礦用對旋式軸流風機降噪改造

張 磊

(山西晉煤集團 金鼎煤機礦業有限責任公司，山西 晉城 048000)

礦用對旋式軸流風機是煤礦生產系統中重要的設備之一，具有結構合理、效率高、送風距離遠的特點[1]，擔負著井下各采掘面以及各種硐室的通風工作。但是，其工作狀態下產生的噪聲等，嚴重危害著作業人員的身心健康。這種風機進、出風端噪聲的A聲級往往達到110 dB，甚至115 dB。本文在分析傳統風機機身結構的基礎上，通過對其結構改造達到了降噪目的，并取得了良好的效果。

1 改造前風機機身機構

對旋式軸流風機產生的噪聲主要包括進氣口和排氣口輻射的空氣動力噪聲、機殼輻射的機械性噪聲、基礎振動輻射的噪聲、電動機噪聲[2]。風機采用多段式殼體，由三節風筒構成，如圖1所示。風機出風端設有擴散器，每節風筒內殼采用微穿孔，內外殼中間填充玻璃絲棉砧板吸收噪音。

圖1 傳統三節風機

生產廠家經過結構改進，在原先三節風筒的基礎上，在進風端增加了一節風筒，風筒配有集流器和消聲裝置，如圖2所示。該結構風機經過結構優化，噪聲比傳統三節風機降低了10-15 dB，現階段被廣泛應用。

2 噪聲值測量以及聲源的判斷

現有對旋式軸流風機運行風向如圖3所示，通過兩級電機帶動風葉的旋轉，空氣從進風端吸入，按照如圖方向，沿軸線流動。根據GB/T 2888-91《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》中規定的測量方法，在進風端、出風端軸線1 m位置處以及兩節帶電機的風筒位置分別進行測量。為了確保試驗數據的可靠性，我們選取了5臺同型號風機，編號①～⑤，分別測量，其噪聲值如表1所示：

圖2 結構優化后的四節風機

圖3 四節風機空氣流向

表1 風機噪聲值 dB

根據實際測量值，可以判斷分析風機產生噪聲的位置主要在其進風端和出風端，空氣動力噪聲是其主要聲源，電機運行產生的機械噪聲相對較小。因此，降低空氣流動產生的噪聲是風機降噪的關鍵。

3 風機降噪改造

為了進一步降低空氣動力產生的噪聲，根據空氣動力噪聲原理，對風機進風端和出風端結構進行優化設計。風機的空氣動力噪聲可以分為旋轉噪聲和渦流噪聲。旋轉噪聲是風葉旋轉時周期性打擊空氣而引起的氣體壓力脈動噪聲，渦流噪聲是通過風葉旋轉時附著在葉片上的空氣不斷脫落成漩渦而產生的噪聲[3]。改造時，一方面將進風端吸氣方式，由軸向吸氣改為側向吸氣。另一方面，加長出風端風筒，延長擴散器的作用長度。改造后的進、出風端風筒分別如圖4、圖5所示，風機空氣流向如圖6所示。

圖4 改造后進風端風筒

圖5 改造后出風端風筒

圖6 改造后風機空氣流向

為了驗證改造效果，選用之前試驗的5臺風機，在相同的試驗條件下進行了噪聲值測量，結果如表2所示。

為了消除環境背景噪聲對試驗結果的影響，我們使用聲級計測量了風機未運轉時，試驗場地周圍的噪聲值。按照風機試驗時擺放位置，分別測量了進風口、出風口處的環境噪音，具體數值如表3所示：

表2 風機改造后噪聲值 dB

表3 環境噪音值 dB

綜合以上試驗數據可以看出，改造后風機進風端和出風端噪聲值降低了10～15 dB，進一步證明了風機噪聲的聲源為空氣動力噪聲，也驗證了通過改造風機進、出風端風筒結構來降噪的可行性與有效性。

4 結 語

1) 通過改造風機進氣端、出氣端風筒結構，改變了進氣方式，延長了擴散器作用長度，降低了風機空氣動力引起的噪聲，有效保護了作業人員的身心健康。

2) 為了降低噪聲，只需更換進、出氣兩端風筒，無需整機更換，降低了礦井生產成本。