煤矿主通风机降噪技术

＊段宏飞

（晋能控股煤业集团轩岗煤电公司刘家梁矿 山西 034110）

引言

随着经济的发展，煤矿生产的经济效益以及安全性问题逐渐引起政府及民众的关注，煤矿生产对促进我国经济发展具有重要作用。煤矿生产过程中，机械设备的使用以及相关技术的操作对煤矿的安全生产具有重要影响，尤其是在噪音管控方面，煤矿主通风机运行时产生的噪音会对人体造成一定危害，需要生产人员注重噪音的处理，降噪技术多种，其在生产过程中的应用可有效降低噪音污染，有助于为煤矿生产人员营造健康的工作环境。

1.煤矿主通风机噪音类型

(1)机械噪音

煤矿主通风机在运行过程中，其噪音产生的原因之一是风机壳的振动，而机械运行过程中引起风机壳振动的原因主要分为三部分，分别是：①风机壳内涡流影响，主风机运行时产生的涡流会引起风机壳振动，进而使得风机壳长时间遭受压力脉冲，影响其与叶片二者之间的运行，不利于叶片的旋转频率恢复正常值；②主通风机叶轮的非正常运行，风机壳的振动会影响叶片转动的平衡性，致使风机壳的振动出现非连续性运转问题，进而产生噪音；③主通风机长期运行，轴承出现老化或损坏问题[1]，主通风机的运行会失去平衡，回转体的振动会加剧，进而引起风机壳的振动。

(2)气流噪音

气流噪音的产生与主通风机的空气动力有关，此种噪音的危害性最强，需要煤矿生产人员引起重视，依据产生机理的不同，气流噪音具体可分为涡流噪音和旋转噪音两种。涡流噪音又称紊流噪音，通风机在运行过程中，其叶片会对空气进行持续切割，因空气自身具有一定的粘性，当空气被叶片切割后，便会出现涡流现象。叶片转速越快，其涡流现象越明显，进而出现非稳定的流动噪音。旋转噪音，主要是指通风机叶片与空气两者相互作用产生的压强脉冲，叶片的旋转会使得空气产生不间断的起伏，随后产生压强脉冲。当叶片处于持续转动的状态时，空气中会持续产生压强脉冲，进而会出现向外辐射的噪音。

(3)管道噪音

固体是声音传播的重要介质，其传播速度不容忽视，管道既是通风机的主要组成部分，又是噪音传播的重要途径。主通风机在运行过程中，其噪音可以通过管道向周围传播，科学技术时代，通风管道系统的设置，可以在一定程度上削弱通风机运行时产生的噪音。但是，如若通风管道出现弯曲、截面突变、凸起，又或者是其内部出现阻碍物等问题，则会产生气体冲击，不仅不利于噪声的削弱，还有可能加大噪声[2]。依据声音传播自身所具有的叠加性特征，如若管道的振动频率与噪音频率出现相同状况，则二者之间的频率会产生强大的共振，可能会将原有噪音放大2倍或3倍。

2.煤矿主通风机降噪原理

(1)通风机声源处

煤矿主通风机噪音产生的原因有多种，其声源处噪音的产生是主要原因之一，降噪技术的应用，可优先从通风机声源处入手。声源处噪声的控制方法是煤矿主通风机降噪操作的根本方式，技术人员需要优先将声源处的激发力降至最低，以此减少通风机空气动力产生的涡旋噪音。随后，通过降噪技术的应用，为叶轮的正常运行提供保障，有助于叶轮及转轴之间平衡精度的提高，避免出现因叶轮或转轴运行不平衡而造成的噪音问题，最终影响主通风机的正常运行。

(2)传输的过程中

主通风机运行时产生的噪音，可通过多种方式向外传播，其中管道是噪音传播的主要途径之一，技术人员可优先解决管道噪音的传播问题。噪音在传输的过程中，技术人员可以通过安装隔声罩的方式对噪音进行削弱，隔音罩可有效阻隔噪音的传播，进而减少噪音对环境的不良影响。与此同时，技术人员也可在通风机声源处安装隔音罩，从源头处控制噪音的传播。此外，还可以使用一些吸音材料将通风机的管道进行包裹，吸音材料可在噪音传播过程中将噪音吸收，进而减少噪音的扩散。

