水泵机组噪音分析与控制

鲁伟 黎晨

摘要：本文根据噪声控制的基本程序，从噪声源开始分析，调查噪声引起的影响与危害，提出噪声污染控制措施，力求将泵房中的噪声降到最低，为建造高效、安全、健康型泵房提供参考依据。

关键词：水泵机组噪音；噪声污染；控制措施

1.泵房中的噪声源

噪声源按发声机理分类可以分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁噪声。泵房中的噪声主要源于机械噪声和空气动力性噪声。

机械噪声是由于机械设备运转时，部件间的摩擦力、撞击力或非平衡，使机械部件和壳体产生振动而辐射噪声。按不同的激励情形，机械声源可分为稳态振动声源和瞬态冲击性声源。在泵房中，水泵和电动机就是主要的机械唤声源。

在各种水泵中，应用最广的就是叶片式水泵。在叶片式水泵在轉动的过程中，叶片与定子之间内法向接触反力是随转角变化的，所以当接触反力产生很大的跃变时，叶片会对定子表面产生很大的撞击而导致一定的振动，并伴随产生噪声。所以，可以认为水泵是一个主要的稳态振动声源。另外，电动机的转子与轴承间的摩擦、壳体的振动也会稳定地辐射噪声。

泵房中还有一些机械的振动及噪声是由于受到一个瞬变的作用力而引起的。例如：水泵中水压所发生的迅速变化就是种瞬杰冲击性机械声源。

2.噪声的影晌与危害

噪声对各种仪器设备以及工作人员的影响与危害是多方面的。

2.1 噪声对仪器设备的影响

噪声会影响仪器设备的性能和寿命：高噪声可使自动化、高精度的仪表失灵：强噪声可使墙展裂、瓦展落、门窗破坏，甚至使烟囱及建筑物倒塌。泵房中的计量设备，如：电磁计量计、超声波计量计、插入式涡轮计量计等精密仪器，将会受到噪声的影响.造成计量误差大等后果。其它仪器也会受到噪声不同程度的影响。

2.2噪声对人体的危害

噪声对人的心理和生理均有危害。人在较强噪声环境下暴露一定时间后，会出现听力下降，听力受损，甚至导致耳聋：噪声会干扰人的睡眠和休息，引起失眠、疲劳、头晕、头痛，甚至神经衰弱；噪声还会对人的消化系统和心血管系统造成损害，导致胃病及胃溃疡的发病率增高，使人心跳加快、血管痉挛、血压升高，以致冠心病和动脉硬化的发病率增高。噪声还会引起心理影响，主要是使人烦恼、激动、易怒甚至失去理智，因噪声干扰发生的厂群纠纷、邻里纠纷是常见的。在泵房内工作的技术人员.长期受到噪声的影响.他们的身心健康状况着实令人担忧。

3.泵房内的噪声污染控制措施

声学系统是由声源、传播途径和接收器三个环节组成的，根据这三个环节，一般采取的噪声污染控制措施是：从声源处抑制、从传播途径中控制、在接收器上加载保护措施隔离噪声。但是就泵房而言，从技术上、经济上和可行性等多方面考虑，直接从声源上治理噪声往往是很难的，这就需要采取吸声、隔声、消声、隔振等噪声控制技术，从传播途径中控制噪声，将泵房内的噪声降至最低。

3.1 吸声

如果室内有一个声源，这个声源发出的声波将从墙面、顶棚、地面以及其他物体表面多次反射，反射将使声源在室t内的噪声级比同样声源在露天的噪声级高。如果在泵房内表面装饰吸声材料并且悬挂空间吸声体，泵房的噪声就会得到一定程度的降低。吸声材料按其吸声机理分为多孔吸声材料和共振吸声结构两大类。

3.1.1 多孔吸声材料的使用

多孔吸声材料的吸声机理是声波进入材料孔隙后，引起孔隙中空气和材料的细小纤维振动，通过摩擦和黏滞限力。将声能转变成热能而被吸收。

在目前，应用比较广泛的多孔吸声材料有玻璃纤维、矿渣棉、泡沫塑料、膨胀珍珠岩等，这些材料均疏松多孔。在工程实际中，为防止松散多孔材料飞散，可用透声织物缝制成袋，再内充吸声材料，为保持固定几何形状并防止对材料的机械损伤，可在材料间加筋条（龙骨），材料外表面加穿孔护面板，制成多孔材料吸声结构。可用这种材料来装饰泵房的内壁，吸收泵房内定量的噪声。

3.1.2 共振吸声结构的使用

共振吸声结构的吸声机理则是利用共振吸声原理设计的吸声体，在声波激励下，振动着的结构由于自身的内摩擦和空气的摩擦，把一部分振动能量转变成热能而消耗掉，根据能量守恒定律，这些损耗的能量必定来自激励他们振动的声能量，当入射声波的频率与结构的固有频率相吻合时，结构产生共振，此时引起的能量损耗使构件的吸声系数最大。

目前，穿孔板共振器（图1）是噪声控制中使用非常广泛的一种共振吸声结构。每一个共振器都具有一定的固有振动频率f。当外来声波的频率与共振器的固有振动频率相同时，发生共振，此时，振动幅度值最大，摩阻损失也最大，吸收声能也最多。共振频率f。可用公式计算：

