探究往复活塞式压缩机气流脉动噪声及其降噪策略

刘 丽

（广州万固压缩机有限公司，广州 510470）



探究往复活塞式压缩机气流脉动噪声及其降噪策略

刘 丽

（广州万固压缩机有限公司，广州 510470）

摘 要：压缩机是一种辐射性非常高的技术设备，也是一种主要的工业污染源。因此，对于往复活塞式的压缩机气流脉动噪声污染进行有效处理，可以避免人们听觉器官受到损伤。本文重点分析往复活塞式压缩机气流脉动噪声形成机理，并提出科学的降噪措施。

关键词：往复活塞式压缩机 气流脉动 噪声 降噪

在工作运行过程中，往复式压缩机［1］会通过排气阀开关与进气阀开关的有效配合，对内部脉动流体做功，以保证排气的脉动性。如果在此过程中，气流脉动十分剧烈，就会增强出口管路的震动，从而增加往复式压缩机的应力。一旦机械设备出现此种情况，而技术人员不能采取积极的解决措施，不仅会对压缩机管路以及其他附属设备造成不利影响，同时也会导致很强的气流脉动噪声出现。

1 往复活塞式压缩机气流脉动噪声降噪的必要性

通过分析往复活塞式压缩机气流脉动单体噪声发现，最强的噪声属于压缩机排气气流动力特征噪声与吸气气流动力特性噪声［2］。在往复活塞式压缩机运行过程中，压缩机难免会与其他元件发生碰撞或摩擦，再加上活塞敲击或激震作用，会导致机械设备发生多种不同的噪声。这些噪声的产生过程具有一定的宽频带特征，而且具有随机性，因此容易受到其他元件噪声的激发作用影响，从而增大活塞式压缩机气流脉动噪声的分贝。

通过实践研究发现，与压缩机其他部位的噪声相比，活塞式压缩机气流脉动噪声的分贝较低，但是经过压缩机构件的撞击与摩擦、曲柄连杆机构的惯性激振力、活塞敲击激震、气阀阀片的撞击噪声等几种机械噪声的不断叠加作用，就会导致压缩机的气流脉动噪声分贝数大大上升。因此，在实际的降噪处理过程中，技术人员通常很难判断导致噪声形成的主要因素，只有通过科学分析往复活塞式压缩机气流脉动噪声的形成机理，才能为噪声降噪提供科学的理论基础。

2 往复活塞式压缩机气流脉动噪声形成的主要机理

2.1 往复活塞式压缩机管道气流脉动噪声

众所周知，往复活塞式压缩机是通过多种不同的元件部位共同作用才能稳定运行，因此从其噪声的形成机理来看，噪声来源主要分为管道气流脉动噪声与压缩机内部气流脉动噪声两种噪声。由于往复活塞式压缩机的排气与吸气具有很强的规律性，且整个过程具有一定的时间间隔，脉动的压力会通过管道进行传播。而其在传播中受到管道弯部截面变化周期作用力，就会形成气流的脉动噪声。此种作用力会使管道噪声产生辐射，同时会使管道的机械振动力激增。在此过程中，当管道机械的振动力与辐射振动力的噪声运动频率一致甚至产生重叠时，就会发生共振。此时，往复活塞式压缩机其他部位的元件就会受到共振噪音的影响，从而受到“疲劳式损伤”，引发更大的噪声辐射。如此循环往复，最后导致机械元件发生运行故障。

2.2 往复活塞式压缩内部气流脉动噪声

另一种噪声来源就是往复活塞式压缩机内部固有的噪声。通过原理分析得知，往复活塞式压缩机气流脉动噪声可以分为气阀的喷射涡流噪声与排气、进气管噪声、阀式系统噪声三种。当往复活塞式压缩机进行工作运行时，这三者就处于一种动态运动平衡过程。随着排气阀与进气阀的气柱共振，压缩机的声学口中就会产生较大作用的共振脉动噪声、气体脉动噪声与压力脉动噪声。排气系统与进气系统的气柱在共振作用环境中，就会直接导致压缩机下游与内部缓冲器以及储气罐内有较大的气体噪声出现。此外，气阀的喷射涡流会从压缩机的气阀出口高速喷出，通过与周围环境中的混合气体交融形成喷射噪声。此种噪声会受到空气压强的作用，在高速运行中就会出现引射现象。随着气体的喷射量不断增大，气体噪声的运行速度也会下降，从而经过聚合形成气体涡流。

