往复式压缩机噪声解析

曲丰++李强++高飞

摘 要：噪声会危害人体健康。往复式压缩机自身又是一种高噪设备，是一种综合性的机械噪声源，频率比较宽泛，一般在20～2000Hz。它包含了机械性噪声和空气动力性噪声两种类型。从发生部位讲，往复式压缩机的各个零件都会发生噪声，只是噪声的频率高低、振幅强弱不同，各种类型的往复式压缩机的噪声源部位及其传递途径基本类似。

关键词：噪声；危害；高噪设备；噪声源

中图分类号：TB53 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0108-01

噪声是一类引起人烦躁或危害人体健康的声音，主要是由物体的振动、冲击、摩擦以及气体、液体的流动产生的。噪声过大时，将会使人的听力受损，引起心脏血管伤害，影响人的睡眠质量，导致人心绪不宁、焦躁不安，在生产过程中更容易引发意外事故。往复式压缩机自身是一种高噪设备，寻找往复式压缩机噪声根源是解决往复式压缩机噪声的最根本且最有效的措施。因此必须对往复式压缩机的噪声源及其特性进行分析。

1 气缸噪声

往复式压缩机工作时，气缸内气体压力发生周期性变化引起缸内的气体声，同时激起活塞、气缸、缸盖、连杆、机体等零部件的振动、冲击而发出固体声。这是产生往复式压缩机噪声的重要来源。气缸内气体力主要沿着活塞、连杆、曲轴、轴承、机体传递到往复式压缩机表面，从而诱发往复式压缩机表面产生高频振动和结构噪声。这一条途径产生的噪声最为严重，由气体力引起气缸壁表面的振动，以及气体力引起缸盖表面的振动所引起的结构噪声次之。

2 曲柄連杆机构噪声

往复式压缩机中，活塞、活塞杆、十字头等做往复运动，导致往复运动体的惯性力每时都在变化，如果这种惯性力不能被有效平衡，就会引起有关零部件内部产生振动和噪声。此外，往复惯性力作为活塞力的一部分，会在机体上引起相应的倾覆力矩，由于倾覆力矩是周期性变化的，故而引起整个压缩机产生重心，产生摇摆，引起相关零部件产生共振，从而产生噪声。

3 十字头的噪声

作用在十字头的压力是连杆力和活塞力所引起的。连杆带动十字头做往复运动，使十字头受到周期性正负变化的往复力，从而对十字头产生周期性冲击。活塞往复运动时，通过十字头销，将活塞往复惯性力传递给十字头，从而对十字头产生冲击。由于十字头销上作用着粘性阻力，故冲击十字头的力在止点位置时最为严重。十字头所受的力，最终由十字头滑屡平衡，变成十字头对滑滑屡的敲击，从而产生噪声。这种敲击在一个工作循环中会发生很多次，同时十字头本身重量作用，对滑道的敲击也比较严重。

4 气阀噪声

随着气阀的启闭，以及气阀通道处气体流动的变化，引起气阀处的气体声和固体声。阀片在开启时冲击升程垫，关闭时会冲击阀座，在一个工作循中会产生两次噪声。开启时产生的冲击噪声主要与升程垫的固有频率和结构有关，关闭时产生的冲击与阀座、阀片、缸盖等系统的固有频率有关。噪声的强度与阀片的质量及撞击速度有关。高速气流流经气阀通道，产生大量涡流，从而形成高频气流噪声。对于弹簧力过大的气阀，阀片会出现颤振，颤振也会增加撞击阀座或升程垫的次数，从而增加噪声；当弹簧力过小时，阀片会延时关闭或关闭不严，此时会引起气流倒灌，从而引起弹性阀片的自激振动产生噪声。

5 管道进气噪声

进气管道中的气体的速度脉动或压力脉动将导致往复式压缩机进气口处的气体声辐射，即为进气噪声。由于一般的空气往复式压缩机进气口是与大气端相通的，故进气噪声往往要比其他部位的主要噪声要大很多，所以空气往复式压缩机的进气噪声是往复式压缩机总噪声中的最主要部分。一方面是因为压缩机进气系统的声学入口处，存在着速度或压力的激发，引起气柱的迫振；另一方面进气管道系统中，气柱的的固有频率特性，是引起进气噪声峰值的主要原因。

6 往复式压缩机表面噪声

往复式压缩机内部产生的各种脉动压力通过各自的传播途径，传递至往复式压缩机机构的外表面，引起壁面振动，从而向机器周围辐射出空气噪声。压缩机的零件如曲轴、连杆、十字头、活塞杆、活塞等，都属于弹性零件，并且多属于螺栓螺母的连接方式形成内部的传力机构，在惯性力、摩擦力、气体力等动载荷的作用下形成局部弹性振动，引起外部表面振动，从而产生噪声。

当压缩机外表面某些附件的固有频率与往复式压缩机本体结构振动的激发频率吻合时，也会产生强烈振动，由于这些附件往往是板壳结构，所以引起的噪声也很大。

7 电动机噪声

电动机的噪声是由机械噪声、电磁噪声、通风噪声等组成的。通风噪声较大，机械噪声次之，电磁噪声最小。当电机采用风冷结构时，风扇的噪声是电动机噪声中最重要的声源，主要由旋转噪声和涡流噪声组成，当风扇在设计工况运转时，效率最高，噪声最低，偏离工况时噪声增加，尤其是风量向小偏离时，噪声增加较大。

8 其他噪声

往复压缩机的噪声除上述噪声外，还包括切向力噪声、传动带噪声、齿轮噪声、安装基础不牢固等引起的噪声。

9 结语

往复式压缩机的噪声是一种综合性的噪声，包括机械噪声、空气动力噪声、电磁噪声等。机械噪声是压缩机噪声中的重要组成部分，来源主要包括气缸噪声、曲柄连杆机构噪声、十字头的噪声、气阀噪声、管道进气噪声及往复式压缩机表面噪声、电机噪声等。故需要对压缩机噪声进行控制，主要是控制压缩机的机械噪声及空气动力噪声。

参考文献：

[1]《活塞式压缩机设计》编写组.活塞式压缩机设计[M].北京：机械加工出版社，1973.

[2]郁永章，等.容积式压缩机技术手册[M].机械工业出版社，2000.

[3]化学工业部化工机械研究院.活塞式压缩机的无油润滑[M].北京：化学工业出版社，1982.

[4]《石油、化学和气体工业设施用往复压缩机API618标准》[M].美国石油学会，2007.