泵与风机的消声与防振

泵与风机的消声与防振,9.1 噪声的基础知识,9.1.1 噪声的产生 1噪声的声源 (1) 空气动力噪声；(2) 机械噪声 ； (3) 电磁性噪声 2.噪声大小的度量 (1) 声强与声压 ；(2) 声强级与声压级 ； (3) 声功率与声功率级 3. 噪声的频谱特性,9.1.2 噪声的测量,噪声的主观评价 响度级 ：根据人耳的频率响应特性，以1000Hz的纯音作为基准声音，若某频率的纯音听起来与基准声音有同样的响度，则该频率纯音的响度级phon值就等于基准纯音的声压级dB值。也就是说，响度级是把声压级和频率综合起来评价声音大小的一个主观感觉量。,等响度曲线,1. 声压测量,(1) 声级（A） 噪声测量常用的仪器是声级计。它的工作原理是声信号通过传声器，把声压转换成电压信号，经放大后通过计数网络，在声级计和表头上显示出分贝（dB）值。 在声级计上设有A、B、C三种不同的计数网络，它们对不同频繁率的声音进行不同程度的滤波 。 A网络对高频敏感，对低频不敏感，这正好与有耳对噪声的频率响应特性相一致，因此常以A网络测得的声级来代表噪声的大小，称A声级，并记作dB（A）。,1. 声压测量,(2) 噪声评价曲线 A声级是单一的数值，是噪声的所有频率的综合反映，如果要较详细地评价各倍频程的噪声，就须采用噪声评价曲线，即NR曲线。 噪声评价曲线按噪声级由低到高的顺序进行编号，它的号数NR称为噪声评价数，且规定NR值等于中心频率为1000Hz的倍频程声压级的分贝整数。,噪声评价N（NR）曲线,(3) 声级计及其使用,声级计主要有传声器、放大器、计数网络、检波线路和指示电表、电源等部分组成。 根据测量精度和稳定性把声级计分为0、I、II、III四种类型。0类型声级计用作实验室参数标准。I类型声级计专供实验室使用外，还供在符合规定的声学环境或需严加控制的场合使用，II类型声级计适合于一般室外使用，III类型声级计主要用于室外噪声调查。 按习惯称0和I类型声级计为精密声级计，II和III型声级计为普通声级计。,(3) 声级计及其使用,选用某种声级计后，应首先熟悉它的特性和使用方法，可按声级计使用说明书的要求进行。否则将会产生不应出现的测量误差，甚至可能因为使用不当而损坏仪器。 1)声级计的校准 2)声级计的读数 3)声级计电表的读数 4)传声器的取向,9.2 泵与风机的消声,9.2.1 泵与风机的噪声来源 1.风机噪声的产生 风机的空气动力噪声主要由两部分组成： 即旋转噪声和涡流噪声 风机噪声按其产生部位和声级大小可以分为五种：出口噪声、进口噪声、电动机和机壳噪声及管道辐射噪声，如图所示。,图9-19 风机噪声源部位,2. 风机声功率的估算,某一风机的声功率级可按下式估算（与实测的误差在4dB内）： 式中L通风机的风量，m3/h； H通风机的风压（全压），Pa。如果已知风机功率N（kW）和风压H（Pa），则可用下式估算：,3.泵噪声的产生,泵是流体动力系统中主要噪声源之一，它不但直接辐射出一定量的声能，它所产生的压力波及结构振动能间接使一个装置发生大量空气噪声。如果一台泵的吸入口及排出口之间的流体压力变化很大或变化很快，就可能产生压力波。 当泵的压力腔中的压力低于出口处管道压力时，噪声最大。,9.2.2 泵与风机的消声途径,1.降低风机噪声的措施 1）在风机叶片尾端处使气流的压力，流向和流速有较大的变化。2）合理选择风机型式，尽可能选用低速后弯叶型的离心式风机，并使工作点接近风机最高效率点运行。3）电动机与风机的传动方式最好是直联，其次是用联轴器联接。必须间接传动时，应采用无缝的三角皮带。,降低风机噪声的措施,4）风道内的空气流速不宜过大，以减少由于气流波动产生的噪声。一般说来，主风道内空气流速不得超过8m/s；对消声要求严格的系统，主风道内流速不宜超过5m/s。5）风机的进出口应避免急转弯，如图9-22所示，并采用软性接头。通风机、电动机都应安装在隔振基础上。