泵與風機的消聲與防振

1、9.1 9.1 噪聲的基礎知識噪聲的基礎知識 9.1.1 9.1.1 噪聲的產(chǎn)生噪聲的產(chǎn)生 u1噪聲的聲源 (1) 空氣動力噪聲；(2) 機械噪聲 ； (3) 電磁性噪聲 u2.噪聲大小的度量 (1) 聲強與聲壓 ；(2) 聲強級與聲壓級 ； (3) 聲功率與聲功率級 u3. 噪聲的頻譜特性 9.1.2 9.1.2 噪聲的測量噪聲的測量 噪聲的主觀評價噪聲的主觀評價 響度級 ：根據(jù)人耳的頻率響應特性，以1000Hz的純音作為基準聲音，若某頻率的純音聽起來與基準聲音有同樣的響度，則該頻率純音的響度級phon值就等于基準純音的聲壓級dB值。也就是說，響度級是把聲壓級和頻率綜合起來評價聲音大小的一個

2、主觀感覺量。 等響度曲線 1. 聲壓測量 (1) 聲級（A） u 噪聲測量常用的儀器是聲級計。它的工作原理是聲信號通過傳聲器，把聲壓轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)放大后通過計數(shù)網(wǎng)絡，在聲級計和表頭上顯示出分貝（dB）值。 u 在聲級計上設有A、B、C三種不同的計數(shù)網(wǎng)絡，它們對不同頻繁率的聲音進行不同程度的濾波 。u A網(wǎng)絡對高頻敏感，對低頻不敏感，這正好與有耳對噪聲的頻率響應特性相一致，因此常以A網(wǎng)絡測得的聲級來代表噪聲的大小，稱A聲級，并記作dB（A）。 1. 聲壓測量 (2) 噪聲評價曲線 u A聲級是單一的數(shù)值，是噪聲的所有頻率的綜合反映，如果要較詳細地評價各倍頻程的噪聲，就須采用噪聲評價曲線，即N

3、R曲線。u 噪聲評價曲線按噪聲級由低到高的順序進行編號，它的號數(shù)NR稱為噪聲評價數(shù)，且規(guī)定NR值等于中心頻率為1000Hz的倍頻程聲壓級的分貝整數(shù)。 噪聲評價N（NR）曲線 (3) 聲級計及其使用 聲級計主要有傳聲器、放大器、計數(shù)網(wǎng)絡、檢波線路和指示電表、電源等部分組成。 根據(jù)測量精度和穩(wěn)定性把聲級計分為0、I、II、III四種類型。 0類型聲級計用作實驗室參數(shù)標準。 I類型聲級計專供實驗室使用外，還供在符合規(guī)定的聲學環(huán)境或需嚴加控制的場合使用， II類型聲級計適合于一般室外使用， III類型聲級計主要用于室外噪聲調(diào)查。 按習慣稱0和I類型聲級計為精密聲級計，II和III型聲級計為普通聲級計。

4、 (3) 聲級計及其使用 選用某種聲級計后，應首先熟悉它的特性和使用方法，可按聲級計使用說明書的要求進行。否則將會產(chǎn)生不應出現(xiàn)的測量誤差，甚至可能因為使用不當而損壞儀器。 1)聲級計的校準 2)聲級計的讀數(shù) 3)聲級計電表的讀數(shù) 4)傳聲器的取向 9.2 9.2 泵與風機的消聲泵與風機的消聲 9.2.1 9.2.1 泵與風機的噪聲來源泵與風機的噪聲來源 1.1.風機噪聲的產(chǎn)生風機噪聲的產(chǎn)生 l 風機的空氣動力噪聲主要由兩部分組成： 即旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲 l 風機噪聲按其產(chǎn)生部位和聲級大小可以分為五種：出口噪聲、進口噪聲、電動機和機殼噪聲及管道輻射噪聲，如圖所示。 圖9-19 風機噪聲源部位2.

