“城中库”常用离心风机噪声产生与控制*

李家贤 李广为

(1 中央储备粮杭州直属库有限公司 311112)(2 中央储备粮宁波直属库有限公司 315318)

随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，噪声污染日益得到大家的重视，成为仅次于大气污染和水污染的第三大环境问题。近年来，随着城市化进程的深入，许多建库时位于城郊的粮库逐步变为“城中库”，甚至是“城心库”。粮食通风带来的噪声屡遭周围居民的投诉，粮库也疲于应付监管部门的各类督查，严重干扰了企业的正常生产经营活动。如何在现有条件下，既保证粮库正常保粮作业的顺利进行，又能实现企业生产、居民生活、自然环境的有机协调，是一个现实而急迫的问题。

1 噪声的危害

噪声并没有明确的定义，一般来说，凡是能引起人不愉快、达到一定强度将威胁身体健康的声音都可以称之为噪声。长时间接触噪声不仅会造成听力障碍，而且还对人的心脑血管系统、神经系统等造成不利影响，所以有人称噪声为“致人死命的慢性毒药”。根据国际标准化组织(ISO)的调查，噪音级达到35～45 dB(A)时，人们的睡眠就会感到不适。在65 dB(A)的噪声环境中，70%的人就无法入睡。在噪声级90 dB(A)的环境中工作，听力障碍的发病率会提高20%。如果长期处于高强度的噪声环境，人类就会出现烦躁、胸闷、易疲劳、记忆力减退，严重的还会诱发高血压等疾病，不仅会影响个体的身心健康，也会影响正常社交，干扰日常的工作生活。现行的国家标准要求，距离粮库仓储作业区最近的居民区，日间的噪声级要低于55 dB(A)，夜间应低于45 dB(A)。经过我们实测，距离运行的离心风机2 m范围内的噪声通常高达90 dB(A)～105 dB(A)，最高达到110 dB(A)，已经处于重度吵闹区间。因此，必须有效地控制和治理离心风机的噪声。

2 离心风机噪声来源

根据噪音产生的原因，将离心风机在运转时产生的噪声分为机械噪声和气动噪声。

2.1 机械噪声

离心风机的机械噪声是由风机机械间碰撞、摩擦产生的，主要有以下几种原因：①风机长时间使用，叶轮产生磨损，风机工作时，因叶轮转动不平衡而产生机械噪声。②风机轴承磨损，轴承内圈、外圈、滚珠与风机轴、轴承座产生间隙，运转中撞击、振动而产生机械噪声。③风机使用或维保不规范、不到位，设备零部件的连接机构松动造成机械噪声。④风机的零部件与叶轮产生共振而造成机械噪声。⑤风机整流子碳刷摩擦导电环或整流子本身产生的机械噪声。⑥电机转子的不平衡或(和)电磁力的轴向分量产生的轴向窜动而造成的噪声。

2.2 气动噪声

气动噪声主要分为旋转噪声和涡流噪声。当风机的叶轮高速转动时，叶轮轴线方向的气体分子流速并非均匀分布的，因此空气分子作用在风机壳体上的脉动压力也不均匀，于是出现了旋转噪声；同时，叶片在旋转过程中，空气在叶片周围形成涡流，由于不同速度的气体分子交换而产生动量迁移，又形成了一系列的小型涡流，周围的空气受到带动，就产生了涡流噪声。这两种方式产生的噪声有所区别，旋转噪声以中低频声为主，涡流噪声为连续性噪声谱，中高频音占比较大。

3 噪声的控制途径

3.1 控制机械噪声的途径

通过分析机械噪声的来源，可以从以下几个方面减少机械噪声：①新风机使用前，须进行严格的静平衡和动平衡校正，合格后才能接收使用。②风机安装时，风机与底座间应垫橡胶片、毛毡板等软质材料，减少风机工作时与底座的共振。③要对风机定期进行维修保养。如：外壳是否破损松动，移动地脚是否功能正常，各零部件连接机构是否咬合正常，轴承有无过度磨损、老化及润滑不足，传动带与传动轮结合是否紧密等。④在进行实仓通风时，进风管可设置一段橡胶或帆布柔性管，一定程度减弱风机与通风管的共振，从而降低风机噪声。⑤定期对电动机进行检查，分析电动机产生的噪声，当电动机产生低频电磁噪声，表明电动机定子有偏心现象，气隙不均匀；若电动机产生高频电磁噪声，表明电动机转子有缺陷或破损，均要根据实际情况进行修复或更换。⑥要根据仓房和储存粮食的实际情况合理选用风机的功率、转速、风量等参数。

