劉鐵祥

（長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境監(jiān)測(cè)系，湖南 長(zhǎng)沙410004）

劉楚彤

（環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃研究院，北京100012）

隨著采煤作業(yè)高度機(jī)械化，掘取的原煤中矸石、灰分等雜質(zhì)比重同時(shí)提升，需要對(duì)原煤進(jìn)行洗選，除去雜質(zhì)，提升煤質(zhì)，并進(jìn)行篩選分級(jí)，以適應(yīng)不同市場(chǎng)需求。振動(dòng)篩利用振動(dòng)電機(jī)的水平、垂直和傾斜的振動(dòng)，將能量直接傳遞給篩網(wǎng)，對(duì)水煤漿進(jìn)行篩分，是煤礦篩選生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。某選煤廠選用直線振動(dòng)篩作為篩分設(shè)備，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示［2］。由于篩機(jī)的振動(dòng)，篩板作上下來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及煤塊在篩板上碰撞和摩擦，對(duì)周圍環(huán)境造成了很大的噪聲污染。在本底噪聲為58d B（A）的條件下，對(duì)直線振動(dòng)篩進(jìn)行振動(dòng)頻譜測(cè)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)備噪聲主要為中低頻噪聲，總聲級(jí)為107d B（A），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值（85d B（A）），因而必須對(duì)直線振動(dòng)篩噪聲進(jìn)行治理。為此，筆者對(duì)直線振動(dòng)篩噪聲控制問題進(jìn)行了研究。

圖1 直線振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)示意圖

1 直線振動(dòng)篩噪聲源分析

1）篩板噪聲 空載和荷載條件下都會(huì)產(chǎn)生篩板噪聲，空載時(shí)主要表現(xiàn)為振動(dòng)噪聲，噪聲特性取決于自身質(zhì)量及安裝方式。荷載時(shí)由于物料的阻尼作用，噪聲特性會(huì)有所變化。同時(shí)，載荷的多少會(huì)改變參振的質(zhì)量，從而使噪聲輻射更為復(fù)雜。此外，原煤在篩面上滾動(dòng)彈跳，摩擦與撞擊會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生噪聲。

2）側(cè)板噪聲 側(cè)板由一定厚度的鋼板制成，其在振動(dòng)篩激振頻率下大幅振動(dòng)，同時(shí)在應(yīng)力作用下做高頻振動(dòng)，如果側(cè)板的固有頻率與偏心軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)頻及諧頻接近時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的噪聲［2］。

3）激振器噪聲 對(duì)激振器軸承與基座進(jìn)行振動(dòng)頻譜測(cè)試，結(jié)果顯示，在440.27 Hz處凸現(xiàn)峰值，而近場(chǎng)噪聲與遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲在該處也有類似峰值，且軸承與基座振動(dòng)信號(hào)與遠(yuǎn)、近場(chǎng)噪聲信號(hào)相干系數(shù)分別為0.967和0.956，說(shuō)明軸承與基座振動(dòng)導(dǎo)致激振器噪聲的產(chǎn)生。此外，當(dāng)激振器偏心塊旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生慣性離心力，激勵(lì)軸承自身振動(dòng)，同時(shí)以激勵(lì)形式傳遞至篩板、側(cè)板和隔振彈簧，當(dāng)激勵(lì)頻率與上述部件的某階固有頻率一致或接近時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振，從而加劇噪聲輻射。

4）隔振彈簧噪聲 隔振彈簧是聯(lián)結(jié)激振器與篩體的重要構(gòu)件，又稱主振彈簧。目前，隔振彈簧一般采用采用金屬螺旋彈簧。隔振彈簧產(chǎn)生噪聲輻射分為以下2種情況，一種是彈簧局部振動(dòng)產(chǎn)生噪聲，尤其是周圍部件（如激振器）存在不規(guī)則的策動(dòng)，當(dāng)策動(dòng)頻率與彈簧固有頻率接近時(shí)會(huì)形成峰值噪聲，此時(shí)輻射噪聲特別顯著；另一種是隔振彈簧安裝不當(dāng)，或彈簧強(qiáng)度與載荷不相適應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)跳躍與碰撞，從而產(chǎn)生噪聲。此外，隔振彈簧一般分為前后2個(gè)支撐組，每組由2個(gè)單個(gè)彈簧支撐，當(dāng)直線振動(dòng)篩工作時(shí)，這樣也容易產(chǎn)生噪聲［4］。

