煤礦主通風機噪聲控制技術研究及應用

王興樂

（大同煤礦集團同發東周窯煤業有限公司， 山西 大同 037100）

引言

噪聲污染對人們的日常生活和工作影響巨大，世界衛生組織將噪聲污染評價為僅次于大氣污染和水體污染的第三大污染類型。煤礦主通風機功率大，日常運轉過程中產生強烈的噪聲污染，其噪音分貝值往往達到110 dB（A）以上，且由于煤礦的特殊工作需求，主通風機必須24 h不間斷運轉，長期嚴重的噪聲污染對煤礦的日常工作生活及附近作業職工的身心健康產生巨大影響[1-2]。因此，對煤礦主通風機噪聲污染進行治理和控制是創造和諧礦區環境及保障職工身心健康的必行舉措，具有極為重要的現實意義。

1 主通風機噪聲污染分析

通風機的噪聲按照來源主要可分為機械噪聲、電磁噪聲以及空氣動力性噪聲。其中，機械噪聲主要是由于通風機各部機械元件之間的摩擦、振動而產生的，其特點是頻率低、峰值高，應加強各機械部件連接的日常調配及維護，一般可通過傳播過程進行控制。電磁噪聲主要是由于電動機運轉而產生的，其特點是低頻、蜂鳴等，噪聲分貝值雖不高，但對人感官影響強烈。空氣動力性噪聲，簡稱氣動噪聲，是通風機噪聲污染的主要來源[3]。

氣動噪聲是由于高速流動空氣與其他動態或靜態物體摩擦或撞擊而產生的，主要特性是噪聲頻率連續、寬頻、沒有明顯峰值并呈現持續高分貝的噪聲污染。根據氣動噪聲形成原因的不同，又可將其分為旋轉噪聲和渦流噪聲。空氣流量較大時，主要產生旋轉噪聲，空氣流量較小時，主要產生渦流噪聲，因此若要減少噪聲污染，應使旋轉噪聲及渦流噪聲達到合理比例，即空氣流量應介于兩者之間[3-4]。

1）旋轉噪聲。通風機葉輪旋轉時與空氣周期性地撞擊及摩擦，引起空氣壓力周期性脈動及傳遞。噪聲值及脈動周期與葉輪葉片形狀及尺寸相關，其噪聲頻率值與葉輪轉速及葉片數量相關，即：

式中：n為通風機葉輪轉數，r/min；m為通風機葉片數量；i為等諧波序號。

2）渦流噪聲。渦流噪聲的形成則比較復雜，通風機葉輪旋轉帶動空氣高速旋轉后，氣體的高速旋轉呈現分圈層現象，外圈空氣分離后產生渦流，并高速旋轉，從而形成渦流噪聲，其運動形式無明顯規律，噪聲表現程度也隨時變化，頻率范圍較寬，表示為：

式中：v為葉片與空氣間的相對速度，m/s；D為氣體入口寬度，m。

2 主通風機噪聲控制基本方法

對煤礦主通風機的噪聲控制主要可通過兩種途徑實現，一是對噪聲產生源頭進行控制，二是在噪聲傳播過程中進行控制。

噪聲源頭的控制是對噪聲進行根本控制的主要途徑。一是使用新型材料或工藝提高風機葉片表面的光滑度，或在通風機葉片上進行打孔，以此來減小葉片與空氣間的摩擦阻力，同時可減小其轉動時產生的渦流噪音。二是加強機械制造工藝及技術，減小通風機葉片與外殼體之間的空隙，從而減小空氣流動的通道，有助于噪音降低。三是提高配件加工及裝配的精度，增大旋轉部件的同心度，從而減小其轉動時產生的振動及噪音。

噪聲傳播過程的控制是煤礦企業對通風機噪聲進行控制的主要途徑，其具體控制方法多種多樣。一是在風機出風口（管）、進風口（管）安裝消聲設備，可有效對噪聲傳播進行控制。二是設置隔音措施。風機外殼體輻射出的噪音可通過設置隔音棚、隔音室等進行處理，并在其內襯安裝各類吸聲材料，可有效控制輻射噪音。三是隔振措施。振動噪音同樣是噪音污染的重要來源，因此風機殼體等構件的材料宜選用高密度材料，增加自重、減小振動，同時可在振動較強的區域設置減振器等。四是包裹措施。對傳播噪音較大的管路等使用軟性隔音材料進行包裹，可有效減小噪音污染[5]。

3 通風機噪聲控制實踐

礦井主通風機采用FBCDZ-6-980型防爆軸流式通風機，其通風效率高、運行穩定性好，可應用于礦井長期連續運行的工作條件，但同樣存在煤礦通風機噪音污染較大的問題，煤礦對其噪音污染控制采取了多種處理途徑。一是對通風機房進行專門的隔音改造，提高墻體厚度及封閉程度，同時換裝高性能隔音門窗，有效阻斷了噪音的向外擴散途徑。二是在機房內墻、房頂及地板上加裝一層隔音材料，如穿孔吸聲板材，這種新型板材可通過自身的孔隙對噪音起到摩擦和遲滯作用，進而可將噪音轉化為熱能并進行釋放，可有效過濾掉50%以上的噪音。三是在機房內壁上在輔裝一層約5 mm厚度的阻尼板，從而弱化聲波的共振現象。四是對通風機的進出風口安裝消音器，并對部分噪聲管路進行覆蓋包裹，控制噪聲源，減輕噪音污染。通過以上多種減噪、降噪措施的應用，煤礦主通風機的噪聲污染得到了有效控制，并受到了良好的實踐應用效果。

4 結語

煤礦主通風機噪音污染較大，控制起來也存在諸多困難，且目前的技術條件還無法對其進行完全意義上的控制。因此，應加強對噪音形成及傳播過程的研究，從通風機的設計、生產、裝配、安裝、應用等各個環節進行合理控制，將通風機運行時產生的噪聲污染控制在規定合理范圍內。

[1] 彭佑多，羅善明，郭迎福，等.環境友好型礦山機械內涵及其研究現狀[J].煤炭學報，2009，34（4）：560-571.

[2] 刁文慶.低噪音對旋式軸流局部通風機的實驗研究[D].重慶：重慶大學，2002.

[3] 王明奎.煤礦用主通風機的振動特性研究[D].太原：太原理工大學，2009.

[4] 張瑜盟.煤礦軸流式通風機噪聲治理的探討[J].機械管理開發，2017，32（2）：186-187.

[5] 韓進，王啟立.煤礦通風機噪聲分析與降噪治理[J].煤炭技術，2016，35（5）：265-267.