泵與風(fēng)機(jī)的消聲與防振

1、9.1 9.1 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲的基礎(chǔ)知識(shí) 9.1.1 9.1.1 噪聲的產(chǎn)生噪聲的產(chǎn)生 u1噪聲的聲源 (1) 空氣動(dòng)力噪聲；(2) 機(jī)械噪聲 ； (3) 電磁性噪聲 u2.噪聲大小的度量 (1) 聲強(qiáng)與聲壓 ；(2) 聲強(qiáng)級(jí)與聲壓級(jí) ； (3) 聲功率與聲功率級(jí) u3. 噪聲的頻譜特性 9.1.2 9.1.2 噪聲的測(cè)量噪聲的測(cè)量 噪聲的主觀評(píng)價(jià)噪聲的主觀評(píng)價(jià) 響度級(jí) ：根據(jù)人耳的頻率響應(yīng)特性，以1000Hz的純音作為基準(zhǔn)聲音，若某頻率的純音聽(tīng)起來(lái)與基準(zhǔn)聲音有同樣的響度，則該頻率純音的響度級(jí)phon值就等于基準(zhǔn)純音的聲壓級(jí)dB值。也就是說(shuō)，響度級(jí)是把聲壓級(jí)和頻率綜合起來(lái)評(píng)價(jià)聲音大小的一個(gè)

2、主觀感覺(jué)量。 等響度曲線 1. 聲壓測(cè)量 (1) 聲級(jí)（A） u 噪聲測(cè)量常用的儀器是聲級(jí)計(jì)。它的工作原理是聲信號(hào)通過(guò)傳聲器，把聲壓轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)放大后通過(guò)計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)，在聲級(jí)計(jì)和表頭上顯示出分貝（dB）值。 u 在聲級(jí)計(jì)上設(shè)有A、B、C三種不同的計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)，它們對(duì)不同頻繁率的聲音進(jìn)行不同程度的濾波 。u A網(wǎng)絡(luò)對(duì)高頻敏感，對(duì)低頻不敏感，這正好與有耳對(duì)噪聲的頻率響應(yīng)特性相一致，因此常以A網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲級(jí)來(lái)代表噪聲的大小，稱A聲級(jí)，并記作dB（A）。 1. 聲壓測(cè)量 (2) 噪聲評(píng)價(jià)曲線 u A聲級(jí)是單一的數(shù)值，是噪聲的所有頻率的綜合反映，如果要較詳細(xì)地評(píng)價(jià)各倍頻程的噪聲，就須采用噪聲評(píng)價(jià)曲線，即N

3、R曲線。u 噪聲評(píng)價(jià)曲線按噪聲級(jí)由低到高的順序進(jìn)行編號(hào)，它的號(hào)數(shù)NR稱為噪聲評(píng)價(jià)數(shù)，且規(guī)定NR值等于中心頻率為1000Hz的倍頻程聲壓級(jí)的分貝整數(shù)。 噪聲評(píng)價(jià)N（NR）曲線 (3) 聲級(jí)計(jì)及其使用 聲級(jí)計(jì)主要有傳聲器、放大器、計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)、檢波線路和指示電表、電源等部分組成。 根據(jù)測(cè)量精度和穩(wěn)定性把聲級(jí)計(jì)分為0、I、II、III四種類型。 0類型聲級(jí)計(jì)用作實(shí)驗(yàn)室參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 I類型聲級(jí)計(jì)專供實(shí)驗(yàn)室使用外，還供在符合規(guī)定的聲學(xué)環(huán)境或需嚴(yán)加控制的場(chǎng)合使用， II類型聲級(jí)計(jì)適合于一般室外使用， III類型聲級(jí)計(jì)主要用于室外噪聲調(diào)查。 按習(xí)慣稱0和I類型聲級(jí)計(jì)為精密聲級(jí)計(jì)，II和III型聲級(jí)計(jì)為普通聲級(jí)計(jì)。

