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大米加工业常用离心风机噪声产生与控制
发布时间：2012-12-29 16:13 来源：未知
大米加工业常用离心风机是通风与除尘装置关键设备，如平面清理筛、去石机等利用离心风机清除稻谷中杂质；碾米机、抛光机利用离心风机冷却米粒，降低米温，输送和收集糠粉；白米分级机利用离心风机冷却米粒，降低米温，去除冷凝水份，收集糠粉。总之，大米加工业利用离心风机通过旋风除尘器及布袋除尘器（又称布筒除尘器）等对生产车间进行除尘处理，确保生产车间清洁明亮及文明生产。但噪声是大米加工业常用离心风机致命缺陷，所以积极研究和探讨大米加工业常用离心风机噪声产生原因、危害性及其控制途径，对保护操作工人身心健康及提高企业经济效益等具有重要意义。
1、噪声产生原因
大米加工业常用离心风机所产生噪声通常可区分为机械噪声、电机噪声及空气动力噪声。
2.1机械噪声
大米加工业常用离心风机的叶轮通常是直接安装在电机轴上或通过联轴器、风机轴或通过皮带轮、风机轴及传动带与电机轴联接起来，并随电机轴一起高速旋转。虽离心风机设计制造满足强度和刚度要求，且风机出厂时，风机轴、风机叶轮、联轴器及皮带轮等旋转零部件都已经严格静平衡和动平衡较正合格后才组装成机。但由于大米加工生产企业常用离心风机因转速高，生产环境恶劣，糠粉等粉尘飞扬等原因，（糠粉等粉尘颗粒主要成分是二氧化硅，其硬度特别高。）使离心风机工作时，风机叶轮等旋转零部件极易磨损而产生机械噪声。表现在如下几个方面：
(1)风机叶轮不均匀磨损，并在风机风压作用下，导致风机叶轮产生变形，结果风机工作时，因风机叶轮不平衡产生机械噪声。
(2)风机轴承磨损，造成轴承滚动体与其接触工作表面形成较大间隙而产生机械噪声；严重时，轴承的内、外圈与风机轴、轴承座也会形成较大间隙而产生机械噪声。
(3)有些风机通常采用多根传动带同时工作，若传动带长度尺寸相差较大，风机工作时，由于传动带张紧不一，结果就产生机械噪声。
(4)因风机安装不规范或工作零部件联接螺栓等松动造成机械噪声。
(5)因风机高速旋转，导致风机某一零部件产生共振而造成机械噪声。
2.2电机噪声
电机是大米加工业常用离心风机重要组成部分。事实上，电机噪声种类繁多，通常主要表现在以下几个方面：
(1)因电机轴承精度较差而产生机械噪声。
(2)因电机内部径向交变电磁力激发而产生电磁噪声。
(3)因换向器整流子碳刷摩擦导电环和整流子本身产生机械噪声。
(4)因某些零部件振动使其固有频率与激振力频率相近而产生共振，从而形成噪声。
(5)因电机转子不平衡或（和）电磁力轴向分量产生轴向窜动而造成噪声。
(6)因电机冷却风扇形状尺寸等参数不太合理而产生空气动力噪声。
2.3空气动力噪声
大米加工业常用离心风机所产生空气动力噪声通常可分为旋转噪声、涡流噪声和撞击噪声。
2.3.1旋转噪声
旋转噪声又叫叶片噪声，它是由高速旋转风机叶轮叶片对气体产生周期性压力而造成气体压力和速度脉动变化所产生噪声。当风机叶轮叶片绕风机轴旋转时，叶片相对于气流运动，在高速旋转叶片气体通道出口处，沿圆周方向气体压力与气流速度将产生很大变化。特别是旋转叶片掠过气体通道面积较小蜗舌（叶轮叶片与蜗壳之间径向距离为最小处）处时，就会形成周期性气体压力脉动和速度脉动而造成噪声。此外，风机叶轮叶片在自由空间旋转时，与其邻近某固定位置气体将受到叶片及其压力场激振力作用，造成气体压力起伏变化；由于风机高速旋转时，叶轮叶片频繁逐个通过该位置，相应产生气体压力脉动，并向周围辐射而形成噪声。