2.3 往复活塞式压缩机及其各管段气流脉动振幅测试

通过分析上述常见的噪声形成机理，本文重点以两台实际的乙烯压缩机组的进出口管线为例，进行振动测量以及分析，从而通过采取科学的降噪策略解决往复活塞式压缩机气流脉动噪声问题。本文将日本西南研究所以及我国IOS10816-6标准评价体系作为试验改进的参考指标，最后确定该压缩机的管网以及压缩机系统实际的脉动振幅不能超过280μm。表1是该压缩机以及其各管道实测振幅数据。

表1 压缩机以及其各管道实测振幅数据

3 往复活塞式压缩机气流脉动噪声降噪的措施

通过分析往复活塞式压缩机气流脉动噪声的形成机

理［3］，意识到要采用科学的降噪方式对往复活塞式压缩机气流脉动噪声的声源激发和传递过程进行有效控制。

第一，采用BPI类工程塑料吸气腔材料吸附压缩机在运行过程中的缓冲超声波。由于气流在通过排气通道与吸气部位中的尖角时，非常容易产生气流漩涡噪声，所以应该对压缩机的进气阀与排气阀进行科学处理。通过性能优化，适当减少气流流道结构中的尖角，从而科学控制压缩机在运行时的气流流通速率，减小气体脉动噪音。另外，当气流通过压缩机管道时，应该不断减少压缩机气流在管道流通中横截面的变化，降低气流的脉动力和激振力。同时，还可以通过减少压缩机气流管道中的阀门来避免气流在运行过程中出现自激振动现象。为了避免气流脉动时形成共振噪音，可以将缓冲器安装于压缩机的进气缸管道压力集中部位，以适当调节排气与进气缓冲器来减小气流脉动的压力。由于气流在脉动时会以不同的运动频率产生共振现象，因此可以通过增加管道的长度以及改变容器的尺寸来调节气体的脉动频率。

第二，安装消音器也是一种十分科学的降噪方式。这种方式主要通过在压缩机的排气管道以及进气管道中设置消音器来达到降低声波向外辐射的能力。除此之外，技术人员降噪处理过程中通常还会采用隔声间、隔声体、隔声罩等降噪设备，以缩减或阻挡压缩机的气体脉动噪声，避免其向外扩散或传递辐射。也可以在声压力驻波节点处的容器进出口管端部位，采用加设孔板的降噪方式来改变管道的声波传递方向，从而起到降低声压的效果。

4 往复活塞式压缩机气流脉动噪声降噪整改效果

经过上述相关措施改进后，所有压力管线以及往复活塞式压缩机气流脉动噪声都得到明显改善。图1为八个典型监测点在改造前后的振动值对比。由此可见，往复活塞式压缩机气流脉动噪声降噪整改效果明显，可以满足该系统相关运行装置长周期的运行需要。

5 结束语

综上所述，往复活塞式压缩机气流脉动噪声是一种综合性的机械噪声源，主要包括电磁噪声、气流噪声和机械噪声三种形式。本文重点分析往复活塞式压缩机气流脉动噪声的形成原理，并提出相应的降噪策略，以期为进一步降噪处理提供技术基础。

图1 改造前后振动值对比示意图

参考文献

［1］陈文卿，马元，彭学院，吴华根，邢子文.制冷压缩机基础理论研究与关键技术开发［J］.制冷学报，2010，（4）：14-21.

［2］邱传惠，张秀平，王汝金，李炅，胡继孙，贾磊.活塞式制冷压缩机技术现状及发展趋势［J］.制冷与空调，2014，（4）：1-5，10.

［3］徐鑫莉，张心明，李秋曼.汽车空调压缩机脉动噪声产生的原因分析与解决方案［J］.汽车零部件，2012，（10）：69-70，76.

Probe into the Air Pulsation Noise and Noise Reduction Strategy of Reciprocating Piston Compressor

LIU Li
（Guangzhou wancool Compressor Co Ltd， Guangzhou 510470）

Abstract:Noise pollution is one of the three major pollution in the world， and the compressor is a very high radiation technology equipment， is also a major industrial pollution sources. Therefore， it is effective to deal with the noise pollution of the air flow pulsation of the reciprocating compressor， which can avoid the damage of the hearing organ. This paper focuses on the for mation mechanism of the air flow pulsation noise of the reciprocating piston compressor，and puts forward some scientific measures to reduce the noise.

Key words:reciprocating piston compressor， gas flow， noise，noise， noise reduction