張 磊

(山西晉煤集團 金鼎煤機礦業(yè)有限責任公司，山西 晉城 048000)

礦用對旋式軸流風(fēng)機是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)合理、效率高、送風(fēng)距離遠的特點[1]，擔負著井下各采掘面以及各種硐室的通風(fēng)工作。但是，其工作狀態(tài)下產(chǎn)生的噪聲等，嚴重危害著作業(yè)人員的身心健康。這種風(fēng)機進、出風(fēng)端噪聲的A聲級往往達到110 dB，甚至115 dB。本文在分析傳統(tǒng)風(fēng)機機身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過對其結(jié)構(gòu)改造達到了降噪目的，并取得了良好的效果。

1 改造前風(fēng)機機身機構(gòu)

對旋式軸流風(fēng)機產(chǎn)生的噪聲主要包括進氣口和排氣口輻射的空氣動力噪聲、機殼輻射的機械性噪聲、基礎(chǔ)振動輻射的噪聲、電動機噪聲[2]。風(fēng)機采用多段式殼體，由三節(jié)風(fēng)筒構(gòu)成，如圖1所示。風(fēng)機出風(fēng)端設(shè)有擴散器，每節(jié)風(fēng)筒內(nèi)殼采用微穿孔，內(nèi)外殼中間填充玻璃絲棉砧板吸收噪音。

圖1 傳統(tǒng)三節(jié)風(fēng)機

生產(chǎn)廠家經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進，在原先三節(jié)風(fēng)筒的基礎(chǔ)上，在進風(fēng)端增加了一節(jié)風(fēng)筒，風(fēng)筒配有集流器和消聲裝置，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)風(fēng)機經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，噪聲比傳統(tǒng)三節(jié)風(fēng)機降低了10-15 dB，現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用。

2 噪聲值測量以及聲源的判斷

現(xiàn)有對旋式軸流風(fēng)機運行風(fēng)向如圖3所示，通過兩級電機帶動風(fēng)葉的旋轉(zhuǎn)，空氣從進風(fēng)端吸入，按照如圖方向，沿軸線流動。根據(jù)GB/T 2888-91《風(fēng)機和羅茨鼓風(fēng)機噪聲測量方法》中規(guī)定的測量方法，在進風(fēng)端、出風(fēng)端軸線1 m位置處以及兩節(jié)帶電機的風(fēng)筒位置分別進行測量。為了確保試驗數(shù)據(jù)的可靠性，我們選取了5臺同型號風(fēng)機，編號①～⑤，分別測量，其噪聲值如表1所示：

圖2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的四節(jié)風(fēng)機

圖3 四節(jié)風(fēng)機空氣流向

表1 風(fēng)機噪聲值 dB

根據(jù)實際測量值，可以判斷分析風(fēng)機產(chǎn)生噪聲的位置主要在其進風(fēng)端和出風(fēng)端，空氣動力噪聲是其主要聲源，電機運行產(chǎn)生的機械噪聲相對較小。因此，降低空氣流動產(chǎn)生的噪聲是風(fēng)機降噪的關(guān)鍵。

3 風(fēng)機降噪改造

為了進一步降低空氣動力產(chǎn)生的噪聲，根據(jù)空氣動力噪聲原理，對風(fēng)機進風(fēng)端和出風(fēng)端結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。風(fēng)機的空氣動力噪聲可以分為旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲是風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)時周期性打擊空氣而引起的氣體壓力脈動噪聲，渦流噪聲是通過風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)時附著在葉片上的空氣不斷脫落成漩渦而產(chǎn)生的噪聲[3]。改造時，一方面將進風(fēng)端吸氣方式，由軸向吸氣改為側(cè)向吸氣。另一方面，加長出風(fēng)端風(fēng)筒，延長擴散器的作用長度。改造后的進、出風(fēng)端風(fēng)筒分別如圖4、圖5所示，風(fēng)機空氣流向如圖6所示。

圖4 改造后進風(fēng)端風(fēng)筒

圖5 改造后出風(fēng)端風(fēng)筒

圖6 改造后風(fēng)機空氣流向

為了驗證改造效果，選用之前試驗的5臺風(fēng)機，在相同的試驗條件下進行了噪聲值測量，結(jié)果如表2所示。

為了消除環(huán)境背景噪聲對試驗結(jié)果的影響，我們使用聲級計測量了風(fēng)機未運轉(zhuǎn)時，試驗場地周圍的噪聲值。按照風(fēng)機試驗時擺放位置，分別測量了進風(fēng)口、出風(fēng)口處的環(huán)境噪音，具體數(shù)值如表3所示：

表2 風(fēng)機改造后噪聲值 dB

表3 環(huán)境噪音值 dB

綜合以上試驗數(shù)據(jù)可以看出，改造后風(fēng)機進風(fēng)端和出風(fēng)端噪聲值降低了10～15 dB，進一步證明了風(fēng)機噪聲的聲源為空氣動力噪聲，也驗證了通過改造風(fēng)機進、出風(fēng)端風(fēng)筒結(jié)構(gòu)來降噪的可行性與有效性。

4 結(jié) 語

1) 通過改造風(fēng)機進氣端、出氣端風(fēng)筒結(jié)構(gòu)，改變了進氣方式，延長了擴散器作用長度，降低了風(fēng)機空氣動力引起的噪聲，有效保護了作業(yè)人員的身心健康。

2) 為了降低噪聲，只需更換進、出氣兩端風(fēng)筒，無需整機更換，降低了礦井生產(chǎn)成本。