3.2 控制气动噪声的途径

3.2.1 降噪原理 在实际工作中，由于风机生产厂家的技术进步和后期的科学维护，离心风机的机械噪声已经被抑制在一个较低的水平。在风机的噪声分析中，机械噪声在总噪声中的占比较低，可以忽略不计。因此要抑制风机噪声，重点是要研究和分析气动噪声产生的机理，并对其进行相应的控制。由于粮库工作的特殊性，离心风机的电机功率、叶片形状、额定转速都相对固定，且经过多年试验，这些指标都被证明适合粮库的作业要求，因此我们不能通过减少风量来作为降噪的条件，只能从噪声传递途径中的能量衰减这个角度来解决问题。声波的能量衰减有两种情况：一是声波随着传播范围的扩大，单位面积的能量变小，即扩散衰减；二是声波在传播过程中穿过其它介质，由于不同介质的摩擦力、粘滞性差异，而导致声波被不断吸收或转化，能量降低，即所谓传递衰减。声波的能量衰减公式为：

根据以上分析，在受声点距离无法改变的情况下，对于离心风机的噪声控制，隔声与吸声结合使用是可以考虑的研究方向。

3.2.2 降噪试验 选用粮库常见的4-726C7.5 kW型离心风机进行降噪试验，该风机电机功率为7.5 kW，工作电压为380 V，转速为1800 r/min，全压范围为1116 Pa～1760 Pa，流量范围为8280 m3/h～16576 m3/h，风机重量为64 kg。

3.2.2.1 降噪材料 试验采用的吸声材料为多孔材料-玻璃纤维吸声板，也就是常见的玻璃棉吸音板。由于玻璃纤维的黏性和热导性，当声波进入材料孔隙时，孔隙中玻璃纤维和空气在声波的带动下产生共振，振动又受到材料本身黏性阻力和弹性阻力的影响，声能转化为热能，逐渐散失。根据其吸音原理，玻璃纤维吸声板对中高频率的噪声具有较好的吸音效果，吸声系数一般在0.35以上，个别情况下甚至可以达到0.6～0.7。同时玻璃纤维吸声板具有不易燃、可任意裁剪、形态稳定、价格便宜等特点。

隔声材料是一类具有致密微观结构的复合材料，当声波以某一频率到达隔声材料时，依赖于隔音材料密实的结构，透过材料的声能会产生衰减，不同材料的透声系数决定了其隔音量。由于隔音材料的这种隔音特性，对于低频噪声有较好的隔绝效果。本次试验采用的隔声材料为市面上常见的隔音毡材料，隔音毡是用橡胶、细铁粉、EVA环保塑料等材料制成的有一定韧性的高分子卷材，价格低廉，易于裁剪，实际使用中有较好的隔音效果。

两种材料在降噪原理上的互补性，使他们可以结合使用，以达到最佳的降噪效果。本次试验使用的隔音结构如图1。

图1 试验用隔音结构

3.2.2.2 隔音罩改造 对离心风机隔音罩进行改造，用橡胶、软塑料等柔性材料隔在固定隔声罩和离心风机的连接处，防止将机器的振动传递给罩体，产生辐射效应，降低隔音效果。风机与基座间也需要减振措施。

隔声罩在设计时应与离心机本体形状相似，一方面可以降低隔声罩的体积和成本，另一方面可以降低噪声的辐射面积。罩体要和风机留有一定的距离，方便设备的检修检测、通风排气等工作。罩壁不要设计为方形平行形状，这种形状的隔音罩内易产生在同一直线上振幅相同的声波段，它们沿相反方向传播就会叠加形成驻波，使隔音量出现低谷。隔音罩罩壁选用2 mm～3 mm钢板或铝板，罩壁内粘贴80 mm～100 mm厚的玻璃纤维吸声板，罩壁表面粘贴2 mm厚隔音毡。

3.2.3 结果分析 隔音罩改良后，选取储存同一个品种的粮仓进行通风试验，在风机出风口测量风机的声功率，测得的声功率见表1。

表1 隔音罩改良后风机出风口声功率测量值[单位：dB(A)]

由表1可以看出，使用隔音加吸音材料改造后的离心风机隔音罩，离心风机的噪声降到85 dB(A)以下，较改造前有了明显降低，达到了预期效果。

4 结论

综合以上分析，对于“城中库”主要的噪声来源——离心风机的噪声危害，必须结合噪声产生的根源与机制，对症下药，采取相对应的、实用的措施来控制其强度。对于由风机机构和电动机产生的机械噪音，可以通过加强风机的规范使用和后期的科学保养来减少引发噪音的因素，达到降低噪声的目的；对于占比较大的气动噪声，在现行条件下，粮库可以通过改造隔音罩，增加隔音层和吸音层，提高隔音罩的隔音能力来降低噪声危害。对噪音要求比较高的粮库可以采用隔音-吸音-隔音“三明治”式的隔音结构来最大限度地降低噪声，实现生产经营与环境保护的有机统一。