浅谈泵与风机的消声

熊小刚

【摘要】泵与风机是常见的两种机械设备，本文将对泵与风机的噪声来源、泵与风机的消声途径两个方面的问题进行阐述。

【关键词】空气 泵 风机 消声

一、泵与风机的噪声来源

1.风机噪声的产生

风机的空气动力噪声主要由两部分组成：旋转噪声和涡流噪声。如果风机出口直接排入大气，还有排气噪声。旋转噪声是由于工作轮上均匀分布的叶片打击周围的气体介质，引起周围气体压力而产生的噪声。旋转噪声与工作轮圆周速度的10次方成比例。涡流噪声又称为旋涡噪声。它主要是由于气流流经叶片时产生紊流附面层及旋涡与旋涡分裂脱体，从而引起葉片上压力的脉动所造成的。涡流噪声与工作轮圆周速度的6次方成比例，因此，风机圆周速度越高，其噪声也就越大。对于同一系列、同一转速但型号不同的风机，其噪声值随着叶轮直径的增加而增大。

风机排气器械的声功率级与通风机出口排人大气的速度的8次方成正比。通常，若排气速度很低，则排气噪声可以不考虑。

此外，由于回转体的不平衡及轴承磨损、破坏等原因所产生的机械振动性噪声，因叶片刚性不足、气流作用使叶片振动产生的噪声，以及电动机铁心电磁振动产生的噪声等，都可能通过建筑结构传入室内。

风机噪声按其产生部位和声级大小的不同可以分为5种：出口噪声、进口噪声、电动机噪声、机壳噪声和管道辐射噪声，如图1所示。图中，“※”表示声源的部位。

2.泵噪声的产生

泵是流体动力系统中主要噪声源之一，它不但直接辐射出一定量的声能，它所产生的压力波及结构振动能间接使一个装置发生大量空气噪声。如果一台泵的吸入口及排出口之间的流体压力变化很大或变化很快，就可能产生压力波。理想的“静”泵在入口及出口之间的过渡区域中压力是逐渐升高的，大部分噪声是由于在出口处流体以不同压力混合起来而产生的。当泵的压力腔中的压力低于出口处管道压力时，噪声最大。这时管道内的高压流体有一个冲回压力腔的趋势，从而对压力腔内的流体加压，直至压力腔内的压力达到管内的压力为止。返回的液流随之发生迅速的压力变化而振动波，这种振动波从泵的出口向整个液压系统传播，并且很快衰减下去。实验证明，这种波动引起的噪声是不大的。凡是制造质量较高的泵，由于泵本身产生脉动而导致的声功率约在0.7dB以下。然而，这个脉动频率如果与某些机械部件发生共振，则可能引起不小的噪声。

二、泵与风机的消声途径

1.降低风机噪声的措施

风机的噪声是以空气动力噪声为主的，叶轮圆周速度越大时，空气动力噪声所占的比例也越大。线速度是决定噪声的主要因素，因此选择风机时应特别注意降低空气动力噪声。

在不减小风量和风压的前提下，采取下列措施可以降低风机的噪声：

1）在风机叶片尾端处使气流的压力、流向和流速有较大的变化。

2）合理选择风机类型，尽可能选用低速后弯叶型的离心式风机，并使工作点接近风机最高效率点运行。

3）电动机与风机的传动方式最好是直联，其次是用联轴器联接。必须间接传动时，应采用无缝的V带。

4）风道内的空气流速不宜过大，以减少由于气流波动产生的噪声。一般说来，主风道内空气流速不得超过8m/s;对消声要求严格的系统，主风道内流速不宜超过5m/s。

5）风机的进、出口应避免急转弯，如图2所示，并采用软性接头。通风机、电动机都应安装在隔振基础上。

6）将声源控制在用隔声材料做成的围护结构中，防止设备运行产生的噪声传出，如设风机小室等。

7）适当缩短机房与使用房间的距离，选用风机时，压头不要留太多的余量。系统很大时设置回风机，由送回风机分担。

8）当通风系统一定时，系统阻力常数也一定，若降低风机风量，阻力也降低，从而也降低风机线速度，使噪声随之降低。具体设计时可采取：把大风量系统分成几个小系统;在计算风量满足房间使用要求的允许范围内，适当增大送风温差;用变速带或变速电动机减低转速等措施。

9）系统管路设计尽可能使气流均匀流动，避免急剧转弯产生涡流引起再生噪声，尤其是主管道与进入使用房间支管联接处，如图3所示。

10）风道上的调节阀会增加噪声和阻力，宜尽量少设。

降低噪声的途径一般应该注意到声源、传声途径和接收者3方面的问题，其中以通过声源处理来降低噪声最为有效，所以减噪的根本途径是从声源上治理。然而，在许多情况下，由于技术上或经济上的原因，直接从声源上治理噪声往往很困难，这就需要采取吸声材料、消声器等噪声控制技术。

2.降低泵噪声的措施

对泵的降噪应根据噪声种类的不同、泵类型的不同采取相应的措施，主要从减小流体的流动阻力、流体的压力脉动出发改善泵的结构，使其更趋合理;其次要采用有效的隔振消声的材料。