球磨机是热电厂燃煤锅炉的必备设备，在球磨机运转过程中，发出强烈的噪声。多台球磨机同时运转时的车间内声级可超过110dB( A)，已接近人体所能承受的最高限值，岗位工人深受其害。中国铝业中州分公司热电厂锅炉车间老系统目前有6台尺寸为(b2500×3900侧联式球磨机，经测定6台球磨机同时运转时，其治理前单台球磨机噪声数据分布如图1所示。
国家卫生部颁发的《工业企业职工听力保护规范》规定，对高噪声暴露岗位的厂房设备应采取工程治理措施。为此，必须对球磨机的噪声进行控制，使球磨机岗位作业工人的噪声暴露降低到噪声作业分级标准即0级安全作业标准。
1、球磨机噪声源分析
球磨机又叫筒磨机，主要由大罐筒、大小齿轮、轴承、传动装置和电动机等几部分组成。当球磨机运行时，壳体转动，原煤与钢球混合，在离心力和筒体衬瓦工作时产生的摩擦力作用下被带到一定的高度，在重力的作用下做有初速度的自由落体运动，落下的钢球冲击其下部的原煤，把原煤击碎，因此球磨机噪声是主要由钢球、物料和衬板之间互相撞击与研磨而产生的，这种噪声属于机械性噪声，由罐体的表面向外辐射，也是主要的噪声源；二是齿轮传动部分产生的机械齿合噪声；三是电机产生的电机噪声和排风噪声。
由大罐筒所产生的噪声是典型的宽带噪声，其主要成分分布在500、1k、2k和4 kHz 4个倍频带，属于中高频噪声。在低频段，噪声的倍频带声压级较低。同一种型号的球磨机，当被粉碎的物料有差异或进料的多少不等时，运转时所产生的噪声也有较大差别，因此，球磨机噪声的高低有时会有变化。多次测量分析表明，多台球磨机同时运转时距大罐筒表面Im处的声级波动范围为108～112 dB(A)，噪声的大小主要由罐筒辐射的噪声所决定。大小齿轮、轴承、传动装置和电动机等辅助设备发出的噪声显著低于由罐筒所辐射的噪声，在电动机处测得的声级为95 dB(A)左右，其测量值还受到罐筒噪声的影响，实际上电动机单独运转时的噪声可比由罐筒发出的噪声低15 dB(A)以上。这些装置的噪声与动平衡、润滑等设备保养维护状况密切相关，在正常情况下不会成为主要噪声源。
2、噪声控制设计
球磨机噪声控制方法主要有以下几种：
(1)采用隔声罩控制法，将球磨机罩于钢结构拼装的隔声罩内，大修球磨机时，将隔声罩拆除，大修结束后再拼装起来；
(2)采用耐热衬瓦控制法，将球磨机简体内的锰钢衬瓦更换为一定弹性的耐热衬瓦，降低球磨机冲击性噪声；
(3)采用封闭隔声室法，将球磨机置于土建结构隔声室内，减少球磨机噪声外泄；
(4)采用简易简体包扎法，在球磨机筒体外包扎一些吸声保温材料，降低筒体辐射的噪声。
这几种方法各有利弊，改换衬板方案和包裹隔声套方案会加大设备维修的工作量，岗位工人不愿接受，而且降噪量也偏低。经和有关人员多次商讨，决定采取隔声罩的方法来降低球磨机噪声。
从隔声罩对高噪声设备的隔离范围来区分，有全机隔声罩和局部式隔声罩2种方式。经认真分析研究，我们认为在本现场采用局部式隔声罩的方式比较适宜。首先，罐筒噪声比其他部位噪声高得多，在15 dB( A)以上，解决了这个主要声源就会达到事半功倍的效果。其次，工人每班到磨机旁巡检的总时间在th以内，据此，设备旁声级应不超过94 dB(A)，采取局部罩可以达到这个目标。根据设备各部件的位置分布，我们采取的局部式隔声罩的方案是将罐筒和与其紧密相联的大齿轮置于罩内，两端的轴承及轴承座、小齿轮、传动装置和电动机等都置于罩外。这种形式的隔声罩可以达到我们的隔声目标。
3、局部式隔声罩结构
3.1设计要求
在准确测定球磨机的噪声强度和频谱基础上，对照各种材料的隔声吸声指数，选择最合适的隔声吸声材料，建成方形局部式隔声罩来全面隔声，其具体措施如下：
(1)把球磨机（除电机及其传动装置以外）等均含在方形隔声罩中，形成全面隔声效果；
(2)方形隔声罩中球磨机的发热问题采用自然
通风的方式来解决，具体为在隔声罩的正上方安装一个消声器，消声器的尺寸为1800×1400 x1000，该消声器采取嵌入安装方式，起自然通风和排尘作用；
(3)方形隔声罩中靠落球方设置隔声门(1800×1000)和隔声罩观测窗(500×500)，以利于球磨机运转时的维护；