4、 (3) 聲級(jí)計(jì)及其使用 選用某種聲級(jí)計(jì)后，應(yīng)首先熟悉它的特性和使用方法，可按聲級(jí)計(jì)使用說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行。否則將會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)出現(xiàn)的測(cè)量誤差，甚至可能因?yàn)槭褂貌划?dāng)而損壞儀器。 1)聲級(jí)計(jì)的校準(zhǔn) 2)聲級(jí)計(jì)的讀數(shù) 3)聲級(jí)計(jì)電表的讀數(shù) 4)傳聲器的取向 9.2 9.2 泵與風(fēng)機(jī)的消聲泵與風(fēng)機(jī)的消聲 9.2.1 9.2.1 泵與風(fēng)機(jī)的噪聲來(lái)源泵與風(fēng)機(jī)的噪聲來(lái)源 1.1.風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生 l 風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲主要由兩部分組成： 即旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲 l 風(fēng)機(jī)噪聲按其產(chǎn)生部位和聲級(jí)大小可以分為五種：出口噪聲、進(jìn)口噪聲、電動(dòng)機(jī)和機(jī)殼噪聲及管道輻射噪聲，如圖所示。 圖9-19 風(fēng)機(jī)噪聲源部位2.

5、 風(fēng)機(jī)聲功率的估算 某一風(fēng)機(jī)的聲功率級(jí)可按下式估算（與實(shí)測(cè)的誤差在4dB內(nèi)）： 式中L通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/h； H通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓（全壓），Pa。 如果已知風(fēng)機(jī)功率N（kW）和風(fēng)壓H（Pa），則可用下式估算：dBHLLWlg20lg105dBHNLWlg100lg1067 3.泵噪聲的產(chǎn)生 泵是流體動(dòng)力系統(tǒng)中主要噪聲源之一，它不但直接輻射出一定量的聲能，它所產(chǎn)生的壓力波及結(jié)構(gòu)振動(dòng)能間接使一個(gè)裝置發(fā)生大量空氣噪聲。如果一臺(tái)泵的吸入口及排出口之間的流體壓力變化很大或變化很快，就可能產(chǎn)生壓力波。 當(dāng)泵的壓力腔中的壓力低于出口處管道壓力時(shí)，噪聲最大。 9.2.2 泵與風(fēng)機(jī)的消聲途徑 1.降低風(fēng)機(jī)噪聲的措施

6、 1）在風(fēng)機(jī)葉片尾端處使氣流的壓力，流向和流速有較大的變化。2）合理選擇風(fēng)機(jī)型式，盡可能選用低速后彎葉型的離心式風(fēng)機(jī)，并使工作點(diǎn)接近風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)運(yùn)行。3）電動(dòng)機(jī)與風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式最好是直聯(lián)，其次是用聯(lián)軸器聯(lián)接。必須間接傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)采用無(wú)縫的三角皮帶。降低風(fēng)機(jī)噪聲的措施4）風(fēng)道內(nèi)的空氣流速不宜過(guò)大，以減少由于氣流波動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。一般說(shuō)來(lái)，主風(fēng)道內(nèi)空氣流速不得超過(guò)8m/s；對(duì)消聲要求嚴(yán)格的系統(tǒng)，主風(fēng)道內(nèi)流速不宜超過(guò)5m/s。5）風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口應(yīng)避免急轉(zhuǎn)彎，如圖9-22所示，并采用軟性接頭。通風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)都應(yīng)安裝在隔振基礎(chǔ)上。6）將聲源控制在用隔聲材料做成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，防止設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲傳出，如設(shè)風(fēng)

