直線振動篩噪聲控制研究

劉鐵祥

（長沙環境保護職業技術學院環境監測系，湖南 長沙410004）

劉楚彤

（環境保護部環境規劃研究院，北京100012）

隨著采煤作業高度機械化，掘取的原煤中矸石、灰分等雜質比重同時提升，需要對原煤進行洗選，除去雜質，提升煤質，并進行篩選分級，以適應不同市場需求。振動篩利用振動電機的水平、垂直和傾斜的振動，將能量直接傳遞給篩網，對水煤漿進行篩分，是煤礦篩選生產的關鍵設備。某選煤廠選用直線振動篩作為篩分設備，其結構示意圖如圖1所示［2］。由于篩機的振動，篩板作上下來回往復運動以及煤塊在篩板上碰撞和摩擦，對周圍環境造成了很大的噪聲污染。在本底噪聲為58d B（A）的條件下，對直線振動篩進行振動頻譜測試，發現設備噪聲主要為中低頻噪聲，總聲級為107d B（A），遠遠超過工業企業衛生標準限值（85d B（A）），因而必須對直線振動篩噪聲進行治理。為此，筆者對直線振動篩噪聲控制問題進行了研究。

圖1 直線振動篩結構示意圖

1 直線振動篩噪聲源分析

1）篩板噪聲 空載和荷載條件下都會產生篩板噪聲，空載時主要表現為振動噪聲，噪聲特性取決于自身質量及安裝方式。荷載時由于物料的阻尼作用，噪聲特性會有所變化。同時，載荷的多少會改變參振的質量，從而使噪聲輻射更為復雜。此外，原煤在篩面上滾動彈跳，摩擦與撞擊會進一步產生噪聲。

2）側板噪聲 側板由一定厚度的鋼板制成，其在振動篩激振頻率下大幅振動，同時在應力作用下做高頻振動，如果側板的固有頻率與偏心軸產生的轉頻及諧頻接近時會產生共振現象，從而產生很強的噪聲［2］。

3）激振器噪聲 對激振器軸承與基座進行振動頻譜測試，結果顯示，在440.27 Hz處凸現峰值，而近場噪聲與遠場噪聲在該處也有類似峰值，且軸承與基座振動信號與遠、近場噪聲信號相干系數分別為0.967和0.956，說明軸承與基座振動導致激振器噪聲的產生。此外，當激振器偏心塊旋轉時產生慣性離心力，激勵軸承自身振動，同時以激勵形式傳遞至篩板、側板和隔振彈簧，當激勵頻率與上述部件的某階固有頻率一致或接近時會產生共振，從而加劇噪聲輻射。

4）隔振彈簧噪聲 隔振彈簧是聯結激振器與篩體的重要構件，又稱主振彈簧。目前，隔振彈簧一般采用采用金屬螺旋彈簧。隔振彈簧產生噪聲輻射分為以下2種情況，一種是彈簧局部振動產生噪聲，尤其是周圍部件（如激振器）存在不規則的策動，當策動頻率與彈簧固有頻率接近時會形成峰值噪聲，此時輻射噪聲特別顯著；另一種是隔振彈簧安裝不當，或彈簧強度與載荷不相適應，會出現跳躍與碰撞，從而產生噪聲。此外，隔振彈簧一般分為前后2個支撐組，每組由2個單個彈簧支撐，當直線振動篩工作時，這樣也容易產生噪聲［4］。

2 直線振動篩噪聲治理措施

1）改變篩板材質 目前選煤廠一般采用鋼質篩板，其噪聲大，耐磨性弱。由于聚氨酯或橡膠彈性模量小、沖擊噪聲低，可用聚氨酯篩板或橡膠篩板代替鋼質篩板，從而有效抑制篩板高頻振動，減少板件輻射噪聲，最終起到緩沖降噪的作用。此外，應經常對篩板進行常規檢查，及時緊固振動篩的所有部件（尤其是需要經常更換的篩板），避免由于個別部件松動而產生額外振動。

2）改進側板結構 為了減少側板噪聲，可以采用柔性輻板齒輪代替鋼齒輪。由于柔性齒輪的齒圈和輪轂合為一體，可利用橡膠彈性體傳遞扭矩，進而吸收齒輪嚙入、嚙出造成的振動，最終達到減少噪聲的目的［5］。

3）改進激振器結構 為減少激振器噪聲，在激振器軸承與基座之間安裝隔振環，將原來的鋼性聯接轉化為彈性聯接，可以降低軸承及機體的振動，隔斷高頻激振力的傳輸，從而具有自身減振作用，這樣可在根本上抑制激振器噪聲的產生。

4）改進隔振彈簧 首先，可以用橡膠彈簧代替振動篩上的金屬螺旋彈簧，因為橡膠是一種高分子彈性材料，其彈性模量低，可有效減少沖擊，降低振動能量，從而減少噪聲輻射。此外，添加一個水平板，使其與2個隔振彈簧相連，即將單彈簧支撐改為雙彈簧支撐，通過增加接觸面積，達到隔振和緩沖的目的，從而獲得降噪的效果。

5）改變振動篩篩網結構 將振動篩單層篩網結構改為上、下層篩網結構，同時改變振動篩的開孔率，即增加上層篩板開孔率，減小下層篩網開孔率，使物料流動加快，這樣可以減小振動篩的振動，從而降低噪聲。

6）調整振動篩的振幅和頻率 振動篩的振幅和頻率是否合適，決定物料能否有效篩分。當得不到足夠的加速度時，細粒徑煤漿容易黏結在篩網上，這樣會降低篩分效率，且提升噪聲輻射。現場試驗結果表明，當適當增加振動篩振幅（6 mm左右）時，篩分效率提高且噪聲輻射降低。同時，對振動篩進行振動頻譜測試，當工作頻率為16.16 Hz時，結構體各階頻率均不與之重合，且平穩工作時不會出現共振現象，這樣也能夠有效降低噪聲輻射。

3 結語

針對選煤廠直線振動篩工作時產生噪聲污染的問題，在具體分析噪聲源的基礎上，對直線振動篩的相應結構和材質提出了相應改進措施，取得了十分顯著的效果。現場測試表明，該選煤廠噪聲級由107d B（A）降為84d B（A），達到了工業企業衛生標準。

［1］王治國 .選煤廠典型噪聲源分析 ［J］.預防醫學論壇，2010（10）：970－972.

［2］王正浩 .振動篩噪聲的產生機理與抑制對策 ［J］.沈陽建筑工程學院學報，1997（1）：1－4.

［3］彭晨宇 .振動篩結構隨機動力學研究 ［J］.遼寧工程技術大學學報，2011（12）：15－17.

［4］傅金施 .樊舜堯 .選煤廠噪聲及綜合治理 ［J］.礦業快報，2001（10）：22－23.

［5］潘瓊 .選煤廠振動篩的改進對噪聲控制的作用 ［J］.環境與可持續發展，2010（4）：4－5.