陶瓷工業(yè)常用離心風機噪聲的產(chǎn)生與控制
1、前言
陶瓷工業(yè)常用的離心風機是通風與除塵裝置的關(guān)鍵設(shè)備，如陶瓷原料的干法粉磨工序（雷蒙磨機、鍛錘式磨粉機及鼠籠式打粉機等磨粉設(shè)備）利用離心風機將達到規(guī)定粒度要求的陶瓷粉料排出機外；噴霧干燥器、隧道式干燥器、室式干燥器、鏈式干燥器及窯爐等設(shè)備利用離心風機進行熱交換，以便提高制品的加熱速度及加熱質(zhì)量等；旋風除塵器及布袋除塵器（又叫布筒除塵器）等利用離心風機對生產(chǎn)車間進行除塵處理，確保生產(chǎn)車間清潔明亮及文明生產(chǎn)等；此外，利用離心風機還可以完成陶瓷粉料的輸送等。噪聲是陶瓷工業(yè)常用離心風機的致命缺陷。事實上，噪聲是由多種不同頻率聲音的無規(guī)律的雜亂組合，它不僅妨礙人們的談話、打電話、開會、學習、工作、休息、及睡眠等，而且還會嚴重影響人們的身心健康及降低工作效率等。所以說積極和探討陶瓷工業(yè)常用離心風機噪聲的產(chǎn)生原因、危害性及其控制途徑，對保護操作工人的身體健康及提高企業(yè)的經(jīng)濟效益等具有重要的意義。
2、噪聲產(chǎn)生的原因
陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的噪聲通？蓞^(qū)分為機械噪聲、電機噪聲及空氣動力噪聲。
2.1 機械噪聲
陶瓷工業(yè)常用離心機的葉輪通常是直接安裝在電機軸上或通過聯(lián)軸器、風機軸或通過皮帶輪、風機軸及傳動帶與電機軸聯(lián)接起來，并隨電機軸一起高速旋轉(zhuǎn)。雖然陶瓷工業(yè)常用離心風機的設(shè)計制造滿足了強度和剛度的要求，并且風機出廠時，風機軸、風機葉輪、聯(lián)軸器及皮帶輪等旋轉(zhuǎn)零部件都已經(jīng)過嚴格的靜平和動平校正合格后才組裝成臺的。但因陶瓷工業(yè)常用離心風機的轉(zhuǎn)速高，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，空氣潮濕及粉塵飛揚等；而陶瓷粉料及塵埃等固體顆粒的主要成分仍是石英和（或）方石英，其硬度特別高；顯然陶瓷工業(yè)常用離心風機工作時，風機葉輪等旋轉(zhuǎn)零部件極易磨損而產(chǎn)生機械噪聲等，并表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1) 風機葉輪的不均勻磨損，并在風機風壓的作用下，導致風機葉輪產(chǎn)生變形，結(jié)果風機工作時，因風機葉輪的不平衡而產(chǎn)生機械噪聲等。
(2) 因風機軸承的磨損，造成軸承滾動體與其接觸工作表面形成較大的間隙而產(chǎn)生機械噪聲；嚴重時，軸承的內(nèi)、外圈與風機軸、軸承座也會形成較大的間隙而產(chǎn)生機械噪聲。
(3)有些風機通常采用多根傳動帶同時工作，若傳動帶的長度尺寸相差較大，那么風機工作時，有些傳動帶張緊了，另一些傳動帶還沒有張緊，結(jié)果就產(chǎn)生了機械噪聲。
(4) 因風機的安裝不規(guī)范式工作零部件的聯(lián)接螺栓等松動造成機械噪聲。
(5) 因風機的高速旋轉(zhuǎn)，導致風機的某一零部件產(chǎn)生共振而造成機械噪聲。
2.2 電機噪聲
電機是陶瓷工業(yè)常用離心風機的重要組成部分，通常風機生產(chǎn)廠家采用的電機都是由電機專業(yè)生產(chǎn)廠家提供的，風機生產(chǎn)廠家通常對電機內(nèi)部不再進行處理，而是直接使用。事實上，電機的噪聲種類繁多，通常主要表現(xiàn)在以下幾方面：
(1) 因電機軸承的精度較差面產(chǎn)生的機械噪聲。
(2) 因電機內(nèi)部徑向交變的電磁力的激發(fā)而產(chǎn)生的電磁噪聲。
(3) 因換向器整流子碳磨擦導電環(huán)和整流子本身產(chǎn)生的機械噪聲。
(4) 因某些零部件的振動使其固有頻率與激振力頻率相近而產(chǎn)生共振，從而形成噪聲。
(5) 因電機轉(zhuǎn)子的不平衡或（和）電磁力的軸向分量產(chǎn)生的軸向竄動而造成的噪聲。
