煙廠離心風機隔聲罩的設計與研究

馬杰圣+李珊+李明+路文龍

摘要： 針對煙廠普遍存在噪聲污染相對嚴重的問題，對云南某煙廠離心風機的噪聲源進行識別，并對噪聲進行相關的測量、分析與研究，提出一種采用隔聲罩方法來阻斷噪聲傳播的降噪措施。通過噪聲治理，噪聲符合了國家的標準和企業(yè)的降噪要求，驗證了隔聲罩設計的科學性與合理性。

Abstract： Aiming at the problem that the noise pollution is relatively serious in the cigarette factory， the noise source of a centrifugal fan in a cigarette factory in Yunnan Province is identified， and the noise is measured， analyzed and studied. The noise reduction measures are proposed to block the noise. Through the noise control， the noise conforms to the national standard and the noise reduction request of enterprise， which has verified the science and the rationality of the acoustic shield design.

關鍵詞： 煙廠；噪聲治理；隔聲罩

Key words： cigarette factory；noise control；acoustic shield

中圖分類號：TU112.59+5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）33-0096-03

0 引言

工業(yè)的日益發(fā)展給社會帶來了日新月異的變化，同時也存在著諸多弊端。其中，噪聲污染已儼然成為一個亟待解決的問題。某煙廠在對制絲車間里面煙塵和異味進行通風處理的時候，由于樓頂離心風機運轉產(chǎn)生了較強的噪聲，嚴重地影響了周圍居民和職工的生活。

針對離心風機所產(chǎn)生的噪聲，國內外所采取的措施為隔聲降噪。降噪的過程通常為：測試風機噪聲，進行信號處理以及鑒別噪聲源，然后根據(jù)噪聲源的頻譜特性選擇相應系數(shù)的吸聲材料[1]，合理確定消聲量，最后從噪聲源、風機的大小、消聲量和風機周圍的環(huán)境等因素確定所設計的隔聲罩結構。通常，隔聲結構有分隔墻、隔聲罩、消聲器和聲屏障四種結構形式[2]。隔聲罩一般用薄金屬板制作，在內表面敷設吸聲材料，還可在內、外表面涂覆阻尼層，以遏制振動。封閉型隔聲罩一般有25～30dB（A）的插入損失，若噪聲頻率為高頻時效果更好，局部隔聲罩的插入損失一般在20dB（A）以下[3]。在吸聲材料方面，我國著名聲學專家馬大猷教授，經(jīng)過多年試驗研究，提出了新型微穿孔板吸聲結構，由于板薄、孔徑小、聲阻比穿孔板大得多，因而吸聲系數(shù)和頻帶方面部比穿孔板要好[4]。在工程實踐方面，闕銀昌[5]對PASSIM 12K卷接機主吸風機柜做過減振降噪研究；李鵬飛[6]對SSR型羅茨風機振動噪聲做過綜合治理研究；王東[7]對除塵系統(tǒng)降噪設計與數(shù)值計算做過研究，這些實例為本文提供了很好的依據(jù)。

針對煙廠噪聲問題，本文對離心風機所產(chǎn)生的噪聲進行治理。

1 噪聲測試分析

該廠房車間樓頂上有十幾個離心風機組成的風機組，選擇產(chǎn)生較大噪聲的4號風機作為測試對象，測點布局如圖1所示。

用愛華AW6291型便捷式聲級計在測點位置所測量出的數(shù)據(jù)結果如表1所示。

離心風機運行時噪聲頻譜圖如圖2所示。

通過對表1數(shù)據(jù)和圖2噪聲頻譜進行分析，結果表明：噪聲測試點的噪聲A計權聲壓數(shù)值超過GBJ87-85《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》中新建、改建或擴建企業(yè)8小時工作噪音限值85dBA。離心風機的噪聲能量主要集中在1000Hz以下的中低頻段。對離心風機噪聲源進行分析，結合機械設備運轉和噪聲傳播的特性[8]，可以推斷出：以頻率161.13Hz和頻率596.19Hz為中心的頻帶噪聲主要源于離心風機運轉時的氣流噪聲，以頻率1300Hz為中心的頻帶噪聲主要源于電動機噪聲。離心風機所產(chǎn)生的噪聲主要是以空氣動力性噪聲為主，其次是機械噪聲和電磁噪聲等[9]。

2 確定消聲量

在4號離心風機在進氣口右側45°方向1m處，測得A聲級和6個倍頻程聲壓級表如表2第一行所示。由于噪聲在傳播中不斷被衰減，衰減后在居民樓窗前1m處測得的聲壓級為表2中第二行所示。根據(jù)居民樓地點的噪聲標準，取NR50曲線[3]，得噪聲標準倍頻程聲壓級如表2第三行所示。第三行減去第二行的值為所需要的隔聲量。吸聲材料的吸聲系數(shù)α由查表得出[10]。

由表2第四行可知，消聲頻率為125～2000Hz，其消聲量在125Hz時為8dB以上、500Hz時為22dB以上、1000Hz時為10dB以上，2000Hz時為5dB以上，即可滿足居民地點對降噪的要求。

3 噪聲治理的研究與分析

3.1 方案擬定

噪聲治理的技術方法有：噪聲源控制、噪聲傳播途徑控制和個人防護控制[3]。基于噪聲的測試分析、噪聲治理的技術方法和離心風機周圍的環(huán)境因素，以及國內外對類似噪聲的治理與研究，采用具有較好的低中頻隔音特性的隔聲罩進行聲學治理，其方案擬定如圖3所示。

3.2 隔聲罩材料選擇

理想的聲學隔聲罩應具有“內吸外隔”復合聲學特性結構[4]。低中頻聲學隔聲罩板材可采用內層具有低頻吸聲材料的厚復合鋼板。其中微穿孔板具有較好的吸聲特性，且頻帶寬。但由于微穿孔板孔徑太小，容易被隔聲罩內的灰塵堵塞，所以選擇厚度為1.5mm，25%孔隙率的鍍鋅穿孔鋼板。在多孔吸聲材料的種類和性能當中，無機纖維棉具有密度小、耐熱、耐腐蝕、抗凍等優(yōu)點。經(jīng)過硅油處理的超細玻璃棉，還具有防火、防水、防濕的特點[4]。選擇密度為48%kg/m3，厚度為85mm的玻璃棉，因其密度和厚度較大時具有良好的吸聲特性。隔聲氈具有較好的隔聲效果，且隨著頻率的增大，隔聲效果顯著增加[4]。選擇厚度為2mm，面密度為3.8kg/m2的JX-P200隔聲氈。穿孔鋼板、超細玻璃棉和隔聲氈一起襯套在隔聲罩內部，其結構如圖4所示。endprint