7、機(jī)小室等。降低風(fēng)機(jī)噪聲的措施7）適當(dāng)縮短機(jī)房與使用房間的距離，選用風(fēng)機(jī)時(shí)，壓頭不要留太多的余量。系統(tǒng)很大時(shí)設(shè)置回風(fēng)機(jī)，由送回風(fēng)機(jī)分擔(dān)。8）當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)一定時(shí)，即系統(tǒng)阻力常數(shù)也一定，此降低風(fēng)機(jī)風(fēng)量，阻力也降低，從而也降低風(fēng)機(jī)線速度，使噪聲隨之降低。具體設(shè)計(jì)時(shí)可采?。喊汛箫L(fēng)量系統(tǒng)分成幾個(gè)小系統(tǒng)；在計(jì)算風(fēng)量滿足房間使用要求的允許范圍內(nèi)，適當(dāng)增大送風(fēng)溫差；用變速皮帶或變速電機(jī)減低轉(zhuǎn)速等措施。 降低風(fēng)機(jī)噪聲的措施9）系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)盡可能使氣流均勻流動(dòng)，避免急劇轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生渦流引起再生噪聲，尤其是主管道與進(jìn)入使用房間支管連接處。如圖9-23所示10）風(fēng)道上的調(diào)節(jié)閥會(huì)增加噪聲和阻力，宜盡量少設(shè)。 優(yōu)先采用1：7斜度

8、，在低于10m/s時(shí)，容許1：4斜度；2最小的A尺寸為1.5B，其中B為出風(fēng)口的大邊尺寸；3導(dǎo)風(fēng)葉片應(yīng)該擴(kuò)展到整個(gè)彎頭半徑范圍；4最小半徑為15cm 圖9-22 風(fēng)機(jī)排出口位置 9.2.2 泵與風(fēng)機(jī)的消聲途徑 2. 降低泵噪聲的措施降低泵噪聲的措施 對(duì)泵的降噪應(yīng)根據(jù)不同種類、不同類型的泵采取相應(yīng)的措施，主要是從減小流體的流動(dòng)阻力、流體的壓力脈動(dòng)出發(fā)改善泵的結(jié)構(gòu)，使其更趨合理；其次要采取有效的隔振消聲的材料。9.2.3 消聲器原理與應(yīng)用 吸聲式消聲器是采用吸聲材料根據(jù)消聲原理而制作的。 1.阻性消聲器 用吸聲材料的吸聲作用來(lái)達(dá)到消聲的目的。常用的吸聲材料 常見(jiàn)的幾種吸聲式消聲器 2抗性消聲器 它

9、是由管子和小室相連，利用管道截面積的變化，使沿管道傳播的聲波反射回聲源方向而起到消聲作用。9.2.3 消聲器原理與應(yīng)用 3共振消聲器 吸聲材料吸收低頻噪聲的能力很低，靠增加吸聲材料厚度來(lái)提高效果并不經(jīng)濟(jì)，因此可采用共振吸聲原理的消聲器。 4寬頻程復(fù)合式消聲器 5消聲彎頭 6消聲靜壓箱 1-隔聲層2-消聲器 圖9-24 通風(fēng)機(jī)消聲器安裝位置 圖9-25 材料吸聲示意圖 當(dāng)聲能入射到吸聲材料上，一部分聲能被反射，一部分聲能透過(guò)吸聲材料繼續(xù)傳播，其余部分進(jìn)入吸聲材料中的小孔，由于摩擦力和粘滯力的作用，這部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能被吸收。 常見(jiàn)的幾種吸聲式消聲器管式消聲器 按其斷面形狀不同，分為矩形和圓形兩種

10、。因?yàn)檫@種消聲器僅在管壁內(nèi)周貼上一層吸聲材料，故又稱“管襯”。 管式消聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便、阻力小。 但只適用于氣流速度小于5m/s，橫斷面尺寸大于600mm300mm的較小風(fēng)道。 對(duì)中、高頻噪聲有一定吸聲效果，對(duì)低頻較差。 圖9-26 管式消聲器 常見(jiàn)的幾種吸聲式消聲器片式和格式消聲器 對(duì)中、高頻吸聲性能較好； 阻力也不大。 隨著片距的增大，消聲效果就相應(yīng)地下降。 片式消聲器中的氣流速度不宜過(guò)高，以防氣流產(chǎn)生喘流噪聲而使消聲無(wú)效，且增加了氣流阻力。 為了保證有效的斷面面積，這種消聲器體積較大。 圖9-28 片式和格式消聲器 常見(jiàn)的幾種吸聲式消聲器折板式消聲器和聲流式消聲器 聲波在消聲器內(nèi)往