(6) 因電機冷卻風扇的形狀尺寸等參數(shù)不太合理而產(chǎn)生的空氣動力噪聲。
2.3 空氣動力噪聲
陶瓷工業(yè)常用離心機所產(chǎn)生的空氣動力噪聲通？煞譃樾D(zhuǎn)噪聲、渦流噪聲和撞擊噪聲。
2.3.1 旋轉(zhuǎn)噪聲
旋轉(zhuǎn)噪聲又叫葉片噪聲，它是由高速旋轉(zhuǎn)的風機葉片對氣體產(chǎn)生的周期性的壓力而造成氣體壓力和速度的脈動變化所產(chǎn)生的噪聲。具體說來是，當風機葉輪片繞風機軸旋轉(zhuǎn)時，風機葉輪的葉片相對于氣流運動，那么在高速旋轉(zhuǎn)的風機葉輪葉片氣體通道的出口處，沿圓周方向的氣體通道面積較小的蝸舌（葉輪葉片與蝸殼之間的徑間距離為最小處）處時，就會形成周期性的氣體壓力脈動和速度脈動和速度脈動而造成噪聲。此外，風機葉輪葉片在自由空間旋轉(zhuǎn)時，與其鄰近的某固定位置的氣體將受到風機葉輪葉片用其壓力場的激振力作用，造成氣體壓力的起伏變化；由于風機高速旋轉(zhuǎn)時，風機葉輪葉片頻繁地逐個通過該位置，相應(yīng)地產(chǎn)生了氣體壓力脈動，并向周圍輻射而形成噪聲。
2.3.2 渦流噪聲
渦流噪聲又稱渦旋噪聲，一方面，氣流由進風口、軸盤及前盤進入離心風機內(nèi)部時，由于氣體流道的急劇變化，氣體將產(chǎn)生劇烈地壓縮或膨脹而形成渦流。另一方面，氣流在通過風機葉輪葉片通道時，由于氣體邊界層的脫流也會形成渦流噪聲。具體說來是，風機葉輪葉片相對氣流運動時，氣流將受到風機葉輪葉片的阻擋而形成繞流運動，那么沿風輪葉片表面的氣流流線將在風機葉輪葉片背面處脫離，并在風機葉輪葉片背面處產(chǎn)生一個無氣體流動的相對靜止狀態(tài)的氣體聚積區(qū)，由于此氣體聚集區(qū)與氣流的邊界是不穩(wěn)定的，氣流將通過粘滯力等產(chǎn)生卷吸作用，帶動此氣體聚積區(qū)內(nèi)的相對靜止狀態(tài)的氣體運動，并在風機葉輪葉片背面處形成渦旋源，渦旋源逐漸發(fā)展擴大并最終成為渦流，當渦流范圍擴大到一定程度時，渦旋源將從風機葉輪葉片背面處脫離并隨著氣流向下游流動。當渦旋源剛一脫離時，風機葉輪葉片背面處又會形成新的渦旋源，并重復(fù)上述相似的過程。
由此可見，渦旋源在風機葉輪葉片背面處不斷地形成、發(fā)展壯大及脫離并產(chǎn)生許多順流而下的渦流。由于渦流的中心部位與邊緣處的壓力并不相同，因此在渦旋源從風機葉輪葉片背面的脫離過程中，渦流將解體分裂，導致氣體產(chǎn)生擾動，那么風機葉輪葉片將頻繁地受到此交變氣體的擾動作用力。根據(jù)作用力與反作用力的原理可知，風機葉輪葉片將頻繁地向氣體施加周期性的反作用力，造成氣體產(chǎn)生周期性的壓縮與膨脹，并向周圍輻射聲波，即產(chǎn)生渦流噪聲。
2.3.3 撞擊噪聲
陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的撞擊噪聲是由氣流進入和離開離心風機葉輪葉片時，產(chǎn)生的沖擊噪聲以及氣流流經(jīng)蝸殼蝸舌時所產(chǎn)生的哨聲噪聲等組成的。
3、噪聲的危害性
通常陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的噪聲會通過不同的途徑和不同的方式污染人們的生活和工作環(huán)境，并嚴重地危害人們的身體健康。主要表現(xiàn)在以下幾方面：
(1) 噪聲影響人們的心理情緒并誘發(fā)多種疾病
噪聲干擾人們的談話、打電話、開會、學習、工作、休息及睡眠等，并嚴重的損害人們的身體健康。若人們長年累月地生活在噪聲的環(huán)境中，人們及易厭煩、脾氣暴躁等，天長日久，還會損傷人耳的聽覺功能，導致聽力下降，嚴重時甚至造成噪聲性耳聾。同時臨床經(jīng)驗也表明，心臟病、高血壓、腸胃病及癌癥等疾病的發(fā)展與惡化，都與噪聲的強度有著密切的關(guān)系。此外，噪聲還會造成頭暈、頭痛、精神疲憊、失眠多夢、記憶力減退及生育能力降低等多種疾病。
(2) 噪聲影響安全生產(chǎn)及降低工作效率