5、 風機聲功率的估算 某一風機的聲功率級可按下式估算（與實測的誤差在4dB內(nèi)）： 式中L通風機的風量，m3/h； H通風機的風壓（全壓），Pa。 如果已知風機功率N（kW）和風壓H（Pa），則可用下式估算：dBHLLWlg20lg105dBHNLWlg100lg1067 3.泵噪聲的產(chǎn)生 泵是流體動力系統(tǒng)中主要噪聲源之一，它不但直接輻射出一定量的聲能，它所產(chǎn)生的壓力波及結(jié)構(gòu)振動能間接使一個裝置發(fā)生大量空氣噪聲。如果一臺泵的吸入口及排出口之間的流體壓力變化很大或變化很快，就可能產(chǎn)生壓力波。 當泵的壓力腔中的壓力低于出口處管道壓力時，噪聲最大。 9.2.2 泵與風機的消聲途徑 1.降低風機噪聲的措施

6、 1）在風機葉片尾端處使氣流的壓力，流向和流速有較大的變化。2）合理選擇風機型式，盡可能選用低速后彎葉型的離心式風機，并使工作點接近風機最高效率點運行。3）電動機與風機的傳動方式最好是直聯(lián)，其次是用聯(lián)軸器聯(lián)接。必須間接傳動時，應采用無縫的三角皮帶。降低風機噪聲的措施4）風道內(nèi)的空氣流速不宜過大，以減少由于氣流波動產(chǎn)生的噪聲。一般說來，主風道內(nèi)空氣流速不得超過8m/s；對消聲要求嚴格的系統(tǒng)，主風道內(nèi)流速不宜超過5m/s。5）風機的進出口應避免急轉(zhuǎn)彎，如圖9-22所示，并采用軟性接頭。通風機、電動機都應安裝在隔振基礎上。6）將聲源控制在用隔聲材料做成的圍護結(jié)構(gòu)中，防止設備運行產(chǎn)生的噪聲傳出，如設風

7、機小室等。降低風機噪聲的措施7）適當縮短機房與使用房間的距離，選用風機時，壓頭不要留太多的余量。系統(tǒng)很大時設置回風機，由送回風機分擔。8）當通風系統(tǒng)一定時，即系統(tǒng)阻力常數(shù)也一定，此降低風機風量，阻力也降低，從而也降低風機線速度，使噪聲隨之降低。具體設計時可采取：把大風量系統(tǒng)分成幾個小系統(tǒng)；在計算風量滿足房間使用要求的允許范圍內(nèi)，適當增大送風溫差；用變速皮帶或變速電機減低轉(zhuǎn)速等措施。 降低風機噪聲的措施9）系統(tǒng)管路設計盡可能使氣流均勻流動，避免急劇轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生渦流引起再生噪聲，尤其是主管道與進入使用房間支管連接處。如圖9-23所示10）風道上的調(diào)節(jié)閥會增加噪聲和阻力，宜盡量少設。 優(yōu)先采用1：7斜度

8、，在低于10m/s時，容許1：4斜度；2最小的A尺寸為1.5B，其中B為出風口的大邊尺寸；3導風葉片應該擴展到整個彎頭半徑范圍；4最小半徑為15cm 圖9-22 風機排出口位置 9.2.2 泵與風機的消聲途徑 2. 降低泵噪聲的措施降低泵噪聲的措施 對泵的降噪應根據(jù)不同種類、不同類型的泵采取相應的措施，主要是從減小流體的流動阻力、流體的壓力脈動出發(fā)改善泵的結(jié)構(gòu)，使其更趨合理；其次要采取有效的隔振消聲的材料。9.2.3 消聲器原理與應用 吸聲式消聲器是采用吸聲材料根據(jù)消聲原理而制作的。 1.阻性消聲器 用吸聲材料的吸聲作用來達到消聲的目的。常用的吸聲材料 常見的幾種吸聲式消聲器 2抗性消聲器 它