2.3.2涡流噪声
涡流噪声又称涡旋噪声，一方面，气流由进风口、轴盘及前盘进入离心风机内部时，由于气体流道急剧变化，气体将产生剧烈压缩或膨胀而形成涡流噪声；另一方面，气流在通过风机叶轮叶片通道时，由于气体边界层脱流也会形成涡流噪声。具体说，风机叶轮叶片相对于气流运动时，气流将受到叶片阻挡而形成绕流运动，那么沿叶片表面的气流流线将在叶片背面处脱离，并在叶片背面处产生一个无气体流动相对静止状态气体聚积区。由于此气体聚积区与气流边界层并不稳定，气流将通过粘滞力等产生卷吸作用，带动此气体聚积区内的相对静止状态气体运动，并在叶片背面处形成涡旋源，涡旋源逐渐发展壮大并最终成为涡流，当涡流范围扩大到一定程度时，涡旋源将从叶片背面处脱离并随气流向下游流动。当涡旋源刚一脱离时，叶片背面处又会形成新的涡旋源，并重复上述相似过程。
由此可见，涡旋源在风机叶轮叶片背面处不断形成、发展壮大及脱离并产生许多顺流而下涡流。由于涡流中心部位与边缘处压力并不相同，因此在涡旋源从叶片背面脱离过程中，涡流将解体分裂，导致气体产生扰动，风机叶轮叶片将频繁受到此交变气体扰动作用力。根据作用力与反作用力原理可知，叶片将频繁向气体施加周期性反作用力，造成气体产生周期性压缩与膨胀，并向周围辐射声波，即产生涡流澡声。
2.3.3撞击噪声
大米加工业常用离心风机所产生撞击噪声是由气流进入和离开离心风机叶轮叶片时，产生冲击噪声及气流流经蜗壳蜗舌时所产生哨声噪声等组成。
3、噪声危害性
通常大米加工业常用离心风机所产生噪声会通过不同途径和不同方式污染人们生活和工作环境，并严重危害人们身心健康。主要表现在以下几个方面：
(1)噪声影响人们心理情绪并诱发多种疾病。若长年累月生活在噪声环境中，极易厌烦、脾气暴躁等，天长日久，还会损伤听觉功能，导致听力下降，严重时甚至造成噪声性耳聋。同时临床表明，心脏病、高血压、肠胃病及癌症等疾病发展与恶化，都与噪声强度有着密切关系。此外，噪声还会造成头晕、头痛、精神疲倦、失眠多梦、记忆力减退及生育能力降低等多种疾病。
(2)噪声影响安全生产及降低工作效率。由于噪声干扰，人们极易疲劳，注意力分散，精力下降等，导致工作质量及工作效率下降。同时由于噪声掩蔽效应，人们不易觉察发生事故预兆与各种告警信号存在，极易造成设备损害及人身伤亡事故发生，严重危害安全生产。
4、噪声控制途径
大米加工业常用离心风机所产生噪声，通常是通过进风管道、进风口、机壳、排风管道、排风口及风机基础等向空间进行传播，根据人们对噪声承受能力，距离大米加工生产厂区最近住宅区，白天要求噪声不能超过50～60分贝(A)，晚上要求噪声不能超过40～45分贝(A)。事实上，在距离大米加工业离心风机周围1N1.5米范围内测得噪声通常达90～l00分贝(A)，有时甚至高达105分贝(A)。因此，必须对离心风机噪声进行有效控制和治理，其控制途径大致如下：
4.1控制机械噪声途径
(1)风机叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件须进行严格静平衡和动平衡校正合格后，才能组装成机准予出厂。
