張國(guó)亮

（陽城陽泰集團(tuán)西溝煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048106）

1 煤礦通風(fēng)機(jī)噪聲原理與特點(diǎn)

1.1 空氣動(dòng)力原因

空氣動(dòng)力生成的噪音危害較大，首先是沖擊噪聲，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片隨之進(jìn)行周期運(yùn)動(dòng)，空氣質(zhì)點(diǎn)在受到周期性力的影響下，從而造成巨大的沖擊壓力波，并以聲速傳播，生成噪聲。葉片形狀往往決定了噪聲強(qiáng)度的差異，葉輪圓周速度與噪聲成正比關(guān)系，噪聲強(qiáng)烈程度與其速度成正比關(guān)系，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，造成氣體邊界分離，導(dǎo)致渦流出現(xiàn)渦流噪聲，其運(yùn)動(dòng)情況缺乏穩(wěn)定性，因此，導(dǎo)致其頻率范圍較為寬廣[1]。

1.2 機(jī)械振動(dòng)

因回轉(zhuǎn)體處于失衡狀態(tài)，長(zhǎng)期使用的過程中，造成軸承磨損或破壞，其振動(dòng)過程中存在噪聲；另外，葉片鋼性的缺陷，也將在氣流作用下，攜帶葉片發(fā)生振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，生產(chǎn)噪聲。

1.3 互相作用

聲音的傳播具有重疊性，因?yàn)槿~片會(huì)造成自身振動(dòng)，在此過程中，管道是傳播噪聲的主要途徑，至管道彎曲部時(shí)，容易發(fā)生沖擊，進(jìn)一步加大噪聲的程度。管道自然振動(dòng)頻率與氣流壓力聲波頻率保持一致時(shí)，將出現(xiàn)強(qiáng)烈共振的情況，引起噪聲劇增，甚至破壞機(jī)器。通風(fēng)機(jī)主軸通過電機(jī)、齒輪增速裝置的過程中，也有引起振動(dòng)的可能，產(chǎn)生二次噪聲；通風(fēng)機(jī)噪屬于雙源輻射聲，表現(xiàn)較為強(qiáng)烈。

2 煤礦通風(fēng)機(jī)噪聲控制原理

在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐過程中，衍生出現(xiàn)過多種控制方式，主要是通過控制聲源、傳輸路徑、以及接收防護(hù)等方面[2-3]。其具體噪聲控制方案，需結(jié)合自身實(shí)際情況，進(jìn)行計(jì)算分析。

2.1 煤礦通風(fēng)機(jī)聲源控制方法

1）降低聲源激發(fā)力。通過減少因空氣動(dòng)力而產(chǎn)生的沖擊，降低振動(dòng)頻率，減少初始噪聲強(qiáng)度是進(jìn)行噪聲控制的有效方式之一；降低渦流噪聲，優(yōu)化葉輪與轉(zhuǎn)軸的動(dòng)平衡精度，從而達(dá)到減少因?qū)嶋H操作過程中，其失衡所造成的噪聲污染；也可以通過良好的潤(rùn)滑條件，降低摩擦力，從而降低噪聲頻率。另外，聲源的隔振也是減少其激發(fā)力的有效方式。

2）降低噪聲部位對(duì)激發(fā)力的響應(yīng)。通過降低系統(tǒng)內(nèi)噪聲輻射部件與激發(fā)力的響應(yīng)情況，是解決噪聲聲源的有效途徑之一?？梢愿墓舱耦l率，當(dāng)其激發(fā)力的頻率接近于構(gòu)件的固有頻率時(shí)，在此過程中，能夠在控制其劇烈振動(dòng)的同時(shí)，通過更改頻率，以達(dá)到降低其噪聲的目的。因此，有很大概率激起構(gòu)件發(fā)生強(qiáng)烈的共振現(xiàn)象，能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生激烈的噪聲?？梢酝ㄟ^更換材料的方式，選擇阻尼材料，增加能量損耗，從而降低噪聲輻射。

3）規(guī)范安裝與定時(shí)保養(yǎng)。正確的進(jìn)行設(shè)備安裝，并且定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)，能夠有效降低其設(shè)備損耗，使通風(fēng)機(jī)處于正常的負(fù)荷狀態(tài)，由此可，明顯降低其噪聲污染。同時(shí)，合理的使用方式與規(guī)范的維護(hù)保養(yǎng)，是避免其異常聲發(fā)生的根本原因。

2.2 控制噪聲傳輸路徑

1）聲源隔離。聲音的傳播過程可被阻擋，利用此原理可以在噪聲源周圍或接收器附近安裝相關(guān)的阻斷設(shè)施，如隔聲罩等專業(yè)隔聲設(shè)施，保持其聲源密閉，阻斷其傳播路徑，達(dá)到減少聲源污染的效果。

2）聲源吸收與反射。利用聲音可吸收性原理，可以通過采用有效的吸聲材料，進(jìn)而達(dá)到降噪的目的，使其在傳輸過程中不斷衰減。另外，聲波在傳播過程中，受到特殊材料阻斷時(shí)會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，根據(jù)其原理，選擇具有能夠反射聲波的相關(guān)材料建設(shè)成系統(tǒng)的聲反射系統(tǒng)，使其反射方向朝向聲源，造成阻抗失配，從而提升噪聲的傳播消耗，達(dá)到控制的目的。

