煤矿局部通风机降低噪声的方法

维普资讯 http://www.cqvip.com 刘玲萍　（淮沪煤电公司丁集煤矿，安徽风台２５２１　４１）　摘要：分析了矿用轴流式局部通风机噪声产生的机理，讨论了从局扇噪声源和传播途径上噪声控制的方法，为矿用轴　流式局部通风机的降噪研究提供了参考。　关键词：轴流风机；局扇；噪声　在煤矿掘进中，常用局部通风机（局扇）给巷道通　２　在噪声源上控制噪声的方法　风，局扇的噪声是掘进中的主要噪声源，其入口和机壳周　从局扇气动噪声产生机理可知，合理的气动设计是获　围的噪声达９５ｄＢ（Ａ）以上，高的噪声不仅影响工人的健康，　得低气动噪声最根本的方法，通流部件结构参数的合理选　而且常掩蔽井下安全警报信号造成事故，所以对局扇的降　择配匹不但可获得高的效率，而且相应的噪声水平也低。　噪声研究具有十分重要意义。本文在局扇噪声产生的机理　因此，在局扇的降噪设计和改造中主要应考虑以下几方　基础上，综述从噪声源和传播途径上控制局扇噪声的方　面：　法。　（１）动叶与静叶数合理配匹。对动叶前（后）有静叶　ｌ　局扇噪声产生的机理　的局扇而言，动叶与静叶数合理配匹可有效降低其互干扰　局扇工作时所产生的噪声，包括空气动力性噪声和机　噪声，动叶与静叶叶片数的选择原则为：动叶数ｚ为偶数　械性噪声两大部分，其中空气动力性噪声的强度较大，是　时，静叶数取ｚ一１；动叶数ｚ为奇数时，静叶数取ｚ一（１～　风机噪声的主要成分。空气动力性噪声按产生机理可分成　２）。　旋转噪声和涡流噪声。　（２）进风口元件结构的合理设计。首先，由于局扇静　旋转噪声是由旋转的叶片周期地打击空气质点引起空　叶或支撑的后缘的轴向距离很短，且静叶或支撑位于高速　／　气的压力脉动所产生的。其频率就是叶片每秒钟打击空气　流端面上。因此，从静叶或支撑尾部脱落下来的强度较大　质点的次数，因此它与叶片数和转速有关。旋转噪声的强　的涡流尾迹直接与动叶发生相互干扰作用，将导致局扇旋　度大致与圆周速度的５～６次方成比例。当圆周速度增大一　转噪声的增加，静叶或支撑尾流的存在还破坏了叶轮进风　倍时，声压级将增加１０～１５分贝。　口流场的均匀性，这将导致局扇的宽频涡流噪声增加。采　涡流噪声是风机旋转时，高速气流在叶片界面和叶顶　用减少导流体支撑数，将支撑布置在喇叭口的进风口端面　间隙处分离时产生的涡流分离使气体产生的压缩和稀疏，　上，并增大局扇进风口部件的轴向尺寸，可使支撑位于气　以声波的形式传播所形成的。其频率取决于叶片与气流的　流速度不大的位置，使支撑尾部脱落下来的涡流至动叶前　相对速度。因叶片各截面上的圆周速度随半径大小而变　缘时已基本衰减。其次，集流器的圆弧半径太小，使气流　化，气流绕过叶片时各点相对速度必然亦不一样，同时叶　进入集流器时不能均匀加速，不均匀的进风口流场不但流　片各点厚度也不同。故从圆心到最大半径速度呈连续变　动阻力增加，而且会使局扇的噪声提高。若采用两段圆弧　化。因此风扇旋转所产生的涡流噪声呈明显的连续谱。涡　构成的喇叭口，增大集流器的圆弧半径，并适当改变整流　流噪声的强度与气流的８次方成比例。局扇的空动噪声就是　罩的锥度，可使气流在集流器和整流罩之间均匀加速。　旋转噪声与涡流噪声相互叠加的结果。　（３）减少动叶叶尖与机壳间的间隙。由于动叶叶尖与　局扇的机械噪声主要有驱动电机的电磁声和机壳辐射　机壳间的间隙的存在，使动叶吸力面与压力面之间产生压　噪声。要对局扇的噪声进行有效控制，首先应控制其噪声　差流动（二次流），它形成叶尖涡流并产生澡流噪声。减　源，然而，对于转速高大２９００ｒ／ｍｉｎ，噪声高达９５ｄＢ（Ａ）以　小叶尖与机壳间的间隙，可使分离的涡流在叶尖处产生的　上的局扇，要使噪声降￣ｉ］８５ｄＢ（Ａ）以下，确实很难。因此还　力波动和间隙回流减弱，同时使作用于随后叶片的干扰力　必须再考虑从传播路径上来控制噪声。由于局扇噪声的辐　减弱，从而降低噪声。　射部位主要是进、出气口和机壳。因此，在传播路径上对　（４）合理的动叶与静叶间的轴向间距。在局扇运行　局扇实施噪声控制时，应同时考虑进、出气口和机壳的辐　时，气流与叶片作相对运动时，叶片后缘的气流尾迹中，　射。　速度及压力均小于主流区，使叶栅后的气流速度与压力分　收稿日期：２００８—０４—２５修回日期：２００８—０５—２１　作者简介：刘玲萍（１９５９一），女，安徽淮南人，研究方向为煤矿机电、质量管理。　３９　维普资讯 http://www.cqvip.com

