泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的消聲與減振

泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的消聲與減振噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)

噪聲的產(chǎn)生

1．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

2.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)

3.噪聲的頻譜特性

噪聲的測量

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，若某頻率的純音聽起來與基準(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，響度級(jí)是把聲壓級(jí)和頻率綜合起來評(píng)價(jià)聲音大小的一個(gè)主觀感覺量。

等響度曲線

1.聲壓測量

(1)聲級(jí)（A）

噪聲測量常用的儀器是聲級(jí)計(jì)。它的工作原理是聲信號(hào)通過傳聲器，把聲壓轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)放大后通過計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)，在聲級(jí)計(jì)和表頭上顯示出分貝（dB）值。

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。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)測得的聲級(jí)來代表噪聲的大小，稱A聲級(jí)，并記作dB（A）。

(2)噪聲評(píng)價(jià)曲線

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NR曲線。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)。

(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)使用說明書的要求進(jìn)行。否則將會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)出現(xiàn)的測量誤差，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

泵與風(fēng)機(jī)的消聲

風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生

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

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。

風(fēng)機(jī)噪聲源部位

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：

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。

泵與風(fēng)機(jī)的消聲途徑

降低風(fēng)機(jī)噪聲的措施

降低泵噪聲的措施

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達(dá)到消聲的目的。常用的吸聲材料常見的幾種吸聲式消聲器

2．抗性消聲器

它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。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

通風(fēng)機(jī)消聲器安裝位置

1---隔聲層2---消聲器

材料吸聲示意圖

常見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。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600mm×300mm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。

常見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高，以防氣流產(chǎn)生喘流噪聲而使消聲無效，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。

常見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，減小了氣流阻力。

共振消聲器的結(jié)構(gòu)原理圖共振消聲器是通過管道上開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。

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。

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。

消聲靜壓箱的消聲量線算圖

泵與風(fēng)機(jī)的防振

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。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，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。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。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，破壞人視覺和聽覺器官的功能，長期的強(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。強(qiáng)烈的振動(dòng)還可能會(huì)導(dǎo)致建筑物沉陷，構(gòu)件開裂或失去穩(wěn)定，危及建筑物的安全。

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。

隔振示意圖

空調(diào)系統(tǒng)的噪聲傳遞情況

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

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、酚醛樹脂玻璃纖維和金屬彈簧等。當(dāng)n>1500r/min時(shí)常采用橡皮、軟木襯墊；當(dāng)n<1500r/min時(shí)，減振要求高者宜用彈簧避振器。幾種不同型式的隔振器結(jié)構(gòu)示意圖

2．彈性材料隔振器的設(shè)計(jì)（1）彈性墊的高度h（2）彈性材料的靜態(tài)變形值δ

（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δ查δ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δ=0.5cm。（3）求彈性墊高度h查彈性材料的σ和E值表9-8知天然軟木的E/σ=20,代入化式得：

（4）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σ=17.5N/cm2(平均值)。由公式得每個(gè)軟木墊的橫截面積:則每個(gè)墊座可設(shè)計(jì)為15cm×10cm×10cm。電動(dòng)機(jī)與水泵的隔振設(shè)計(jì)

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

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)道和水管等傳遞出去，在管道吊卡，穿墻處均應(yīng)作防振處理，圖9-48中列舉了有關(guān)這方面的措施。

各種消聲防振的輔助措施

（a）管吊卡的防振方法；（b）水管的防振支架；（c）風(fēng)道穿墻隔振方法；（d）懸掛風(fēng)機(jī)的消聲