水环真空泵阻抗复合消声器的设计及效果

朱 燕，王 兵

(1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原030001; 2.上海新华净环保工程有限公司，上海200072)

水环真空泵阻抗复合消声器的设计及效果

朱 燕1，王 兵2

(1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原030001; 2.上海新华净环保工程有限公司，上海200072)

某电厂脱硫水环真空泵排气口噪声声压级高且呈宽频带特性，并在125Hz～160Hz的低频段具有突出的峰值，其噪声影响范围大。根据噪声频谱特性和现场实际情况设计了一种低频、宽频带阻抗复合消声器。通过实际应用，具有良好的消声效果，在125Hz～160Hz低频段的消声量在30dB(A)以上;考虑到排气中含有水分及粉尘，消声器做了防腐和防尘处理;为其他类似工程提供一定的参考价值。

低频;降噪;阻抗复合消声器;水环真空泵

1 声源

某电厂脱硫系统的水环真空泵，其排气流量为7000m3/h，温度60℃，相对压力0.05大气压。在真空泵的排气口处实测噪声A声压级为88.2dB(A)，其频谱特性如图1所示。

该真空泵的排气口噪声呈宽频带特性，但在125Hz～160Hz的低频段具有突出的峰值。因此，要降低排气口气流噪声，重点在于降低低频段的峰值噪声，为此设计了一个由开孔扩压(小孔喷注)消声段+抗性共振消声段+阻性消声段组合而成的阻抗复合排气消声器。

图1 真空泵噪声频谱图

2 阻抗复合消声器的理论计算

2.1 开孔扩压/小孔喷注的机理与计算

小孔喷注消声段消声机理是利用喷注噪声峰值频率与喷口直径成反比的特性，从发声机理上使喷口辐射的噪声能量峰值丛低频移向高频，获得低频降噪效益。根据马大猷给出的小孔喷注消声量△L＇A计算公式如下［1］:

2.2 共振消声的机理与计算

共振消声器的共振频率f0计算公式如下:

式中:c为声速，m/s;V为共振腔内体积，m3;n为小孔数量;Si为单个小孔面积，m2;t0为穿孔板厚度，m;t为穿孔板有效板厚，t=t0+0.8d，m;d为小孔直径，m;G为传导率，m。

单节共振式消声器的消声量△L计算公式:

若省略声阻Ra时，则消声量△L可简化为:

式中:r为同声阻有关的量;k为同消声量有关的无量纲值;f为需求消声量的频率，Hz;f0为共振频率，Hz;S为共振消声器的通道截面积，m2;Ra为声阻;ρ为空气密度，kg/m3;c为声速，m/s。

3 阻抗复合消声器的结构设计与应用

3.1 开孔扩压/小孔喷注结构的设计

考虑到本消声器的体积、不锈钢管开孔加工工艺难度以及背压阻力等因素，本段开孔扩压/小孔喷注消声喷注孔径6.5mm，不锈钢板厚度为2.0mm，计算得其低频降噪效果为6dB(A)。

3.2 共振消声结构的设计

共振性消声器具有较强的频率选择性，因此设计时首先根据所要降低噪声源的峰值频率来确定共振消声器的共振频率，然后再设计并确定共振吸声结构。共振式消声器参数如下:共振孔板的孔径为8mm，孔数264个，板厚1.5mm，共振空腔外径1200mm、内径700mm，共振空腔长度600mm。根据计算可知:共振频率f0为105Hz，k值为1.121，1倍频程频带消声量为5.5dB(A)，1/3倍频程频带消声量为14.0dB(A)。

3.3 阻性消声结构的设计

阻性消声器主要是降低中、高频带范围内的噪声，按结构形式设计成管式消声器，选用孔径3mm，穿孔率＞20%的0.8mm厚的穿孔不锈钢板;消声器阻性段有效长度1600mm，为提高低频吸声性能，吸声层采用300mm厚的48K离心玻璃棉;阻性消声器有效的通道面积0.193m2，通道的周长3.08m。

阻性消声器消声量△L［2］计算公式:

式中:P为消声器通道断面周长，m;L 为消声器的有效长度，m;S为消声器通道横截面积，m2;φ(α0)为离心玻璃棉的消声系数。

综上所述，设计了阻抗复合消声结构(见图2)。

图2 阻抗复合消声结构

3.4 工程应用

某电厂脱硫系统水环真空泵排气口安装消声器后，且进行噪声频谱比较，在低频125Hz和160Hz有显著的消声效果，其实测消声量如表4所示。

表1 阻抗复合消声器实测消声量dB(A)

4 结语

(1)阻抗复合消声器以噪声频谱为依据，对超标频谱有针对性设计，从而达到显著的消声效果，对其他类似工程有一定的参考意义。

(2)考虑到脱硫水环真空泵排气中含有水分及粉尘，所以该阻抗复合排气消声器均采用了不锈钢板材，并对阻性段进行了特殊防水防尘处理。

［1］马大猷.噪声与振动控制工程手册［M］.北京:机械工业出版社，2002.

［2］方丹群，张斌.噪声控制工程学［M］.北京:科学出版社，2013.

Design and effect of hybrid silencers in water－ring vacuum pump

The vent noise of desulfurization water－ring vacuum pump in power was high and wide band characteristic，and it has a prominent peak in 125Hz～160Hz low－frequency，there was a great impact range.Design a low－frequency and wide－band hybrid silencers according to the noise spectral characteristics and the actual situation.It has good noise reduction effect through practical application，besides the muffler is more than 30dB in 125Hz～160Hz low－frequency.It were taken corrosion and dustproof measures because of the water and dust in the exhaust.It provides a certain reference value for other similar projects.

low frequency;noise reduction;hybrid silencers;water－ring vacuum pump

X701.3

B

1674－8069(2016)04－043－02

2016-05-10

朱燕(1966-)，女，湖南双峰人，高级工程师，主要从事火电厂及输变电系统的环境保护设计与评价工作。E－mail: zy2989@sepec.com.cn