6）将声源控制在用隔声材料做成的围护结构中，防止设备运行产生的噪声传出，如设风机小室等。,降低风机噪声的措施,7）适当缩短机房与使用房间的距离，选用风机时，压头不要留太多的余量。系统很大时设置回风机，由送回风机分担。8）当通风系统一定时，即系统阻力常数也一定，此降低风机风量，阻力也降低，从而也降低风机线速度，使噪声随之降低。具体设计时可采取：把大风量系统分成几个小系统；在计算风量满足房间使用要求的允许范围内，适当增大送风温差；用变速皮带或变速电机减低转速等措施。,降低风机噪声的措施,9）系统管路设计尽可能使气流均匀流动，避免急剧转弯产生涡流引起再生噪声，尤其是主管道与进入使用房间支管连接处。如图9-23所示10）风道上的调节阀会增加噪声和阻力，宜尽量少设。,优先采用1：7斜度，在低于10m/s时，容许1：4斜度；2最小的A尺寸为1.5B，其中B为出风口的大边尺寸；3导风叶片应该扩展到整个弯头半径范围；4最小半径为15cm 图9-22 风机排出口位置,9.2.2 泵与风机的消声途径,2. 降低泵噪声的措施 对泵的降噪应根据不同种类、不同类型的泵采取相应的措施，主要是从减小流体的流动阻力、流体的压力脉动出发改善泵的结构，使其更趋合理；其次要采取有效的隔振消声的材料。,9.2.3 消声器原理与应用,吸声式消声器是采用吸声材料根据消声原理而制作的。 1.阻性消声器 用吸声材料的吸声作用来达到消声的目的。常用的吸声材料 常见的几种吸声式消声器 2抗性消声器 它是由管子和小室相连，利用管道截面积的变化，使沿管道传播的声波反射回声源方向而起到消声作用。,9.2.3 消声器原理与应用,3共振消声器 吸声材料吸收低频噪声的能力很低，靠增加吸声材料厚度来提高效果并不经济，因此可采用共振吸声原理的消声器。 4宽频程复合式消声器 5消声弯头 6消声静压箱,1-隔声层2-消声器,图9-24 通风机消声器安装位置,图9-25 材料吸声示意图,当声能入射到吸声材料上，一部分声能被反射，一部分声能透过吸声材料继续传播，其余部分进入吸声材料中的小孔，由于摩擦力和粘滞力的作用，这部分声能转化为热能被吸收。,常见的几种吸声式消声器管式消声器,按其断面形状不同，分为矩形和圆形两种。因为这种消声器仅在管壁内周贴上一层吸声材料，故又称“管衬”。 管式消声器结构简单，制作方便、阻力小。 但只适用于气流速度小于5m/s，横断面尺寸大于600mm300mm的较小风道。 对中、高频噪声有一定吸声效果，对低频较差。,图9-26 管式消声器,常见的几种吸声式消声器片式和格式消声器,对中、高频吸声性能较好；阻力也不大。随着片距的增大，消声效果就相应地下降。片式消声器中的气流速度不宜过高，以防气流产生喘流噪声而使消声无效，且增加了气流阻力。为了保证有效的断面面积，这种消声器体积较大。,图9-28 片式和格式消声器,常见的几种吸声式消声器折板式消声器和声流式消声器,声波在消声器内往复多闪反射，增加了与吸声材料的接触机会，从而提高了消声效果。折板式消声器一般以两端“不透光”为原则，为了减少阻力，折角不应大于20。 声流式消声器是由片式、折板式等消声器发展而来的，它使吸声材料的厚度按照近似正弦波的形状排列，如图所示。这样，既可因增加反射次数而提高了吸声能力，又可使气流较为通畅地流过，减小了气流阻力。,图9-30 折板式消声器,图9-31 声流式消声器,共振消声器是通过管道上开孔并与共振腔相连接。穿孔板小孔孔颈处的空气柱和空气构成了一个共振吸声结构。当外界噪声的频率和此共振吸声结构的固有频率相同时，引起小孔孔颈处空气柱强烈共振，空气柱与颈壁剧烈摩擦，从而消耗了声能，达到消声效果。此种消声器具有较强的频率选择性，即有效频率范围很窄，一般用以消除低频噪声。,图9-32 共振消声器的结构原理,宽频程复合式消声器阻抗复合式消声器,为了集中阻性和共振型或抗性消声器的优点，以便在低频到高频范围内均有良好的消声效果，采用了复合型消声器。