地鐵車輛空調機組降噪試驗研究

2022-09-29 02:13:14齊玉文王森林孟勝軍金甜甜

鐵道車輛 2022年4期

齊玉文，王森林，孟勝軍，金甜甜

(1. 中車長春軌道客車股份有限公司，吉林長春 130062；2. 山東朗進科技股份有限公司，山東青島 266071)

近年來，隨著我國城市軌道交通行業的蓬勃發展，開通地鐵的城市逐年增多，車內噪聲作為影響乘客舒適性的重要指標，愈發受到人們的關注。研究能夠有效降低地鐵車輛空調機組噪聲的措施，對于降低地鐵車輛內部噪聲有著重要意義。

1 地鐵車輛空調機組噪聲源分析

根據聲學原理，空調機組的噪聲可分為兩大類，一類是氣體動力噪聲，另一類是機械振動噪聲。其中氣體動力噪聲是影響軌道車輛空調機組噪聲的主要影響因素。

地鐵車輛空調機組內部的通風機及冷凝風機是輸送空氣與換熱器進行強制換熱的旋轉部件。當通風機與冷凝風機工作時會產生強烈的氣體動力噪聲，氣體動力噪聲包括旋轉噪聲和渦流噪聲。當風機以一定轉速運轉時，空氣受到葉片及其壓力場的激勵而引起壓力波動變化，進而形成周期性的旋轉噪聲。當風機以一定轉速運轉時，在葉片表面會形成氣體渦流，渦流在葉片表面不斷形成，成長到一定程度便從葉片滑脫，形成渦流噪聲。

2 軌道車輛空調機組的降噪方法研究

有研究表明，對于離心風機而言，聲波在風機蝸殼內連續反射，形成一個混聲場，噪聲聲壓級較高。采用吸音蝸殼可吸收聲能，減少反射的聲能，使聲場的聲壓級降低[1]。

對于離心風機吸音蝸殼降噪的影響，國內外學者做了很多的研究工作，周志勇等[2]研究了在蝸殼的不同部位加裝吸音材料對后向式離心風機噪聲的影響，使改進后的風機A計權聲壓級(以下簡稱“A聲級”)降低5～7 dB。Bartenwerfer等[3]將蝸板外側吸音部分的外殼做成方形，里面填充吸音材料，對離心風機進行降噪試驗研究，使改進后的風機A聲級降低了9～12 dB[3]。對于軸流風機而言，吸音導流圈對于降低軸流風機噪聲的影響鮮有相關研究。

本文以吸音蝸殼、吸音導流圈為切入點，在某A型地鐵車輛空調機組上進行對比測試，研究其對于地鐵車輛空調機組的噪聲的影響。

3 軌道車輛空調機組的降噪試驗驗證

3.1 吸音蝸殼對于通風機噪聲的影響

地鐵車輛空調系統要求室內送風量較大，每節車廂送風量一般為8 000～10 000 m3/h，故軌道車輛空調系統一般選用性能較高的前向式離心風機作為通風機，以滿足車輛內部的通風要求。本文以選用的空調機組內部的前向式離心風機為研究對象，對4種組合方式的吸音蝸殼進行試驗驗證，研究每一種組合方式的降噪效果，以及對風機性能的影響。

3.1.1 通風機性能、結構參數

本文研究的通風機主要性能、結構參數見表1。

表1 通風機主要性能、結構參數

圖1為本試驗通風機的結構簡圖，風機的內層蝸殼為孔板，內層蝸殼與外層蝸殼之間填充吸音棉，形成吸音蝸殼。以此形成4種組合(表2)，其中組合1為單層蝸殼，無吸音層，作為對照組。

圖1 通風機結構簡圖

表2 通風機吸音蝸殼4種組合參數配置 mm

3.1.2 通風機性能及噪聲測試

試驗裝置和測試系統按照國家標準GB/T 1236—2000《工業通風機用標準化風道進行性能試驗》和GB/T 2888—1991《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》的要求設計、制造、測試[5-6]。試驗結果詳見表3。

表3 通風機性能及噪聲對比測試結果

通過表3可以看出，增加內層蝸殼孔板后，使得通風機的風量及風壓稍有降低，風量影響約為0.5%，風壓影響約為0.5%，此影響基本可以忽略。當內層蝸殼孔板孔徑為5 mm，孔距10 mm時，內層粘貼吸音棉對于降噪有較為明顯的效果，其中又以內部粘貼40 mm吸音棉降噪效果最為明顯，噪聲降低1.5 dB；而當加大內層蝸殼孔板的開孔孔徑和孔距時，通風機噪聲有所升高，出現此類情況的原因可能為開孔率加大時，風機內部形成小型渦流，促使噪聲增加。