中国西部科技　２００８年６月（上旬）第０７卷第１６期总第１４１期　布皆不均匀。这种不均匀的流谱在旋转。如果在动叶之后　阻性消声器、微穿孔板消声器两大类。　有静叶，则这种非稳定流动与静叶相互作用将产生噪声。　由多孔吸声材料制作的阻性消声器主要吸收中高频噪　动叶与静叶问的距离愈近，噪声愈烈。　声，对以中高频噪声为主的局扇，有很好的降噪效果，但　（５）动叶上增设附加导叶。在局扇动叶片上增设附加　在多粉尘而且潮湿的井下环境，会使多孔吸声材料受潮，　导叶可控制叶轮叶栅中附面层的发展与分离，改善沿叶面　同时，粉尘充塞吸声材料会降低其吸声性能。因此，必须　的流动状态，扩大叶片排无分离绕流范围，降低因附面层　对多孔吸声材料必须作防水防潮等处理，而且要设计成装　分离而造成的涡流噪声。研究表明，增设中导叶可降噪２～　拆方便的结构，以更换吸声材料。　３ｄＢ，而组合导叶（上、中、下导叶组合）可降噪声３～　微穿孔板消声器一般设计成双层结构以克服其吸声底　４ｄＢ，风机效率可提高２～４％；增设端导叶可降噪３￣４ｄＢ，　谷，双层结构的微穿孔板消声器几乎在全频带上都有较好　风机效率提高３～３．５％，端导叶对控制叶尖涡流与二次流噪　的降噪效果。但它的缺点是制造工艺相对复杂、在井下多　声很有作用。附加导叶几何形状，安装位置、数量、高度　粉尘的环境工作时微孔容易阻塞而影响降噪效果。因此，　都会对风机噪声和气动性能产生影响，附加导叶沿气流方　一般也应作成装拆方便的结构。与阻性消声器比较，其降　向而置，吸力面上附加导叶向上弯曲，压力上附加导叶向　噪效果受气流速度的影响较小，拆卸后可用水清洗微穿孔　下弯曲。入口、出口气流角取２Ｏ。～３Ｏ。为宜。导叶数尽量　板或用压缩空气将粉尘除去，而对降噪不产生影响。若对　少，沿叶面设置１～２个导叶就能获得良好的绕流效果。导　微穿孔板的结构参数进行优化，可达到较好降噪效果。　叶高度应超过附面层厚度，不能过高或过低，常取０、Ｏ６～　（２）局扇机壳加阻尼。在局扇进气口安装消声器可以　０、Ｏ７ｂ（ｂ为叶片弦长）为宜。　消减空气动力性噪声，即把局扇最强部分的噪声消除掉。　除上述方法外，还有叶片穿孔处理，动叶叶片不等距　但是，如果现场对降噪的要求较高，局扇的机壳辐射的噪　布置、倾斜后置导叶等方法。　声也需要控制时，可在局扇机壳表面涂阻尼材料。阻尼材　３　在传播途径上控制噪声的方法　料具有损耗振动机械能的能力，将阻尼材料喷刷在机壳表　（１）在局扇进出气口安装消声器。在局扇噪声中，　面作成自由层，当结构发生振动辐射噪声时阻尼层发生变　进、出气口辐射的空气动力性噪声强度最大，所以控制局　形，依靠阻尼材料的内摩擦耗能，将机械能转化为热能，　扇的噪声，首先应将这部分噪声降下来。由于局扇在井下　消散于周围环境中，可达到降噪目的。但应注意的是阻尼　使用时为压入式通风，噪声的主要辐射部位在风机的进　层的厚度应通过试验确定，过大的是阻尼层厚度并不能提　口，所以一般在进气口安装消声器。　高降噪的效果。　目前在种类繁多的消声器中，使用在局扇上最多的为　参考文献：（略）　（上接第２４页）钻渣则可清理放置于皮带、溜子等运输系统　了安全生产，并改善了职工工作环境，降低了粉尘对职工　上运走。在实际应用中，除个别地点因巷道状况不好或其　身心健康的危害。现该捕尘器已在本公司的各个矿井得到　它特殊原因无法安设捕尘器的情况外，施工钻孔时，一旦　推广使用。　用风排渣，均安设了捕尘器。捕尘器在实际应用中，其　附：捕尘器结构示意图。　优、缺点见表１。　捕尘器示意图　ｌ、强度意、不易变形。髭论枣煤爨锚ｉＬ还是舅爨锫孔姆可使用。　谯　２、使用寿案｝长、梭修方便　一般惰躐下萁使用寿索为１—２年　煮　３、璇场健用灵话、方镬　快捷　出：手：该捕尘器莱瘸插入或连接，无须颧　外鼷宠，救璇场移动方便、辔时辔力　４、捕尘效果好，萁捕捉章可遮９。～９５％　ｌ、撵缀管蠹翁壤头　弯头等出：手：受树瘊等因数隧制，　变澎，需要经常　靛　更换　点　２　气密惶不够好　少量褥尘会从捕尘器　边渗陡　需用湿穗纱等封壤　３、链避管内翁辘承容易摆坏　需经常更换　表１捕尘器应用优、缺点表　５　使用效果　经过实际应用过程中的观察和测量，使用捕尘器后，　钻孔施工所产生的粉尘８５￣９５％可被捕尘器捕捉并清除掉，　大大降低了飞扬的粉尘浓度，有效的消除了因粉尘堆积所　参考文献：（略）　产生的安全隐患，使质量标准及文明生产做得更好，促进　４０