(3)风机接收器处

煤矿主通风机中的接收器主要指的是噪音敏感设备，该设备可能是一个人又或者是人的集合，即煤矿生产过程中的工作人员。如果生产环境中长时间存在大量的噪音，则会对煤矿工作人员的身体健康造成不良影响，久而久之，会使得工作人员产生各种疾病。因此，煤矿现场施工人员需要注重噪音的防护工作，例如：施工过程中佩戴耳罩或者是耳塞，以保护耳朵免受噪音干扰，又或者是在生产操作空间设置隔音室，将噪音分贝控制在人耳可接受的范围内，有助于减少噪音对人体造成的不良危害。

3.主通风机声源降噪方法与技术

(1)降噪方法

主通风机声源处噪音的降低，可以通过减小叶轮半径又或者是改变叶轮片数完成，噪音变化量为△T，其与叶轮外径大小的计算公式为：

其中，D1为叶轮外径改变前大小；D2为叶轮外径改变后大小；K为噪音系数，通常K的取值范围是55～75[3]。与此同时，叶轮材料的选择十分重要，应优先选择厚薄均匀的叶片，其叶片之间距离应均等，相关设备的材质应选择合金材料。在主通风机正式运行之前，操作人员需要在风机外表面涂刷阻尼材料，该材料能够将风机运行时产生的噪音转变成为热能，随后通过热能的消散，实现消除噪音的目标。此外，工作人员可在通风机进口处安装整流圈与挡板，有利于噪音的削弱，通风机的进出口尺寸不同，使得风机空气吸入量与排放量不成正比，容易出现涡流现象及气流噪音。

(2)降噪技术

①安装消声器

在主通风机进出口周围，容易产生较大噪音，工作人员可在主通风机的进出气口处安装消声器，利用阻抗失配原理，有助于降低通风机进出气口处的声音辐射，进而有助于噪音的削弱。通风机的噪声频带较宽，压力损失较小，比较适合安装吸声消声器，吸声消声器管壁之上设有多个小孔，工作人员可将吸音材料填充至小孔当中以及粘贴在小孔周围，当管壁中出现声波传输时，吸音材料可将噪音进行吸收，以此实现削弱噪音的目标[4]。同时，吸音消声器衰减性良好，频率范围较广，降噪效果良好。此外，工作人员可以在通风机的出风口处设置吸音板，以减少噪音的扩散。同理，工作人员可在通风机进风口处设置吸音板，有助于将噪音直接消除在声源处。

②安装隔音罩

煤矿噪音主要产生于电动机、通风机等，隔声罩的安装可直接安装在通风机之上。隔声罩主要是由隔音层阻尼材料、吸声层以及护面层组合而成，其仅具有隔音作用，而无吸音功能，可以阻碍噪音的传播，在实际的安装与使用过程中，工作人员需要注意隔声罩温度的控制[5]。因隔声罩无散热功能，不利于通风机运行时产生热量的散发，热量存储会增加隔音罩内部温度，高温之下不利于通风机的正常运行，容易使得通风机的使用年限缩短。例如：山西煤矿企业将隔音罩安装至通风机之上，有助于噪音的削弱。同时，为确保通风机的正常运行，以及防止通风机使用年限的缩短，企业工作人员采用了散热措施，专门用于驱散通风机运行时产生的热量。

图1 隔音罩示意图

③改造风机房

图2 规范化风机房示意图

风机房的改造较为复杂，具体可分为三部分：A.风机房门窗的更换。为阻止噪音的传播与扩散，煤矿企业可将风机房的门窗更换为专用的隔音门窗。B.设计改造成隔音间。煤矿主通风机的机房面积较小，企业可将风机房改造成隔音间，将机房天花板、地面以及墙面安装吸音或者是隔音材料，以此防止噪声的扩散[6]。因主通风机频带较宽，产生的噪音影响较大，需要使用复合穿孔板进行削弱，该板表面有诸多细孔，细孔具有吸收噪音的作用，噪音进入细孔会产生振动，转化成热能散发。C.在通风管外表面粘贴阻尼层，阻尼层粘贴厚度在4mm左右。此外，可在通风机之上安装减震设备，或者是设计隔振装置，以此降低因振动而产生的噪音。

