪声大小将直接影响周围的工作环境和环境保护问题，因此应尽量减小它的噪声，使其危害降到最低点。

4.1噪声来源

噪音来源主要有气动噪声、机械噪声和电磁性噪声。

（1）气动噪声主要来源于叶轮引起空气压力脉动和涡流。

（2）机械噪声来源于风机的轴承、皮带传动和电动机转子不平衡的振动噪声。

（3）电磁性噪声来源于电动机本身。

4.2噪音控制

（1）首先保持设备的正常运转，调整好叶轮与风机外壳的合理间隙，轴承润滑良好，皮带松紧度适中。叶片安装角不宜过大，扇叶弯曲要平滑，切勿突然变化太大。轴流式风机如果有动翼与静翼配置时，两者叶片最好不等，以免造成更大的噪音共鸣。

（2）吸声 采用吸声材料把风机饰面，并把吸声材料固定在风机的进风口和吸风口的内壁上，吸收中高频噪声。达到吸声的效果。

（3）消音器 采用排列或蜂窝式消音器安装在风机的出口处，使噪声降低。消音器的种类主要有：阻性消音器、抗性消音器、微穿孔板消音器和复合消音器。各类消音器在消声降噪的特性和对风机气动特性的影响各不相同。大多采用扩散弯道上设置消声导流片的方式，也可以设置在水平风道与扩散管网的转弯处，可以减少出口气流与扩散管网冲击造成的动压损失，提高风机工作效率。与气流平行布置的消声导流片数量应当适当，一般不能使风道通流面积减少过多，否则会降低工作效率。另外，还可以在水平风道（离风机出口1.5m外）内布置吸声砖，为保证通流面积，应适当增大水平风道的截面积。

（4）隔声 把噪声大的风机机组封闭起来，采用隔音罩或隔音间与周围环境隔绝，降低噪声。隔声罩是采用隔声原理设计制造的，主要由隔声层阻尼材料、吸声层和护面层组成。这样使隔声罩具有隔声和吸声双重降噪效果，可大大提高降噪效果。

（5）减震 机械振动也是主要的噪声源之一，在风机与基础间安设减震构件。也可在风机与风道间采取隔振措施，减轻风机的震动。

5、结论

（1）合理地利用风机在各工况点的工作，可以使风机降低电能的消耗。

（2）风机降低了能耗的同时也需降低噪声，两者都是节能环保的需要。

（3）风机在工业生产中应用非常广泛，不可或缺。研究其节能降耗、降低噪音具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献

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