由于噪聲的干擾，人們極易疲勞，注意力分散，精力下降等導致工作質(zhì)量的降低及工作效率的下降等。同時由于噪聲的掩蔽效應(yīng)，人們不易覺察發(fā)生事故的預(yù)兆各種各告警信號的存在，極易造成易造成設(shè)備的損害及人身傷亡事故的發(fā)生，嚴重危害安全生產(chǎn)。
4、噪聲的控制途徑
陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的噪聲，通常是通過進風管道、進風口、機殼、排風管道、排風口及風機基礎(chǔ)等空間進行傳播的，并嚴重危害人們的生存環(huán)境。為此我國政府頒發(fā)了《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準（試行草案）》及國際標準化組織（ＩＳＯ）也規(guī)定，工礦企業(yè)的噪聲不能超過８５ 分貝（Ａ），公共建筑、飯店、賓館及娛樂休閑場所等產(chǎn)生的噪聲也不能超過７５ 分貝（Ａ）。根據(jù)人們對噪聲的承受能力，距離陶瓷工業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)最近的住宅區(qū)，白天要求噪聲不能超過５０－６０分貝（Ａ），晚上要求噪聲不能超過４０－４５分貝（Ａ）。事實上，在距離陶瓷工業(yè)常用離心機周圍１－１．５米范圍內(nèi)測得的噪聲通常高達９０－１００ 分貝（Ａ），有時甚至高達１０５ 分貝（Ａ ）。因此，我們必須對陶瓷工業(yè)常用離心機的噪聲進行有效地控制和治理，其控制途徑大致如下：
4.1 控制機械噪聲的途徑
(1) 風機葉輪、風機軸、皮帶輪及聯(lián)軸器等旋轉(zhuǎn)零部件須進行嚴格的靜平衡和平衡校正合格后，才能組裝成臺準予出廠。
(2) 定期檢查風機各零部件的聯(lián)接螺栓及地腳螺栓是否松動，軸承是否異常磨損及潤滑不良，傳動帶是否張緊等。若發(fā)現(xiàn)情況異常時，應(yīng)立即停車排除，絕不能帶“病”工作。
(3) 安裝時，風機與鋼筋混凝土基礎(chǔ)之間應(yīng)墊橡膠、軟木板或毛氈板等軟質(zhì)材料，以便陶瓷工業(yè)常用離心風機傳遞給鋼筋混凝土基礎(chǔ)的振動得到最大限度地減弱或消除，達到降低陶瓷工業(yè)常用離心風機噪聲的目的。
(4) 在風機的進風口和排風口處安裝一段橡膠軟管，可將陶瓷工業(yè)常用離心風機傳遞給風管的振動在橡膠軟管處得到最大限度地減弱或消除，達到降低陶瓷工業(yè)常用離心機噪聲的目的。
4.2 控制電機噪聲的途徑
(1) 電機冷卻風扇葉片須進行嚴格的靜平衡和動平衡校正合格后，才能組裝成臺準予出廠。同時還應(yīng)合理選用電機冷卻風扇葉片與導風圈之間的間隙等，達到有效地降低電機冷卻風扇葉片的旋轉(zhuǎn)噪聲等。
(2) 合理選用電機冷卻風扇葉片的形狀尺寸及風扇葉片的直徑尺寸等參數(shù)，達到有效地降低電機冷卻風扇的渦流噪聲等。
(3) 若電機產(chǎn)生低頻電磁噪聲，表明電機定子有偏心，氣隙不均勻，電機定子經(jīng)修復(fù)或更換后就能消除電機產(chǎn)生的低頻電磁噪聲；若電機產(chǎn)生高頻電磁噪聲，表明電機轉(zhuǎn)子有缺陷，電機轉(zhuǎn)子經(jīng)修復(fù)或更換后也能消除電機產(chǎn)生的高頻電磁噪聲。
(4) 應(yīng)定期檢查電機內(nèi)部各零部件的聯(lián)接螺栓是否松動，電機軸承是否異常磨損及潤滑不良等。若發(fā)現(xiàn)情況異常時，應(yīng)立即停車排除，絕不能帶“病” 工作 。
4.3 控制空氣動力噪聲的途徑
(1) 風機進風口及排風口處安裝消聲器
消聲器是利用多孔吸聲材料來吸收聲能的，當聲波通過襯貼多孔吸聲材料的進風口及排風口處時，聲波將激發(fā)多孔吸聲材料中的無數(shù)小孔中的空氣分子產(chǎn)生劇烈地運動，其中部分聲能用于克服磨擦阻力和粘滯阻力并轉(zhuǎn)變成熱能而消耗掉，從而達到降低陶瓷工業(yè)常用離心機所產(chǎn)生的空氣動力噪聲的目的。實踐生產(chǎn)經(jīng)驗表明，在陶瓷工業(yè)常用離心風機的進風口及排風口處安裝消聲器，通常能降低進風口及排風口處產(chǎn)生的空氣動力噪聲約 ２０－３０ 分貝（Ａ）。
