練浩強(qiáng)

(東莞市雅迪勤壓縮機(jī)制造有限公司，廣東 東莞 523991）

1 .概述

雙螺桿空氣壓縮機(jī)是一種容積式高轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，它具有容積效率高、可靠性高、易損件少、壽命長和低振動等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在機(jī)械、電力、冶金、制藥、石油、化工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，然而，它同時(shí)是一種工業(yè)噪聲源，所產(chǎn)生的噪聲聲級高，影響面廣，污染環(huán)境，嚴(yán)重影響了附近地區(qū)人們的工作與休息，為適應(yīng)環(huán)保要求和用戶需要，采取有效措施來控制雙螺桿壓縮機(jī)機(jī)組的噪聲是十分必要的。一般來講，形成噪聲源有兩個(gè)條件：一是聲源(產(chǎn)生振動的物體)；二是傳播噪聲的媒介。因此，控制噪聲也相應(yīng)采取兩種基本方法：(1)降低聲源噪聲，從根本上抑制噪聲發(fā)生；(2)限制和改變噪聲的傳播途徑，使噪聲在傳播途中衰減。本文詳細(xì)介紹如何采用上述兩種方法來控制雙螺桿壓縮機(jī)機(jī)組的噪聲。

2 、噪聲源以及噪聲控制

雙螺桿空氣壓縮機(jī)，是一種雙軸容積式回轉(zhuǎn)型空氣壓縮機(jī)。進(jìn)氣口位于機(jī)殼上端，排氣口開于下部，兩只高精度陰、陽轉(zhuǎn)子平行安裝在機(jī)殼內(nèi)，陽轉(zhuǎn)子有四個(gè)形齒，而陰轉(zhuǎn)子有六個(gè)形齒，陽轉(zhuǎn)子直徑較大，陰轉(zhuǎn)子直徑較小，齒形呈螺旋狀，兩者相互嚙合。陰陽轉(zhuǎn)子兩端均由軸承支承定位。雙螺桿壓縮機(jī)機(jī)組采用電機(jī)通過皮帶或聯(lián)軸器驅(qū)動主機(jī)，通過陽轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動陰轉(zhuǎn)子在封閉的機(jī)體內(nèi)回轉(zhuǎn)，完成周而復(fù)始的吸氣、壓縮、排氣過程，然后通過整機(jī)管路系統(tǒng)將壓縮后的空氣排到儲氣罐內(nèi)，再由管網(wǎng)輸送到各用氣點(diǎn)。整機(jī)管路系統(tǒng)中包含了各種類型的閥門、壓力容器，它們本身在氣體力、慣性力、摩擦力等脈動載荷下，都會發(fā)出噪聲。因此雙螺桿壓縮機(jī)的噪聲源是一種綜合性的噪聲源，從性質(zhì)上講，它包含了機(jī)械性噪聲和空氣動力性噪聲兩種類型。

雙螺桿壓縮機(jī)的噪聲頻率比較寬廣，從噪聲源控制噪聲，是噪聲控制最根本而又最有效的措施。機(jī)械性噪聲應(yīng)從控制振動、減少運(yùn)動部件的沖擊，降低受激系統(tǒng)的響應(yīng)來控制?？諝鈩恿π栽肼晳?yīng)采取的控制方法主要有降低管道內(nèi)氣流的流速，避免產(chǎn)生紊流；減少氣道中出現(xiàn)的截面變化、轉(zhuǎn)彎，以避免出現(xiàn)壓力突變等。另外，雙螺桿壓縮機(jī)的噪聲主要通過空氣向外傳播，所以增加消聲器和隔聲罩，也能起到控制及降低噪聲的效果。

2.1 、進(jìn)氣口噪聲的控制

壓縮機(jī)加載工作時(shí)，進(jìn)氣閥開啟，氣流被吸入主機(jī)壓縮，壓縮過程產(chǎn)生的噪聲以聲波的形式從進(jìn)氣口輻射出來，這樣便產(chǎn)生了進(jìn)氣噪聲。壓縮機(jī)的進(jìn)氣口噪聲呈明顯的高頻特性，噪聲的強(qiáng)度隨著負(fù)荷的增加而增大。另外，進(jìn)氣口噪聲與主機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣閥的通徑大小，閥門結(jié)構(gòu)等有關(guān)。實(shí)測表明：進(jìn)氣口噪聲比其它部位的噪聲高5～10dB(A)，是雙螺桿壓縮機(jī)主要噪聲源。

