矿用对旋式轴流风机降噪改造

张 磊

(山西晋煤集团 金鼎煤机矿业有限责任公司，山西 晋城 048000)

矿用对旋式轴流风机是煤矿生产系统中重要的设备之一，具有结构合理、效率高、送风距离远的特点[1]，担负着井下各采掘面以及各种硐室的通风工作。但是，其工作状态下产生的噪声等，严重危害着作业人员的身心健康。这种风机进、出风端噪声的A声级往往达到110 dB，甚至115 dB。本文在分析传统风机机身结构的基础上，通过对其结构改造达到了降噪目的，并取得了良好的效果。

1 改造前风机机身机构

对旋式轴流风机产生的噪声主要包括进气口和排气口辐射的空气动力噪声、机壳辐射的机械性噪声、基础振动辐射的噪声、电动机噪声[2]。风机采用多段式壳体，由三节风筒构成，如图1所示。风机出风端设有扩散器，每节风筒内壳采用微穿孔，内外壳中间填充玻璃丝棉砧板吸收噪音。

图1 传统三节风机

生产厂家经过结构改进，在原先三节风筒的基础上，在进风端增加了一节风筒，风筒配有集流器和消声装置，如图2所示。该结构风机经过结构优化，噪声比传统三节风机降低了10-15 dB，现阶段被广泛应用。

2 噪声值测量以及声源的判断

现有对旋式轴流风机运行风向如图3所示，通过两级电机带动风叶的旋转，空气从进风端吸入，按照如图方向，沿轴线流动。根据GB/T 2888-91《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》中规定的测量方法，在进风端、出风端轴线1 m位置处以及两节带电机的风筒位置分别进行测量。为了确保试验数据的可靠性，我们选取了5台同型号风机，编号①～⑤，分别测量，其噪声值如表1所示：

图2 结构优化后的四节风机

图3 四节风机空气流向

表1 风机噪声值 dB

根据实际测量值，可以判断分析风机产生噪声的位置主要在其进风端和出风端，空气动力噪声是其主要声源，电机运行产生的机械噪声相对较小。因此，降低空气流动产生的噪声是风机降噪的关键。

3 风机降噪改造

为了进一步降低空气动力产生的噪声，根据空气动力噪声原理，对风机进风端和出风端结构进行优化设计。风机的空气动力噪声可以分为旋转噪声和涡流噪声。旋转噪声是风叶旋转时周期性打击空气而引起的气体压力脉动噪声，涡流噪声是通过风叶旋转时附着在叶片上的空气不断脱落成漩涡而产生的噪声[3]。改造时，一方面将进风端吸气方式，由轴向吸气改为侧向吸气。另一方面，加长出风端风筒，延长扩散器的作用长度。改造后的进、出风端风筒分别如图4、图5所示，风机空气流向如图6所示。

图4 改造后进风端风筒

图5 改造后出风端风筒

图6 改造后风机空气流向

为了验证改造效果，选用之前试验的5台风机，在相同的试验条件下进行了噪声值测量，结果如表2所示。

为了消除环境背景噪声对试验结果的影响，我们使用声级计测量了风机未运转时，试验场地周围的噪声值。按照风机试验时摆放位置，分别测量了进风口、出风口处的环境噪音，具体数值如表3所示：

表2 风机改造后噪声值 dB

表3 环境噪音值 dB

综合以上试验数据可以看出，改造后风机进风端和出风端噪声值降低了10～15 dB，进一步证明了风机噪声的声源为空气动力噪声，也验证了通过改造风机进、出风端风筒结构来降噪的可行性与有效性。

4 结 语

1) 通过改造风机进气端、出气端风筒结构，改变了进气方式，延长了扩散器作用长度，降低了风机空气动力引起的噪声，有效保护了作业人员的身心健康。

2) 为了降低噪声，只需更换进、出气两端风筒，无需整机更换，降低了矿井生产成本。