11、復(fù)多閃反射，增加了與吸聲材料的接觸機(jī)會(huì)，從而提高了消聲效果。折板式消聲器一般以兩端“不透光”為原則，為了減少阻力，折角不應(yīng)大于20。 聲流式消聲器是由片式、折板式等消聲器發(fā)展而來(lái)的，它使吸聲材料的厚度按照近似正弦波的形狀排列，如圖所示。這樣，既可因增加反射次數(shù)而提高了吸聲能力，又可使氣流較為通暢地流過(guò)，減小了氣流阻力。 圖9-30 折板式消聲器 圖9-31 聲流式消聲器 共振消聲器是通過(guò)管道上開(kāi)孔并與共振腔相連接。穿孔板小孔孔頸處的空氣柱和空氣構(gòu)成了一個(gè)共振吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)外界噪聲的頻率和此共振吸聲結(jié)構(gòu)的固有頻率相同時(shí)，引起小孔孔頸處空氣柱強(qiáng)烈共振，空氣柱與頸壁劇烈摩擦，從而消耗了聲能，達(dá)到消聲效

12、果。此種消聲器具有較強(qiáng)的頻率選擇性，即有效頻率范圍很窄，一般用以消除低頻噪聲。 圖9-32 共振消聲器的結(jié)構(gòu)原理寬頻程復(fù)合式消聲器阻抗復(fù)合式消聲器 為了集中阻性和共振型或抗性消聲器的優(yōu)點(diǎn)，以便在低頻到高頻范圍內(nèi)均有良好的消聲效果，采用了復(fù)合型消聲器。如阻抗復(fù)合式、阻抗共振復(fù)合式及微穿孔板消聲器等。 圖9-33 阻抗復(fù)合式消聲器 消聲靜壓箱 在風(fēng)機(jī)的出口處或在空氣分布器前設(shè)置靜壓箱，并貼以吸聲材料，既可起穩(wěn)定氣流的作用，又可起到消聲器的作用，如圖所示。 消聲靜壓箱的消聲量與材料的吸聲能力、箱內(nèi)面積、出風(fēng)口風(fēng)道面積等因素有關(guān)，可按線算圖進(jìn)行計(jì)算。 圖9-36 消聲靜壓箱 圖9-37 消聲靜壓箱的消

13、聲量線算圖 9.3 泵與風(fēng)機(jī)的防振 9.3.1 振動(dòng)產(chǎn)生的原因 空調(diào)系統(tǒng)中的通風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)是產(chǎn)生振動(dòng)的振源。 這些機(jī)器由于運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量不平衡，在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生慣性力。 以通風(fēng)機(jī)而言，它的旋轉(zhuǎn)部件（葉輪、軸、皮帶輪）由于制造中的材質(zhì)不均勻、加工和裝配時(shí)的誤差等原因，使質(zhì)量分布不均勻，與轉(zhuǎn)動(dòng)中心間存在著偏心，在作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)就產(chǎn)生慣性力，這種不平衡的慣性力是機(jī)器產(chǎn)生振動(dòng)的原因。 機(jī)器的振動(dòng)又傳至支承結(jié)構(gòu)（如樓板或基礎(chǔ)）或管道，引起后者振動(dòng)。振動(dòng)的影響與危害 1)振動(dòng)有時(shí)會(huì)影響人的身體健康，或者會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，有時(shí)還會(huì)危及支承結(jié)構(gòu)的安全。 2)振源強(qiáng)烈的振動(dòng)會(huì)使精密設(shè)備加工的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求，