(2) 風機進風口設(shè)置整流裝置
因陶瓷工業(yè)常用離心風機的葉輪葉片排風口的尺寸通常大于前盤處進風口的尺寸，所以氣流在風機中流動時，將在進風口圓弧段部位處形成許多渦流（如圖１所示），渦流將與風機蝸殼及進風口零部件產(chǎn)生多次頻繁地碰撞而形成空氣動力噪聲。若在風機進風口處位于風機蝸殼內(nèi)部的外圍處設(shè)計制作防止產(chǎn)生渦流的整流裝置（如圖１所示），即增設(shè)整流圈及擋板，就能有效地防止氣流在風機進風口處形成渦流，從而達到降低陶瓷工業(yè)常用離心機所產(chǎn)生的空氣動力噪聲的目的。
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1--進風口 2--蝸殼 3--前盤 4--葉輪葉片 5--后盤 6--風機軸 7--整流圈 8--擋板
(3) 改善風機蝸殼的結(jié)構(gòu)形式
陶瓷工業(yè)常用離心機蝸殼的作用是收集從風機葉輪流出的高速氣流，并將此高速氣流引導至排風口，在這一過程中，高速氣流將撞擊風機蝸殼并產(chǎn)生空氣動力噪聲。通過優(yōu)化和改善蝸殼的生產(chǎn)工藝，并精密制作流線形的對數(shù)螺線蝸卷曲線的風機蝸殼，就能有效地減少陶瓷工業(yè)常用離心機所產(chǎn)生的空氣動力噪聲。
(4) 改善風機葉輪的氣體流道
降低陶瓷工業(yè)常用離心機葉輪進風口的風速，可有效地減少風機葉輪氣體流道的流速，達到降低陶瓷工業(yè)常用離心機所產(chǎn)生的空氣動力噪聲的目的。若風機葉輪葉片設(shè)計制作成后設(shè)計制作成后掠式扭曲葉片，即該風機葉輪葉片在排風口處適度向前傾斜，而在進風口處又適度向后傾斜，這樣就可以避免氣體流道急劇變化時，阻止氣體產(chǎn)生渦流，從而達到減少陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的空氣動力噪聲的目的。
4.4 控制噪聲的其他途徑
通常聲音在穿過均勻致密的墻體材料時，聲能將被減弱或消除，聲能減弱得越多，那么隔音效果就越好。若用吸聲材料制作一隔聲罩或隔聲間，將陶瓷工業(yè)常用離心機封閉在此小空間內(nèi)，就能阻止其噪聲向外界傳播，從而減少陶瓷工業(yè)常用離心風機所產(chǎn)生的噪聲目的。
5、結(jié)束語
目前，陶瓷工業(yè)常用離心風機噪聲的產(chǎn)生與控制是世界各國陶瓷科技工作者和陶瓷生產(chǎn)企業(yè)共同關(guān)注的課題。我們認為應(yīng)在陶瓷工業(yè)常用離心風機的設(shè)計和制造中，優(yōu)化和完善陶瓷工業(yè)常用離心風機結(jié)構(gòu)，并精心制作，盡量減少空氣動力噪聲的產(chǎn)生。同時，對風機葉輪、風機軸、皮帶輪及聯(lián)軸器等旋轉(zhuǎn)零部件應(yīng)進行嚴格的靜平衡和動平衡校正合格后，才能組裝成臺準予出廠等，以減少因風機振動而產(chǎn)生的機械噪聲，然而由于陶瓷工業(yè)常用離心風機的葉輪轉(zhuǎn)速高，陶瓷工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡劣，空氣潮濕及粉塵飛揚等，造成陶瓷工業(yè)常用離心風機工作時，風機葉輪葉片極易產(chǎn)生磨損而形成噪聲。因此我們應(yīng)通過陶瓷工業(yè)常用離心機的噪聲進行檢測、分析和研究等工作后，確定其噪聲的主要來源及其傳播途徑，并采取有效的噪聲治理措施，達到減弱或切斷噪聲的傳播途徑或消除噪聲源的目的，確保最大限度減輕陶瓷工業(yè)常用離心機對周圍環(huán)境的噪聲污染，從而提高人們的生活質(zhì)量及促進陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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