9、是由管子和小室相連，利用管道截面積的變化，使沿管道傳播的聲波反射回聲源方向而起到消聲作用。9.2.3 消聲器原理與應用 3共振消聲器 吸聲材料吸收低頻噪聲的能力很低，靠增加吸聲材料厚度來提高效果并不經(jīng)濟，因此可采用共振吸聲原理的消聲器。 4寬頻程復合式消聲器 5消聲彎頭 6消聲靜壓箱 1-隔聲層2-消聲器 圖9-24 通風機消聲器安裝位置 圖9-25 材料吸聲示意圖 當聲能入射到吸聲材料上，一部分聲能被反射，一部分聲能透過吸聲材料繼續(xù)傳播，其余部分進入吸聲材料中的小孔，由于摩擦力和粘滯力的作用，這部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能被吸收。 常見的幾種吸聲式消聲器管式消聲器 按其斷面形狀不同，分為矩形和圓形兩種

10、。因為這種消聲器僅在管壁內(nèi)周貼上一層吸聲材料，故又稱“管襯”。 管式消聲器結(jié)構(gòu)簡單，制作方便、阻力小。 但只適用于氣流速度小于5m/s，橫斷面尺寸大于600mm300mm的較小風道。 對中、高頻噪聲有一定吸聲效果，對低頻較差。 圖9-26 管式消聲器 常見的幾種吸聲式消聲器片式和格式消聲器 對中、高頻吸聲性能較好； 阻力也不大。 隨著片距的增大，消聲效果就相應地下降。 片式消聲器中的氣流速度不宜過高，以防氣流產(chǎn)生喘流噪聲而使消聲無效，且增加了氣流阻力。 為了保證有效的斷面面積，這種消聲器體積較大。 圖9-28 片式和格式消聲器 常見的幾種吸聲式消聲器折板式消聲器和聲流式消聲器 聲波在消聲器內(nèi)往

11、復多閃反射，增加了與吸聲材料的接觸機會，從而提高了消聲效果。折板式消聲器一般以兩端“不透光”為原則，為了減少阻力，折角不應大于20。 聲流式消聲器是由片式、折板式等消聲器發(fā)展而來的，它使吸聲材料的厚度按照近似正弦波的形狀排列，如圖所示。這樣，既可因增加反射次數(shù)而提高了吸聲能力，又可使氣流較為通暢地流過，減小了氣流阻力。 圖9-30 折板式消聲器 圖9-31 聲流式消聲器 共振消聲器是通過管道上開孔并與共振腔相連接。穿孔板小孔孔頸處的空氣柱和空氣構(gòu)成了一個共振吸聲結(jié)構(gòu)。當外界噪聲的頻率和此共振吸聲結(jié)構(gòu)的固有頻率相同時，引起小孔孔頸處空氣柱強烈共振，空氣柱與頸壁劇烈摩擦，從而消耗了聲能，達到消聲效

12、果。此種消聲器具有較強的頻率選擇性，即有效頻率范圍很窄，一般用以消除低頻噪聲。 圖9-32 共振消聲器的結(jié)構(gòu)原理寬頻程復合式消聲器阻抗復合式消聲器 為了集中阻性和共振型或抗性消聲器的優(yōu)點，以便在低頻到高頻范圍內(nèi)均有良好的消聲效果，采用了復合型消聲器。如阻抗復合式、阻抗共振復合式及微穿孔板消聲器等。 圖9-33 阻抗復合式消聲器 消聲靜壓箱 在風機的出口處或在空氣分布器前設置靜壓箱，并貼以吸聲材料，既可起穩(wěn)定氣流的作用，又可起到消聲器的作用，如圖所示。 消聲靜壓箱的消聲量與材料的吸聲能力、箱內(nèi)面積、出風口風道面積等因素有關，可按線算圖進行計算。 圖9-36 消聲靜壓箱 圖9-37 消聲靜壓箱的消

13、聲量線算圖 9.3 泵與風機的防振 9.3.1 振動產(chǎn)生的原因 空調(diào)系統(tǒng)中的通風機、水泵、壓縮機是產(chǎn)生振動的振源。 這些機器由于運動部件的質(zhì)量不平衡，在運動時產(chǎn)生慣性力。 以通風機而言，它的旋轉(zhuǎn)部件（葉輪、軸、皮帶輪）由于制造中的材質(zhì)不均勻、加工和裝配時的誤差等原因，使質(zhì)量分布不均勻，與轉(zhuǎn)動中心間存在著偏心，在作旋轉(zhuǎn)運動時就產(chǎn)生慣性力，這種不平衡的慣性力是機器產(chǎn)生振動的原因。 機器的振動又傳至支承結(jié)構(gòu)（如樓板或基礎）或管道，引起后者振動。振動的影響與危害 1)振動有時會影響人的身體健康，或者會影響產(chǎn)品的質(zhì)量，有時還會危及支承結(jié)構(gòu)的安全。 2)振源強烈的振動會使精密設備加工的產(chǎn)品質(zhì)量達不到要求，