如阻抗复合式、阻抗共振复合式及微穿孔板消声器等。,图9-33 阻抗复合式消声器,消声静压箱,在风机的出口处或在空气分布器前设置静压箱，并贴以吸声材料，既可起稳定气流的作用，又可起到消声器的作用，如图所示。 消声静压箱的消声量与材料的吸声能力、箱内面积、出风口风道面积等因素有关，可按线算图进行计算。,图9-36 消声静压箱,图9-37 消声静压箱的消声量线算图,9.3 泵与风机的防振,9.3.1 振动产生的原因 空调系统中的通风机、水泵、压缩机是产生振动的振源。 这些机器由于运动部件的质量不平衡，在运动时产生惯性力。 以通风机而言，它的旋转部件（叶轮、轴、皮带轮）由于制造中的材质不均匀、加工和装配时的误差等原因，使质量分布不均匀，与转动中心间存在着偏心，在作旋转运动时就产生惯性力，这种不平衡的惯性力是机器产生振动的原因。 机器的振动又传至支承结构（如楼板或基础）或管道，引起后者振动。,振动的影响与危害,1)振动有时会影响人的身体健康，或者会影响产品的质量，有时还会危及支承结构的安全。 2)振源强烈的振动会使精密设备加工的产品质量达不到要求，成品率下降或大量报废，使仪表失灵，计量不准，精度和使用寿命降低等。 3)因此对于精密加工、计量、仪表类空调房间，则必须减少空调设备的振动对其造成的影响。,振动的影响与危害,4)机器设备的振动也常会影响人的舒适感，降低工作效率，有时会影响人的健康和安全。 5)实践证明，振动会刺激人的中枢神经系统，使人烦躁不安，破坏人视觉和听觉器官的功能，长期的强烈振动作用会损害人的健康甚至使之失去劳动能力。 6)强烈的振动还可能会导致建筑物沉陷，构件开裂或失去稳定，危及建筑物的安全。,9.3.2 防振原理,消弱由机械振而造成的固体噪声的途径有两种，即隔振与减振。 隔振与减振是两个不同的概念: 隔振是采用隔振材料或隔振构件，以隔绝机器与基础之间的传播。 减振又称为振动阻尼。它是采用高阻尼材料如沥青、橡皮、阻尼浆等涂敷在噪声辐射体表面，以减少振动表面产生的噪声辐射。,图9-42 隔振示意图,图 9-43 空调系统的噪声传递情况,9.3.3 常用的隔振材料及弹性材料隔振器设计,1常用的隔振材料 隔振器的材料一定要选用确实具有弹性的材料，常用的是塑料、橡皮、软木、酚醛树脂玻璃纤维和金属弹簧等。 当n1500r/min时常采用橡皮、软木衬垫； 当n1500r/min时，减振要求高者宜用弹簧避振器 。,图9-46 几种不同型式的隔振器结构示意图,（a）压缩型 （b）剪切型 （c）复合型,2弹性材料隔振器的设计,（1）弹性垫的高度h （2）弹性材料的静态变形值 （3）弹性垫的截面积S 例9-4：某风机机组和基础板总重量为10600N，转速n=1450r/min，允许隔振系数K=12.5%，试设计天然软木隔振基础。,解：（1）求隔振系统的固有频率f0由K与f/f0关系曲线图9-44可知，当K=12.5%时， f/f0=3，即：（2） 求弹性材料的静态变形值查线算图9-45，当n=1450r/min,K=12.5%时，弹性材料软木的静态变形值=0.5cm。（3）求弹性垫高度h查弹性材料的和E值表9-8知天然软木的E/=20,代入化式得：,（4）求弹性垫截面面积S若风机基础下面选用4个软木垫,查表9-8天然软木的允许截荷=17.5N/cm2(平均值)。由公式得每个软木垫的横截面积:,则每个垫座可设计为15cm10cm10cm。,9.3.4 泵与风机的防振措施,1隔振器及其上面的钢筋混凝土台座； 2管道中的连接软管； 3墙内的弹性套圈,图9-47 电动机与水泵的隔振设计,9.3.4 泵与风机的防振措施,一个空调工程产生的噪声是多方面的，除了风机出口装帆布接头、管路上装消声器以及风机安装隔振装置、风管设隔振吊钩、水泵安装在混凝土台座上、设隔振装置、隔振连接器、管道隔振吊钩外，有条件时，对要求较高的工程，水泵的进出管路处均应设有隔振软管。 此外，为了防止振动由风道和水管