（HZ）

穿孔板共振器（图1）

其中，C—声速（cm/s）；

d—孔径（cm）；

o一腔深（cm）；

t—板厚（cm）；

p—穿孔率（穿孔面积与总表面积之比）。

当圆孔正方形排列时：

其中，d—孔径（cm）：

B—孔中心距（cm）。

我们可以针对泵房的频谱性质（图2），选取适当的穿孔率P、孔径d、板厚t、腔深D，把泵房内壁做成单一或组合的共振吸声结构，就可以得到某一频段的最佳吸声效果。

3.1.3 空间吸声体的使用

在泵房内还可以悬挂空间吸声体来减少噪声。由于悬空悬挂，声波可以从不同的角度入射到吸声体，其吸声效果比相同的吸声体实贴在刚性壁面上的好得多。而且空间吸声体拆装灵活，工程上常把它制成产品，用户只要购买成品，按需要悬。挂起来即可。目前应用最广泛的是板状吸声体。实验室和工程实践表明，当空间吸声板的面积与房间面积之比为30%-40%时，吸声效率最高，考虑到吸声降噪量取决于吸声系数及吸声材料面积这两个因素，因此实际工程中，一般取40%-60%，与全平顶式相比，材料节省一半左右，而吸声降噪效果相同。所以，在泵房中悬挂空间吸声体也是一个吸声降噪的好方法。

3.2隔声

对于泵房中的隔声，我们可以采取两种方法：一，把水泵机组放置在隔声罩内，与工作人员隔开。二，把工作人员置于隔。音性能良好的控制室内，与发声机组隔开。这两种方法均为可以减轻噪声对工作人员的危害。

3.2.1 隔声罩

对于水泵这种高噪声源，其体积小，形状比较规则，可以考虑用隔声罩将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐射。按操作、维修以及通风冷却的要求，隔声罩可采取固定密封型隔声罩、活动密封型隔声罩、局部敞开式隔声罩以及带有通风散热消声器的隔声罩等结构形式。不同结构形式隔声罩的降噪量也不同（见表1）。由于水泵运转过程中'会有热量产生，故宜采用带有通风散热消声器的隔声罩。

3.3消声

消声器是一种阻止声音传播而允许气流通过的器件，主要用于消除空气动力性噪声。它是安装在空气设备（如风机、空压机等）气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。目前，几种常见的消声器包括：阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合消声器和排气防空消声器。泵房中的空气动力性噪声主要来源于机械通风的风机。另外，电动机也产生部分空气动力性噪声。因此，我们可以针对性地控制着两个主要噪声源。

对于风机类噪声，一般可选用阻性或阻抗复合消声器。阻性消声器对中高频噪声的消声效果比较好，通常用在通风空调系统管道、机房进排风口以及空气动力设计进、排风口，形式多种多样，包括片式、直管式、蜂窝式、列管式、折板式、声流式、弯头式、百叶式、迷宫式、盘式。几种常用的阻性消声器的消声特点见表2。在工程实际中，百叶式消声器常用于车间、各类设各机房的进排风口、隔声屏障的局部通风口等。阻抗复合式消声器常用已控制高强度的宽频带噪声，常用的形式有阻性一扩张室复合式、阻性一共振复合式和阻性一扩张室一共振腔复合式等。各泵房可根据风速、通風面积、声波频率以及制造价格等要求来选择最合适的消声器。

对于电动机的消声，目前国内已生产的水冷式消音电机，对于消除电机内空气动力性噪声方面效果较好，可使整个泵房的工作噪声得到较大幅度下降。

3.4隔振

振动是波动的一种形式，其来源可分为自然振源和人工振游，振源的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声音（称“空气声”）外，还通过与其相连的固体结构传播声波，简称“固体声”。固体声在传播的过程中有会通过固体表面的振动向周围空气辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。水泵机组所产生的振动，传给基础、地板、墙体等，以弹性波的形式沿房屋结构传到泵房内，以噪声的形式出现。

隔振的重要措施是在设备上安装隔振器材，隔振器材按材料或结构形式分为隔振器、隔振垫和柔性接管三类，可根据共体的隔振要求、安装隔振器的位置和允许空间等进行选择。在水泵机组和他的基础之间宜安装隔振垫，可使振动得到减弱，噪声得到控制。隔振垫分为橡胶隔振垫、玻璃纤维隔振垫、金属丝网隔振垫以及软木、毛毡、乳胶海绵等制成的隔振垫。目前，水泵隔振垫主要采用橡胶隔振垫。

各种管道也能传递和辐射噪声，所以也要考虑隔振。一般采用柔性接管来连接装置，不仅可以补偿由于温度变化引起的管道伸缩和安装误差，还可以减少噪声.一般清水泵的进出口处可配置各种橡胶软管。

4.结束语

目前，噪声污染逐渐引起了社会的关注，人们也意识到了噪声污染的危害，各种有效的噪声污染控制措施正在进一步研究中。本文针对泵房中的噪声污染，通过分析噪声源，调查噪声污染的危害，提出了具体的噪声污染控制措施，主要是通过吸声、隔声、消声、隔振等措施来实现泵房中的吸声降噪。如果这些措施能在泵房中得以实现，相信泵房内的噪声能够得到大大降低，工作人员的身心健康、仪器的寿命和性能一定能够得到有为的保障。