雙螺桿壓縮機(jī)的進(jìn)氣口前必須安裝空氣濾清器，空氣濾清器的主要作用是濾除空氣中的灰塵和雜質(zhì)，以避免壓縮機(jī)主機(jī)嚙合副被過早地磨損。同時(shí)它也是一個(gè)進(jìn)氣口消聲器，能有效衰減進(jìn)氣口噪聲。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作原理就是空氣通過濾紙時(shí)，濾紙可以濾清空氣中所含的灰塵和其他雜質(zhì)，同時(shí)進(jìn)氣口噪聲在向外輻射過程中受到濾紙的阻尼和分格，多級膨脹而衰減，故它能起到消聲作用。實(shí)際使用中存在的不足就是降噪效果不是很明顯，濾紙直接受進(jìn)氣口氣流的沖擊，使用壽命短。結(jié)合該形式空氣濾清器的結(jié)構(gòu)，采取了在濾紙外加裝不銹鋼絲濾網(wǎng)層的改進(jìn)辦法，改造后，降噪效果非常明顯，實(shí)測噪聲聲級從100dB(A)降至90 dB(A)以下，同時(shí)有了不銹鋼絲濾網(wǎng)層的保護(hù)，濾紙的壽命大大延長。

圖1 .空氣濾清器結(jié)構(gòu)簡圖

2.2 、油氣罐噪聲的控制

油氣罐是雙螺桿壓縮機(jī)用于分離潤滑油和氣體的壓力容器。雙螺桿主機(jī)排出的氣體通過排氣管道進(jìn)入油氣罐進(jìn)行潤滑油和氣體的分離，因雙螺桿主機(jī)屬于周期性的脈動排氣，主機(jī)在壓縮過程中產(chǎn)生的噪聲也通過排氣管道傳入油氣罐，并且管道內(nèi)的油氣混合物高速沖擊油氣桶的內(nèi)壁，引起油氣罐壁面的振動，因此它的外表面直接向機(jī)器周圍輻射出強(qiáng)烈的噪聲。油氣罐噪聲是另一個(gè)不容忽視的噪聲源。

油氣罐的噪聲控制的方法主要有以下幾種：第一是衰減排氣脈動壓力，在排氣出口處加設(shè)排氣緩沖器，可以減少壓力脈動，從而達(dá)到降低噪聲的效果。緩沖器容積愈大，聲頻率愈高，降低的噪聲愈多。緩沖器有圓筒形和球形兩種形式，容積相同時(shí)，球形緩沖器的緩沖效果優(yōu)于圓筒形；實(shí)際使用中難度較大，很少采用；第二是增大排氣管的通徑，降低管道內(nèi)氣體的流速，排氣通道盡量少使用彎頭，以便減少激振力；第三就是增加油氣罐的剛性，增加油氣罐的壁厚和在罐體內(nèi)部適當(dāng)部位配置加強(qiáng)筋處理。增加油氣罐的壁厚，不僅增加剛性，而且也增加了振動質(zhì)量，從而提高了機(jī)械阻抗。試驗(yàn)表明，油氣罐的壁厚由原來的4mm增加到6mm，噪聲聲級可以降低2～5dB(A)。

2.3 、主電機(jī)和冷卻風(fēng)扇噪聲的控制

主電機(jī)噪聲主要是電磁噪聲和電機(jī)尾部的散熱風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生空氣動力性噪聲。在電動機(jī)中，電磁噪聲是由交變磁場對定子和轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生周期性的交變力引起振動而產(chǎn)生的 當(dāng)電源電壓不穩(wěn)定時(shí)，最容易產(chǎn)生電磁振動和電磁噪聲。冷卻風(fēng)扇噪聲主要是冷卻風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的空氣動力性噪聲和冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的冷風(fēng)在與換熱器交換熱量的過程中，產(chǎn)生的阻擋噪聲。

主電機(jī)噪聲要減小電磁噪聲就必須使用戶電源電壓穩(wěn)定，并且提高電動機(jī)的制造及裝配精度，根據(jù)實(shí)際情況盡量配4極電機(jī)，主電機(jī)噪聲可比2極電機(jī)低4～8dB(A)，雙螺桿壓縮機(jī)各生產(chǎn)廠家多配軸流式風(fēng)扇，其具有風(fēng)壓小，噪聲大，安裝簡單，成本低等特點(diǎn)，采用離心風(fēng)扇可顯著降低噪聲，其具有風(fēng)壓大，噪音小，成本高的特點(diǎn)。雙螺桿高端系列壓縮機(jī)采用離心風(fēng)扇的趨勢在增大。

2.4 機(jī)械振動產(chǎn)生的噪聲的控制

壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，電機(jī)、主機(jī)等很多部件高速旋轉(zhuǎn)，在整機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生了氣體力、慣性力、摩擦力等載荷，激發(fā)起機(jī)殼、整機(jī)底架、管道系統(tǒng)及支撐結(jié)構(gòu)等零部件的振動。這些振動如不采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右韵拗疲瑒t會帶來一系列問題，如：機(jī)器本身可能會無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使臨近振源的儀器、設(shè)備等無法正常工作。振動還會產(chǎn)生噪聲，這些噪聲聲級一般都在 80～95dB(A)。