2 直線振動(dòng)篩噪聲治理措施

1）改變篩板材質(zhì) 目前選煤廠一般采用鋼質(zhì)篩板，其噪聲大，耐磨性弱。由于聚氨酯或橡膠彈性模量小、沖擊噪聲低，可用聚氨酯篩板或橡膠篩板代替鋼質(zhì)篩板，從而有效抑制篩板高頻振動(dòng)，減少板件輻射噪聲，最終起到緩沖降噪的作用。此外，應(yīng)經(jīng)常對(duì)篩板進(jìn)行常規(guī)檢查，及時(shí)緊固振動(dòng)篩的所有部件（尤其是需要經(jīng)常更換的篩板），避免由于個(gè)別部件松動(dòng)而產(chǎn)生額外振動(dòng)。

2）改進(jìn)側(cè)板結(jié)構(gòu) 為了減少側(cè)板噪聲，可以采用柔性輻板齒輪代替鋼齒輪。由于柔性齒輪的齒圈和輪轂合為一體，可利用橡膠彈性體傳遞扭矩，進(jìn)而吸收齒輪嚙入、嚙出造成的振動(dòng)，最終達(dá)到減少噪聲的目的［5］。

3）改進(jìn)激振器結(jié)構(gòu) 為減少激振器噪聲，在激振器軸承與基座之間安裝隔振環(huán)，將原來(lái)的鋼性聯(lián)接轉(zhuǎn)化為彈性聯(lián)接，可以降低軸承及機(jī)體的振動(dòng)，隔斷高頻激振力的傳輸，從而具有自身減振作用，這樣可在根本上抑制激振器噪聲的產(chǎn)生。

4）改進(jìn)隔振彈簧 首先，可以用橡膠彈簧代替振動(dòng)篩上的金屬螺旋彈簧，因?yàn)橄鹉z是一種高分子彈性材料，其彈性模量低，可有效減少?zèng)_擊，降低振動(dòng)能量，從而減少噪聲輻射。此外，添加一個(gè)水平板，使其與2個(gè)隔振彈簧相連，即將單彈簧支撐改為雙彈簧支撐，通過增加接觸面積，達(dá)到隔振和緩沖的目的，從而獲得降噪的效果。

5）改變振動(dòng)篩篩網(wǎng)結(jié)構(gòu) 將振動(dòng)篩單層篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)改為上、下層篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)改變振動(dòng)篩的開孔率，即增加上層篩板開孔率，減小下層篩網(wǎng)開孔率，使物料流動(dòng)加快，這樣可以減小振動(dòng)篩的振動(dòng)，從而降低噪聲。

6）調(diào)整振動(dòng)篩的振幅和頻率 振動(dòng)篩的振幅和頻率是否合適，決定物料能否有效篩分。當(dāng)?shù)貌坏阶銐虻募铀俣葧r(shí)，細(xì)粒徑煤漿容易黏結(jié)在篩網(wǎng)上，這樣會(huì)降低篩分效率，且提升噪聲輻射?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)適當(dāng)增加振動(dòng)篩振幅（6 mm左右）時(shí)，篩分效率提高且噪聲輻射降低。同時(shí)，對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行振動(dòng)頻譜測(cè)試，當(dāng)工作頻率為16.16 Hz時(shí)，結(jié)構(gòu)體各階頻率均不與之重合，且平穩(wěn)工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，這樣也能夠有效降低噪聲輻射。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)選煤廠直線振動(dòng)篩工作時(shí)產(chǎn)生噪聲污染的問題，在具體分析噪聲源的基礎(chǔ)上，對(duì)直線振動(dòng)篩的相應(yīng)結(jié)構(gòu)和材質(zhì)提出了相應(yīng)改進(jìn)措施，取得了十分顯著的效果?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，該選煤廠噪聲級(jí)由107d B（A）降為84d B（A），達(dá)到了工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

［1］王治國(guó) .選煤廠典型噪聲源分析 ［J］.預(yù)防醫(yī)學(xué)論壇，2010（10）：970－972.

［2］王正浩 .振動(dòng)篩噪聲的產(chǎn)生機(jī)理與抑制對(duì)策 ［J］.沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1997（1）：1－4.

［3］彭晨宇 .振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)隨機(jī)動(dòng)力學(xué)研究 ［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（12）：15－17.

［4］傅金施 .樊舜堯 .選煤廠噪聲及綜合治理 ［J］.礦業(yè)快報(bào)，2001（10）：22－23.

［5］潘瓊 .選煤廠振動(dòng)篩的改進(jìn)對(duì)噪聲控制的作用 ［J］.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2010（4）：4－5.