动叶可调轴流风机噪声产生原因及降噪措施

尹宝聚，张伟，李志鹏

(神华国华永州发电有限责任公司，湖南 永州425000)

某电厂二期工程总装机容量为2 ×1 000 MW。锅炉厂房采用半封闭的岩棉夹芯彩钢板结构。一次风机布置在0 m 层的封闭锅炉厂房内，全部采用上海鼓风机厂生产的动叶可调轴流式风机。

机组运行时一次风机(型号PAF20.8 －13.3 －2)产生的噪声大，是锅炉间最大的噪音源，对周围环境影响较大。由于一次风机运行噪声大，加上厂房内光滑墙体的反射和设备的散射，造成厂房内的噪声环境非常恶劣，近场噪声最高达到113.3 dB，影响厂房内工作环境及附近居民生活环境(距离最近民居80 m)，因此对噪声治理进行治理势在必行。

1 噪音来源

技术人员对3 号炉一次风机噪声进行了现场实际测试，测试结果如表1 所示。

由表1 分析确认，一次风机主要有以下噪声辐射源:一次风机本体;一次风机进、排风管道;一次风机的吸风口。

2 噪音的类型

根据风机噪声产生的机理分主要有以下3 种不同种类的噪声:①空气动力性噪声:由气体振动产生，如通风机、压缩机、发动机、喷气式飞机和火箭等产生的噪声;②机械噪声:由固体振动产生，如齿轮、轴承和壳体等振动产生的噪声;③电磁噪声:由电磁振动产生，如电动机、发电机和变压器等产生的噪声〔1〕。

表1 3 号炉一次风机噪声测量值 dB

风机的空气动力性噪声按产生机理可分为旋转噪声和涡流噪声，由于一次风机转速高、风压大、流速快，空气在风道呈紊流状态，叶片转动和空气流动产生旋转噪声和涡流噪声，同时空气与风道不断的作用，使风道产生振动噪音，风机的空气动力性噪声就是旋转噪声和涡流噪声相互叠加的结果，对于一次风机空气动力性噪声的强度最大。风机机组的机械噪声主要是联轴器传动、电机冷却风扇转动产生的空气摩擦噪声等，对于一次风机机械噪声、电磁噪声被空气动力性噪声所掩盖，表现不明显〔2〕。

对风机的实测数据(参见表1)分析表明，风机的空气动力性噪声(未加消声器)约比其它部分的噪声高出20～30 dB，因此对风机采取噪声控制首先应先考虑风机的空气动力性噪声。风机产生的空气动力性噪声其频率表达式〔3〕分别为:

式中 f 为旋转噪声的基频(Hz);n 为叶轮转数;z 为叶片数。

式中 fi为涡流噪声的基频(Hz);K 为斯脱路哈数;V 为气体与叶片的相对速度(m/s);D 为气体入射方向的物体厚度(m)。

3 噪音治理措施

3.1 噪声控制常用技术

根据噪声的传播途径，采取不同的技术措施达到控制噪声的目的。对于空气动力声传播，通常采取的技术措施有吸声、消声和隔声。控制措施不当，通常达不到预期的目的，而合理的控制措施则会取得事半功倍的效果。

1)吸声技术。吸声技术通常用于降低混响声，当空间安装、悬挂有吸声体时，声波入射到这些材料的表面上会进入吸声材料的孔隙，从而引起孔隙中的空气和材料的细小纤维振动，由于摩擦和粘滞阻力，声能转变为热能，而被吸收和耗散掉，吸声材料的吸声性能愈好、面积愈大，降噪效果愈好。对于一般设备可取得3～8 dB 的降噪效果，如果原有的吸声性能很差，则可取得8～12 dB 的降噪量〔4〕。

2)消声技术。消声技术主要用于降低管道中传播的噪声。消声器就是一种能让气流或水流通过，使噪声衰减的装置，通常安装在管道中或进、排口上，可有效降低从空气中或水流中传传播的动力性噪声。消声器的种类很多，按消声原理大致分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微孔板消声器、耗散型及特殊型消声器。