14、成品率下降或大量報廢，使儀表失靈，計量不準，精度和使用壽命降低等。 3)因此對于精密加工、計量、儀表類空調(diào)房間，則必須減少空調(diào)設備的振動對其造成的影響。振動的影響與危害 4)機器設備的振動也常會影響人的舒適感，降低工作效率，有時會影響人的健康和安全。 5)實踐證明，振動會刺激人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人煩躁不安，破壞人視覺和聽覺器官的功能，長期的強烈振動作用會損害人的健康甚至使之失去勞動能力。 6)強烈的振動還可能會導致建筑物沉陷，構(gòu)件開裂或失去穩(wěn)定，危及建筑物的安全。 9.3.2 防振原理 消弱由機械振而造成的固體噪聲的途徑有兩種，即隔振與減振。 隔振與減振是兩個不同的概念: 隔振是采用隔振材料或

15、隔振構(gòu)件，以隔絕機器與基礎之間的傳播。 減振又稱為振動阻尼。它是采用高阻尼材料如瀝青、橡皮、阻尼漿等涂敷在噪聲輻射體表面，以減少振動表面產(chǎn)生的噪聲輻射。 圖9-42 隔振示意圖圖 9-43 空調(diào)系統(tǒng)的噪聲傳遞情況 9.3.3 常用的隔振材料及彈性材料隔振器設計 1常用的隔振材料 u 隔振器的材料一定要選用確實具有彈性的材料，常用的是塑料、橡皮、軟木、酚醛樹脂玻璃纖維和金屬彈簧等。u 當n1500r/min時常采用橡皮、軟木襯墊；u 當n1500r/min時，減振要求高者宜用彈簧避振器 。圖9-46 幾種不同型式的隔振器結(jié)構(gòu)示意圖 （a）壓縮型 （b）剪切型 （c）復合型2彈性材料隔振器的設計（

16、1）彈性墊的高度h （2）彈性材料的靜態(tài)變形值 （3）彈性墊的截面積S 例9-4：某風機機組和基礎板總重量為10600N，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，允許隔振系數(shù)K=12.5%，試設計天然軟木隔振基礎。 解：（1）求隔振系統(tǒng)的固有頻率f0由K與f/f0關系曲線圖9-44可知，當K=12.5%時， f/f0=3，即：（2） 求彈性材料的靜態(tài)變形值查線算圖9-45，當n=1450r/min,K=12.5%時，彈性材料軟木的靜態(tài)變形值=0.5cm。（3）求彈性墊高度h查彈性材料的和E值表9-8知天然軟木的E/=20,代入化式得： Hzff1 . 8360/145030cmEh10205 . 0（4）

17、求彈性墊截面面積S若風機基礎下面選用4個軟木墊,查表9-8天然軟木的允許截荷=17.5N/cm2(平均值)。由公式得每個軟木墊的橫截面積:cmS15145 .1710600則每個墊座可設計為15cm10cm10cm。9.3.4 泵與風機的防振措施 1隔振器及其上面的鋼筋混凝土臺座； 2管道中的連接軟管； 3墻內(nèi)的彈性套圈 圖9-47 電動機與水泵的隔振設計9.3.4 泵與風機的防振措施 一個空調(diào)工程產(chǎn)生的噪聲是多方面的，除了風機出口裝帆布接頭、管路上裝消聲器以及風機安裝隔振裝置、風管設隔振吊鉤、水泵安裝在混凝土臺座上、設隔振裝置、隔振連接器、管道隔振吊鉤外，有條件時，對要求較高的工程，水泵的進出管路處均應設有隔振軟管。 此外，為了防止振動由風道