機(jī)械振動噪聲的控制應(yīng)從控制振動、撞擊及它們的傳遞入手。這就需要降低激振力、降低受激系統(tǒng)的響應(yīng)和減少受激系統(tǒng)的聲輻射面積等。雙螺桿壓縮機(jī)控制機(jī)械振動通常都采用隔振方法，加設(shè)彈性裝置，減少振動響應(yīng)。壓縮機(jī)的振動源主要是電機(jī)和主機(jī)，而主機(jī)是通過中托架與電機(jī)剛性聯(lián)接的，所以減少電機(jī)傳遞到整機(jī)底架的激振力，就能減少整機(jī)的振動。在電機(jī)和整機(jī)底架之間安裝隔振器，能有效衰減電機(jī)傳遞的激振力，從而起到降低機(jī)械振動噪聲的效果。雙螺桿壓縮機(jī)常用的隔振器是橡膠剪切型隔振器,它通過用丁腈橡膠在一定的溫度和壓力下硫化，并粘結(jié)于金屬附件上壓制而成的，具有較低的剛度和較大的阻尼。安裝簡圖如圖2所示。

圖2 .隔振器安裝簡圖

雙螺桿壓縮機(jī)在安裝時(shí)，通常采用多個(gè)隔振器，如何布置隔振器對隔振效果是至關(guān)重要的。安裝隔振器時(shí)，必須注意各支承點(diǎn)的布置應(yīng)對稱于設(shè)備的重心，使每一個(gè)隔振器受力均勻，否則容易引起耦合振動，導(dǎo)致隔振器的損壞而影響使用。另外，設(shè)備的重心不宜太高，否則容易產(chǎn)生搖晃，必要時(shí)，應(yīng)加大機(jī)架的重量，使重心下降。

2.5 、雙螺桿壓縮機(jī)噪聲傳播途徑的控制

上面對雙螺桿壓縮機(jī)的主要噪聲源的處理提出了一些方法及措施，然而，我們還可以對噪聲的傳播途徑進(jìn)行控制，其中采用隔聲罩可以有效地控制噪聲的外傳，減少噪聲對周圍環(huán)境的影響。

隔聲罩是控制雙螺桿壓縮機(jī)組噪聲傳播的一種有效措施。它的形狀一般接近于聲源的外輪廓，緊靠著噪聲源安裝，使噪聲局限在較小空間。雙螺桿壓縮機(jī)的隔聲罩也就是外罩，它包括四面隔聲壁及一個(gè)隔聲頂，通常采用外置鋼板，內(nèi)貼吸聲材料的結(jié)構(gòu)。吸聲材料可以用來降低隔聲罩的噪聲級，而外鋼板則起隔聲障板的作用。如果隔聲罩內(nèi)沒有吸聲材料，那么噪聲將通過鋼板的連續(xù)反射而不被吸收，罩內(nèi)將形成一個(gè)混響場，導(dǎo)致聲級增大。因此，在隔聲罩的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮盡量增大罩內(nèi)的吸聲量，因而對吸聲材料的選取，顯得尤為重要。

材料的吸聲能力用吸聲系數(shù)α表示，它的定義為表面吸收的能量與射到表面能力之比，數(shù)值從0到1。材料的吸聲系數(shù)值越大，它的吸聲能力就越好。吸聲系數(shù)隨頻率、厚度、容重而變，常用的幾種吸聲材料的吸聲系數(shù)如表1所示。

表1

通過對比表1中各種吸聲材料，結(jié)合我公司雙螺桿壓縮機(jī)的頻率特性，并經(jīng)過大量的試驗(yàn)，最終確認(rèn)采用5cm厚度的超細(xì)玻璃棉，其吸聲效果，性能價(jià)格比最佳。實(shí)踐證明，增加隔聲罩后，一般可以達(dá)到25～30dB(A)左右隔聲量的隔聲效果，所以它是一種最方便、最有效的噪聲傳播途徑控制方法。

結(jié)束語

雖然雙螺桿壓縮機(jī)的主機(jī)具有運(yùn)行噪聲低的優(yōu)勢，但輔機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞會直接影響到整體的運(yùn)行效果。由于雙螺桿壓縮機(jī)機(jī)組的結(jié)構(gòu)及噪聲源極其復(fù)雜，好多問題仍需進(jìn)一步研究，雙螺桿壓縮機(jī)組的開發(fā)應(yīng)轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)源頭考慮噪聲和振動因素，開發(fā)出適應(yīng)新形勢的高效率、低噪聲、低振動的產(chǎn)品。

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