(2)定期检查风机各零部件联接螺栓及地脚螺栓等是否松动，轴承是否异常磨损及润滑不良，传动带是否张紧等。若发现情况异常时，应立即停车排除，绝不能带“病”工作。
(3)安装时，风机与钢筋混凝土基础之间应垫橡胶、软木板或毛毡板等软质材料，以便离心风机传递给钢筋混凝土基础振动得到最大限度减弱或消除，达到降低离心风机噪声目的。
(4)在风机进风口和排风口处安装一段橡胶软管，可将离心风机传递给风管振动在橡胶软管处得到最大限度减弱或消除，达到降低离心风机噪声目的。
4.2控制电机噪声途径
(1)电机冷却风扇叶片须进行严格静平衡和动平衡校正合格后，才能组装成机准予出厂。同时还应合理选用电机冷却风扇叶片与导风圈之间间隙等，达到有效降低电机冷却风扇叶片旋转噪声等。
(2)合理选用电机冷却风扇叶片形状尺寸及风扇叶片直径尺寸等参数，达到有效降低电机冷却风扇涡流噪声等。
(3)若电机产生低频电磁噪声，表明电机定子有偏心，气隙不均匀，电机定子经修复或更换后就能消除电机产生的低频电磁噪声；若电机产生高频电磁噪声，表明电机转子有缺陷，电机转子经修复或更换后也能消除电机产生高频电磁噪声。
(4)应定期检查电机内部各零部件联接螺栓是否松动，电机轴承是否异常磨损及润滑不良等。若发现情况异常时，应立即停车排除，绝不能带“病”工作。
4.3控制空气动力噪声途径
(1)风机进风口及排风口处安装消声器。消声器是利用多孔吸声材料吸收声能，当声波通过衬贴多孔吸声材料进风口及排风口处时，声波将激发多孔吸声材料中无数小孔中空气分子产生剧烈运动，其中大部分声能用于克服摩擦阻力和粘滞阻力并转变成热能而消耗掉，从而达到降低离心风机所产生空气动力噪声目的。实践生产经验表明，在离心风机进风口及排风口处安装消声器，通常能降低进风口及排风口处产生空气动力噪声约20～30分贝。
(2)风机进风口处设置整流装置。离心风机叶轮叶片排风口尺寸通常大于前盘处进风口尺寸，所以气流在风机中流动时，将在进风口圆孤段部位处形成许多涡流，涡流将与风机蜗壳及进风口零部件产生多次频繁碰撞而形成空气动力噪声。若在风机进风口位于风机蜗壳内部外围处设计制作防止产生涡流整流装置，即增设整流圈及挡板，就能有效防止气流在风机进风口处形成涡流，从而降低离心风机所产生空气动力噪声。
(3)改善风机蜗壳结构形式。离心风机蜗壳作用是收集从风机叶轮流出高速气流，并将此高速气流引导至排风口，在这一过程中，高速气流将撞击风机蜗壳并产生空气动力噪声。通过优化和改善蜗壳生产工艺，并精密制作流线形对数螺线蜗卷曲线的风机蜗壳，能有效减少离心风机所产生空气动力噪声。
(4)改善风机叶轮气体流道。降低离心风机叶轮进风口处风速，可有效减少风机叶轮气体流道流速，达到降低离心风机所产生空气动力噪声目的。若风机叶轮叶片设计制作成后掠式扭曲叶片，即该风机叶轮叶片在排风口处适度向前倾斜，而在进风口处又适度向后倾斜，这样就可避免气体流道急剧变化时，阻止气体产生涡流，以减少离心风机所产生空气动力噪声。
4.4控制噪声其它途径
通常声音在穿过均匀致密的墙体材料时，声能将被减弱或消除，声能减弱得越多，那么隔音效果就越好。若用吸声材料制作一隔声罩或隔声间，将离心风机封闭在此小空间内，就能阻止其噪声向外界传播，从而减少离心风机所产生噪声。
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