3)隔声技术。隔声就是采用密度重的材料制成构件加以阻挡或将噪声封闭在一个空间，使其与周围空气隔绝，隔声措施有隔声间、隔声罩、隔声屏、隔声门和隔声窗，隔声只对空气声传播有效，而对固体导声无效。

3.2 降噪措施

本项目的一次风机噪音主要是由壳体振动激发空气振动，并在大气中形成源源不断的噪声辐射。为降低该噪声源，本方案拟采取隔声包扎的方式控制管道及风机本体噪声。

1)一次风机风机风道采用龙骨+玻璃棉+阻尼材料+彩涂钢板形式进行降噪包扎。如图1 所示。

图1 管道包扎结构示意图

其中:①隔声包扎龙骨为国家标准角钢、矩形钢管、H 型钢等，钢材厚度为3 mm 以上，切割、焊接、折弧均依照国家标准或规范操作;②玻璃棉采用容重为48 kg/m3，防火等级为A 级，吸声系数≥0.9 ，使用温度 －120～400 ℃;③阻尼材料厚度为5 mm，阻尼系数为0.9，使用温度－50～200 ℃;④隔声外板采用彩涂钢板，厚度为0.5 mm，涂层厚度为0.03 mm，覆膜厚度为0.15 mm。

根据单层隔声墙隔声量的经验公式进行叠加计算〔5〕:

式中 M 为材料面密度。计算得到阻尼包扎隔声层的隔声量为22 dB，满足设计要求。

2)一次风机出入口风道漏风处进行补焊治理，控制风道漏风产生噪音。利用停机机会对一次风机出、入口风道进行彻底的排查。在入口风道发现6 处漏风点、出口发现10 处漏风点，对发现漏风点进行全部补焊处理。

3)一次风机本体出入口膨胀节进行漏点处理，进出油管路等漏风部位安装堵板。风机本体出入口膨胀节全部解体进行重新安装，对漏点进行治理并对损坏膨胀节进行更换。液压油管穿越壳体部分安装堵板，对堵板与壳体缝隙采用防火泥进行封堵。

4)对31，32 一次风机取风口边缘2 m 进行加固及出口风道弯头处风道外侧加装纵向加固肋控制取风口振动噪音。取风口边缘部分及出口风道弯头处支撑未进行加强，虽然达到风道的设计标准，但从降噪角度出发强度不足，重新计算后对取风口处风道进行加固。

4 噪音治理效果

本次降噪工作实际施工工期为35 天。2 台一次风机共发生费用48.8 万，在一次风机周围选择5 个固定测量点，具体位置如图2。施工前后对5点的噪音值噪音进行测量，对比结果如表2，3。

图2 噪音测量点位置

表2 31 一次风机噪音治理前后测量结果对比 dB

表3 32 一次风机噪音治理前后测量结果对比 dB

本次噪音治理将31、32 一次风机高噪音值从113.3 dB，至93.5 dB。治理后噪音相对较高点为3、4、5 测点，这3 个测量地点紧临送风机，影响较大，而测点1，2 距离送风机稍远，噪音值为92 dB 左右。

5 结论

本次降噪工作针对一次风机噪音主要是由壳体振动激发空气振动的特点，采取风道隔声包扎、风道漏风处补焊、膨胀节及进出油管路等漏风部位安装堵板、取风口边缘2 m 进行加固及出口风道弯头处风道外侧加装纵向加固肋方式控制管道及风机本体噪声。从降噪结果上看本次降噪工作措施得当，以较少的投资达到了预期的效果。

〔1〕商景泰． 通风机手册〔M〕． 北京:机械工业出版社，1994．

〔2〕钟芳源，等． 叶片机械气动声学译文集〔M〕． 北京:机械工业出版社，1987．

〔3〕李意民，史宏超． 通风机的气动及耦合噪声研究〔J〕． 流体机械，2000，28(3):20-22．

〔4〕任宝生，张克猛． 风机叶片噪声的有源消声研究〔J〕． 应用力学学报，1999(2):75-80．

〔5〕吴秉礼． 轴流通风机气动噪声预测与治理〔J〕． 流体机械:1998，26(4):31-35．