(4)方形隔声罩采用可拆装式安装，同时达到隔声效果好，不影响正常工作，方便检修、投资少，降低噪声强度15～18dB(A)以上。
整个罩的结构为组装式，即先围绕球磨机架设槽钢骨架，然后把做成的一片片的罩壁板逐次组装于骨架上。上部的罩板为瓦形，组装方式全部为螺栓联接固定，以便在设备大修时可方便地拆卸隔声罩。隔声罩壁板的构成由外到内依次为：2 mm厚钢板、3 ~4 mm厚阻尼层、100～120 mm厚不同比重的超细玻璃棉、玻璃丝布和0.5 mm厚、穿孔率达25%～30%的波浪型穿孔板。主体部位罩板的总厚度为120～140 mm。在罩的两端由于罐筒端头与轴承座之间的间隙不足100 mm，罩板又不允许与转动的罐体间有接触，故此处的罩板厚为50 mm。靠近转轴的部位由于操作要求经常拆卸罩板，所以这部分罩板是50～60 mm厚光板，带把手，可随时卸下来。为便于作业人员操作，在隔声罩体上配备了隔声门和隔声窗。除通过隔声窗采光外，罩内还要配备照明设施。既然是局部式隔声罩，就有部分设备在罩外，这就存在一个罩体与原设备间的结合问题。问题是罩体与转动部位的结合较难处理，球磨机的转动轴要穿过隔声罩的端板，此处须留一圈缝隙。缝隙既不能太大，以避免漏声影响隔声效果；但也不可太小，以免罩板与转轴间接触磨擦。同时隔声罩内虽没有典型的散热源，但罐筒内长期的碰撞磨擦也会产生一定的热量，也需要通风散热。为此在罩顶部安装一个排风消声器，采取自然通风散热方式。
3.2 隔声罩材料的选择与使用
设计球磨机隔声罩隔声面板的总厚度为120 mm，采用波浪型穿孔板、隔声板、吸声材料、隔声网、玻璃丝布、阻尼漆和油漆等材料分7层复合而成（图2）。
3.3结构设计
采用球磨机局部式隔声罩隔声法，是把球磨机两轴承内侧构筑一个局部式隔声罩，把球磨机在长度方向进行密闭，球磨机电机及其传动装置的噪声不再治理范围内，这样既有利于对球磨机进行噪声治理，又不影响球磨机电机及其传动装置的运行和维护。球磨机局部式隔声罩的下部为长方体形状，上部为一卧倒的半圆柱形，但在大齿轮一端显著大出一大圈，外观形状如图3所示。
4、球磨机噪声治理效果
利用该处理方案，在热电厂6台球磨机采用局部式隔声罩治理噪声后，其降噪效果十分显著，经测定，在这6台球磨机都不运转时，球磨机周围l m处背景噪声平均值为85 dB(A)。
在这6台球磨机同时运转时，球磨机其周围Im处噪声数据分布如图4所示。
从图4可以看出，采用设计的局部式隔声罩降噪方案后，球磨机单机开启时周围Im区域的噪声平均为91.5 dB (A)，达到了设计要求(≤93 dB(A》。根据背景噪声与噪声源的叠加关系，经计算，扣除该背景噪声对噪声源的影响，最后得出局部式隔声罩降噪方案后，球磨机单机开启后周围1m处噪声的数据平均值为90.1 dB(A)，低于设计要求(≤93 dB(A))。
该降噪措施效果好，此方案将大大改善锅炉车间的作业环境，提高工作人员的工作效率，有效地保障工作人员的身心健康，也有利用维护锅炉车间的设备运行和消除存在的微细安全隐患。
5、结束语
在中国铝业公司中州分公司热电厂设计安装了上述结构的球磨机局部式隔声罩，达到了预期目的和效果。用噪声作业分级标准来衡量，经对照噪声治理前为Ⅲ级标准，即噪声对作业人员有重度危害；治理后达到0级标准即安全作业标准，噪声已不会对工人造成危害。局部式隔声罩的缺点是隔声量一般比全机罩小，在本例中的原因是：(1)电动机等相对次要的声源甩在了罩外，这样采取隔声措施后的声级在很大程度上取决于电机噪声的大小，故总体降噪幅度受到限制。(2)罐筒的转动轴要穿过隔声罩体，这样，隔声罩板与运动部件之间必须留一定缝隙，不可避免存在漏声现象，也影响了隔声效果。鉴于以上分析，在机组噪声更高或对降噪量要求更严的现场，譬如说机房靠近厂界，形成了对厂外严重的噪声污染，就需要采取全机隔声罩的方式。实际应用中具体应当采用何种隔声罩，要综合必要性和可行性等各方面的因素进行考虑，权衡利弊，作到既能有效地隔绝噪声、达到国家有关标准的规定；又合理可行，尽量减小操作和维修人员的工作量和保证机组的正常运转。