3 煤礦通風(fēng)機(jī)聲源外降噪的具體實(shí)施策略

3.1 改善煤礦通風(fēng)機(jī)的噪聲生成

1）安裝消聲器。在環(huán)保離心風(fēng)機(jī)噪聲中，進(jìn)、出氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲最大，首先將局部噪聲降下，在環(huán)保離心風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口裝置消聲器是抑止通風(fēng)機(jī)噪聲的最有效措施。目前應(yīng)用消聲器品種繁多，主要以阻性和抗性為根本類型，一般的阻性消聲器有管式、蜂窩式、片式和折板式消聲器。

2）增加蝸舌間隙或調(diào)整蝸舌半徑。風(fēng)機(jī)葉輪葉柵氣流產(chǎn)生的周期性脈動(dòng)氣動(dòng)力，會(huì)促使蝸舌相互作用，進(jìn)而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪聲。噪聲大小與脈動(dòng)氣動(dòng)力的劇烈程度及蝸舌的迎風(fēng)面積有一定關(guān)聯(lián)，可以將蝸舌做成傾斜式，縮小位的脈動(dòng)氣動(dòng)力的力作用面積，進(jìn)而達(dá)到降低輻射噪聲效果。同時(shí)，葉柵后速度與壓力分布不均勻，旋轉(zhuǎn)氣流與蝸舌作用將產(chǎn)生噪聲。通常適當(dāng)取較大的風(fēng)舌前端半徑可以降低通風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。

3）采用旋轉(zhuǎn)擴(kuò)壓器。旋轉(zhuǎn)擴(kuò)壓器通常是指輪蓋與其直徑形成的空間。在徑向葉輪的過程中，葉片出口的氣流速度較快，在渦殼中得到強(qiáng)化，生成強(qiáng)效的噪聲。葉道的出口周圍屬于正常脫流區(qū)，會(huì)呈周期性，在增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)噪聲的同時(shí)對(duì)周邊氣體產(chǎn)生沖擊。因此，選擇有效的方法，降低葉輪出口速度是降低其噪聲的有效途徑之一，煤礦通風(fēng)機(jī)因其功率較大，需選擇特殊的旋轉(zhuǎn)擴(kuò)壓器安裝。但其方法不具備全面性，在后向葉輪中，選擇旋轉(zhuǎn)擴(kuò)壓器并無直接效果。因此，在安裝旋轉(zhuǎn)擴(kuò)壓器的過程中，需注意選擇有效的徑向間隙，調(diào)整正確的葉片安裝角度，否則將無法實(shí)現(xiàn)降噪效果，甚至造成噪聲干擾。

4）設(shè)置進(jìn)風(fēng)口整流圈及擋板。煤礦通風(fēng)機(jī)中的葉輪葉片尺寸與前盤處進(jìn)風(fēng)口尺寸存在一定的差異，一般相較于其進(jìn)風(fēng)口較大，很容易造成旋轉(zhuǎn)渦流，氣體在進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)后，因出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口大小不一，排出量與吸收量處于失衡狀態(tài)，使大量渦流集中于進(jìn)風(fēng)口圓弧段部位，產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣噪聲。煤礦通風(fēng)機(jī)降噪過程中可通過在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口位置，增設(shè)擋板，安裝整流圈，在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處阻止氣流形成，避免渦流沖擊，降低空氣動(dòng)力噪聲。

3.2 傳播路徑控制

1）建立噪聲隔斷。煤礦單位的作業(yè)范圍較為集中，在開展通風(fēng)機(jī)降噪工作的過程中，可以選擇相關(guān)聲源隔斷材料，在通風(fēng)機(jī)與作業(yè)施工中心建設(shè)噪聲阻斷墻，在不影響工作人員正常工作與出行的前提下，選擇隔聲罩，盡可能阻斷其傳播路徑。

2）設(shè)置隔聲間防聲罩。防止或降低通風(fēng)機(jī)噪聲的傳播，需要設(shè)置隔聲間防聲罩，將通風(fēng)機(jī)放置在具有吸聲性能的隔聲間當(dāng)中，為達(dá)到進(jìn)氣的需求，需要放置吸氣口與相關(guān)管道，在此過程中，將產(chǎn)生噪聲穿透，避免選購不必要的大型功率電動(dòng)機(jī)，造成噪聲污染。在進(jìn)行電機(jī)噪聲降低的過程中，可以采用內(nèi)表面貼有吸聲材料的防聲罩，以期阻止噪聲的擴(kuò)散。

3）改造通風(fēng)機(jī)房。結(jié)合煤礦單位的具體情況，可對(duì)通風(fēng)機(jī)房進(jìn)行適當(dāng)改造，盡量達(dá)到噪聲無法傳播出通風(fēng)機(jī)室的效果。在密閉的空氣機(jī)房?jī)?nèi)安裝進(jìn)氣消聲器，同時(shí)，需注意風(fēng)機(jī)、電機(jī)等設(shè)備的散熱情況，在冷風(fēng)機(jī)出口管道部位安裝消聲器，以達(dá)到降低噪聲的目的。也可以設(shè)置消音設(shè)施，如在墻壁上懸掛消音體，在風(fēng)機(jī)的外表和煤氣管道上安裝帶阻尼等方法，將吸聲材料涂層包裹，在通風(fēng)機(jī)振動(dòng)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，降低噪聲在固體上的吸收能力，安裝基于通風(fēng)機(jī)的專屬隔離器。

4 結(jié)語

在傳統(tǒng)的煤礦通風(fēng)機(jī)噪聲治理中，往往容易側(cè)重于控制聲源或治理傳播途徑，效果不佳。因此，需要結(jié)合煤礦通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生噪聲的原理，結(jié)合自身實(shí)際情況，制定具有全面性的處理方案，有效地控制噪聲，為施工安全及工作人員的健康提供保障。

（編輯：苑化軍）