14、成品率下降或大量報(bào)廢，使儀表失靈，計(jì)量不準(zhǔn)，精度和使用壽命降低等。 3)因此對(duì)于精密加工、計(jì)量、儀表類空調(diào)房間，則必須減少空調(diào)設(shè)備的振動(dòng)對(duì)其造成的影響。振動(dòng)的影響與危害 4)機(jī)器設(shè)備的振動(dòng)也常會(huì)影響人的舒適感，降低工作效率，有時(shí)會(huì)影響人的健康和安全。 5)實(shí)踐證明，振動(dòng)會(huì)刺激人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人煩躁不安，破壞人視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)器官的功能，長(zhǎng)期的強(qiáng)烈振動(dòng)作用會(huì)損害人的健康甚至使之失去勞動(dòng)能力。 6)強(qiáng)烈的振動(dòng)還可能會(huì)導(dǎo)致建筑物沉陷，構(gòu)件開(kāi)裂或失去穩(wěn)定，危及建筑物的安全。 9.3.2 防振原理 消弱由機(jī)械振而造成的固體噪聲的途徑有兩種，即隔振與減振。 隔振與減振是兩個(gè)不同的概念: 隔振是采用隔振材料或

15、隔振構(gòu)件，以隔絕機(jī)器與基礎(chǔ)之間的傳播。 減振又稱為振動(dòng)阻尼。它是采用高阻尼材料如瀝青、橡皮、阻尼漿等涂敷在噪聲輻射體表面，以減少振動(dòng)表面產(chǎn)生的噪聲輻射。 圖9-42 隔振示意圖圖 9-43 空調(diào)系統(tǒng)的噪聲傳遞情況 9.3.3 常用的隔振材料及彈性材料隔振器設(shè)計(jì) 1常用的隔振材料 u 隔振器的材料一定要選用確實(shí)具有彈性的材料，常用的是塑料、橡皮、軟木、酚醛樹(shù)脂玻璃纖維和金屬?gòu)椈傻?。u 當(dāng)n1500r/min時(shí)常采用橡皮、軟木襯墊；u 當(dāng)n1500r/min時(shí)，減振要求高者宜用彈簧避振器 。圖9-46 幾種不同型式的隔振器結(jié)構(gòu)示意圖 （a）壓縮型 （b）剪切型 （c）復(fù)合型2彈性材料隔振器的設(shè)計(jì)（

16、1）彈性墊的高度h （2）彈性材料的靜態(tài)變形值 （3）彈性墊的截面積S 例9-4：某風(fēng)機(jī)機(jī)組和基礎(chǔ)板總重量為10600N，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，允許隔振系數(shù)K=12.5%，試設(shè)計(jì)天然軟木隔振基礎(chǔ)。 解：（1）求隔振系統(tǒng)的固有頻率f0由K與f/f0關(guān)系曲線圖9-44可知，當(dāng)K=12.5%時(shí)， f/f0=3，即：（2） 求彈性材料的靜態(tài)變形值查線算圖9-45，當(dāng)n=1450r/min,K=12.5%時(shí)，彈性材料軟木的靜態(tài)變形值=0.5cm。（3）求彈性墊高度h查彈性材料的和E值表9-8知天然軟木的E/=20,代入化式得： Hzff1 . 8360/145030cmEh10205 . 0（4）

17、求彈性墊截面面積S若風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)下面選用4個(gè)軟木墊,查表9-8天然軟木的允許截荷=17.5N/cm2(平均值)。由公式得每個(gè)軟木墊的橫截面積:cmS15145 .1710600則每個(gè)墊座可設(shè)計(jì)為15cm10cm10cm。9.3.4 泵與風(fēng)機(jī)的防振措施 1隔振器及其上面的鋼筋混凝土臺(tái)座； 2管道中的連接軟管； 3墻內(nèi)的彈性套圈 圖9-47 電動(dòng)機(jī)與水泵的隔振設(shè)計(jì)9.3.4 泵與風(fēng)機(jī)的防振措施 一個(gè)空調(diào)工程產(chǎn)生的噪聲是多方面的，除了風(fēng)機(jī)出口裝帆布接頭、管路上裝消聲器以及風(fēng)機(jī)安裝隔振裝置、風(fēng)管設(shè)隔振吊鉤、水泵安裝在混凝土臺(tái)座上、設(shè)隔振裝置、隔振連接器、管道隔振吊鉤外，有條件時(shí)，對(duì)要求較高的工程，水泵的進(jìn)出管路處均應(yīng)設(shè)有隔振軟管。 此外，為了防止振動(dòng)由風(fēng)道