聲源分析:
空壓機噪聲是一個由多種聲源構成的復雜聲源,按照噪聲輻射方式,空壓機噪聲可以分為空氣動力噪聲和機器振動噪聲。按照產生的機理,空壓機噪聲又可以分為燃燒噪聲和機械噪聲。其中空氣動力噪聲、機器振動噪聲為主要噪聲源。
1.空氣動力噪聲
空氣動力噪聲是由于氣體的非穩定過程,即由氣體的擾動以及氣體與物體的相互作用而產生的。直接向大氣輻射的空氣動力噪聲包括:進氣噪聲、排氣噪聲、冷卻風扇噪聲。
2.進氣噪聲
進氣噪聲是空壓機的主要空氣動力噪聲之一,它是由進氣門的周期性開啟與閉合而產生的壓力起伏變化而形成的。當進氣門開啟時,在進氣管中產生一個壓力脈沖,而隨著活塞的繼續運動,它受到阻尼;當進氣門關閉時,同樣產生一個有一定持續時間的壓力脈沖。于是產生了周期性的進氣噪聲。其噪聲頻率成分主要集中在200 Hz以下的低頻范圍。與此同時,當氣流以高速流經進氣門流通截面時,產生湍流脫體,導致高頻噪聲的產生,由于進氣門通流截面是不斷變化的,因此湍流噪聲具有一定的頻率范圍,主要集中在1 000 Hz以上的高頻范圍。進氣管空氣柱的固有頻率與周期性進氣噪聲的主要頻率相一致時,空氣柱的共振噪聲在進氣噪聲中也會較為突出。
進氣噪聲與發動機的進氣方式、進氣門結構、缸徑、凸輪型線等設計因素有關。對于同一臺空壓機來說,受轉速的影響最大,轉速提高一倍可導致進氣噪聲增加10~l5dB(A)。
3 .冷卻風扇噪聲
風扇噪聲由旋轉噪聲和湍流噪聲構成。旋轉噪聲是由于風扇的葉片周期性地切割空氣,引起空氣的壓力脈動產生的,以葉片通過頻率為基頻,并伴有高次諧波。湍流噪聲是由于風扇運動導致的周圍空氣發生湍流脫體,使空氣發生擾動,形成氣體的壓縮與稀疏過程而形成的,是一個寬頻帶噪聲。冷卻風扇噪聲受轉速的影響最大,轉速提高一倍可導致其聲級增加10~15dB(A)。在低速時風扇噪聲要比發動機噪聲低很多,而在高速時,往往會成為主要的噪聲源。目前使用的柴油發動機轉速多為1 500轉/分鐘,屬于高轉速油機。
綜合控制思路:
主要是必須根據具體的機房項目來確定相應的控制方案,這其中應考慮機房所在區域的環境標準,機房圍護結構形式及空壓機機型、功率、冷卻風量等因素。綜合控制的核心是等隔聲概念,即用一封閉的圍護結構將機組與外界隔離開來,減少聲源對外的聲輻射。所謂等隔聲概念就是整個圍護結構的各個部分(如土建結構部分和門、窗等部分)的隔聲量應相當。為機房與外界相通而預留的通道(如冷卻風扇出口、發動機排氣出口、機房通風換氣口等)必須設計成消聲通道,其插入損失也應與圍護結構的隔聲量相當,只有這樣做才可保證機房外的環境噪聲達標。對于發動機噪聲中的高頻噪音,因其波長短,采用阻擋的方式即可達到目的。由于發動機噪聲中低頻成分更為豐富,單純阻擋不能達到滿意效果,因此消聲通道應選用阻抗復合結構,借助抗性結構的消聲特性來控制低頻噪聲的傳播。經過有效控制的機房噪聲都可在保證機組正常運轉情況下滿足相應的環保標準要求。
治理方法及原理:
從以上分析可以看出,空壓機噪聲主要集中在250~4 k(Hz)的頻率范圍內,尤以中高頻為甚。根據噪聲特性,利用隔聲、吸聲、共振等聲學原理,采封堵措施利用外隔、內吸以及消聲等方法進行綜合治理,能夠使受其影響的廠界噪聲得到有效控制。
由于空壓機已正常投運,對設備自身進一步采取降噪措施比較困難,因而對車間采取了以吸聲和隔聲為主的治理方案,以降低這個總聲源的聲壓級。