④改进通风机

主通风机的运行是噪音产生的源头，降噪技术的应用，煤矿企业需要关注主通风机的改进问题，有助于在噪声产生处对噪音进行削弱。针对于通过改进主通风机的方式实现噪音的降低，此方式的研究成果较多，总结起来可划分为两点，分别是：A.对主通风机叶片材料的改进。叶片应选用最新的材料制作而成，制作过程中应确保叶片表面光滑，打孔均匀，既有助于减少叶片旋转时与空气之间产生的摩擦，又有助于降低因涡流而产生的噪音。B.提高主通风机的制造技术以及设备的精准度。叶片与通风机的机壳之间存在一定缝隙，工作人员需要将缝隙减小，以此减小缝隙中的空气流通。另外，设备精准度的提高，可减少通风机运行时产生的振动，二者均有助于噪音的降低。

4.煤矿主通风机噪声降噪措施

(1)安装消声器

在主通风机的进出口位置，会形成较强的空气动力性噪声，针对此类噪声进行处理时，可以使用消声器，安装在风机进出气口的管道位置，采取降噪处理的方法，对此类噪音进行有效的改善。将消声器放置在风扇的进出口位置，可以选择的消声器类型多种多样，例如：阻性消声器、微穿孔板消声器、抗性消声器、复合式消声器。阻性消声器对于高频噪声具有良好的处理功能，降噪效果好，在风机出口扩散弯道位置使用消声导流片，可以获取更强的吸声效果，使用大量的吸声材料，可以增强降噪的有效性。在扩散塔和水平风道连接位置使用消声导流片，能够最大限度的防范降低出口气流冲击扩散塔动压的问题，确保风机具有稳定的运行效率。值得注意的是，安装噪声导流片时，需要对具体的使用数量加强控制，不可使用过多数量的小声导流片，保护风道的流通面积不受破坏，增强主风机的运行质量，吸声砖可以在水平风道内安装，使用在3.5m以内的长度，合理的进行通流，保证水平风道截面积的科学性和合理性。

(2)使用隔声罩

在给风机机组使用隔声罩，可以起到有效的降声降噪功能，因为在煤矿主通风机的噪声中，主风机机壳位置、基础的振动部位以及电动机，均是噪声的主要来源，安装隔声罩可以有效的将阻风机隔离开来，阻断主通风机的噪声，降低噪音。利用隔声罩中的隔声层、阻尼材料护面层和吸声层，可以增强吸声效果，降低噪音。但是使用隔声罩并不是一个完美的方法，因为隔声罩的使用会使主通风机在运行时形成大量的热量，风机温度过高，热量无法及时散出，提高了罩内的温度，对电动机的正常运转和使用寿命形成了负面影响，因此，可以配合使用风冷法，解决加装隔声罩时产生的热量问题。

(3)综合改造风机房

在现场条件允许的情况下，可以通过综合改造风机房的方式，降低煤矿主通风机的噪声问题，将风机房改造成隔声室，在机房内封闭有噪声的风机组，对噪声传播进行有效的控制，机房内噪音会因此而增加，但使机房外的噪声得到了大幅度的控制。为了确保风机吸气和相关设备可以正常的实现散热，应将进气口消声器安装在风机房的上方位置，将消声器安装在冷却风机出气管内，对噪声污染进行有效的控制。强化降噪的效果，可以利用吸气处理的方式，可以增强主通风机的噪声处理效果，增强隔音间的降噪有效性，提高对风机房综合改造的质量。使用阻尼措施，将消声材料涂抹在机壳和输气管的表面，安装减震器或通过设计专业的隔音基础，实现对振动现象的有效防范。

5.结束语

煤矿生产的危险性较高，尤其是在煤矿的开采过程中，地下操作空间的通风问题直接影响着煤矿工作人员的人身安全，规范化的操作空间设计，需要企业安装主通风机时刻保持煤矿操作空间的空气流通，以防止工作人员因缺氧而出现生命危险。主通风机在运行过程中会产生较大噪音，威胁着工作人员的生命健康，需要企业注重降噪技术的应用，该技术具体的应用可从消声器与隔音罩的安装、改造风机房以及改进通风机等方面入手，有助于解决机械噪音、气流噪音以及管道噪音等。