張 磊

(山西晉煤集團(tuán) 金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000)

礦用對(duì)旋式軸流風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)合理、效率高、送風(fēng)距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)[1]，擔(dān)負(fù)著井下各采掘面以及各種硐室的通風(fēng)工作。但是，其工作狀態(tài)下產(chǎn)生的噪聲等，嚴(yán)重危害著作業(yè)人員的身心健康。這種風(fēng)機(jī)進(jìn)、出風(fēng)端噪聲的A聲級(jí)往往達(dá)到110 dB，甚至115 dB。本文在分析傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)改造達(dá)到了降噪目的，并取得了良好的效果。

1 改造前風(fēng)機(jī)機(jī)身機(jī)構(gòu)

對(duì)旋式軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲主要包括進(jìn)氣口和排氣口輻射的空氣動(dòng)力噪聲、機(jī)殼輻射的機(jī)械性噪聲、基礎(chǔ)振動(dòng)輻射的噪聲、電動(dòng)機(jī)噪聲[2]。風(fēng)機(jī)采用多段式殼體，由三節(jié)風(fēng)筒構(gòu)成，如圖1所示。風(fēng)機(jī)出風(fēng)端設(shè)有擴(kuò)散器，每節(jié)風(fēng)筒內(nèi)殼采用微穿孔，內(nèi)外殼中間填充玻璃絲棉砧板吸收噪音。

圖1 傳統(tǒng)三節(jié)風(fēng)機(jī)

生產(chǎn)廠家經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在原先三節(jié)風(fēng)筒的基礎(chǔ)上，在進(jìn)風(fēng)端增加了一節(jié)風(fēng)筒，風(fēng)筒配有集流器和消聲裝置，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，噪聲比傳統(tǒng)三節(jié)風(fēng)機(jī)降低了10-15 dB，現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用。

2 噪聲值測(cè)量以及聲源的判斷

現(xiàn)有對(duì)旋式軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)向如圖3所示，通過兩級(jí)電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉的旋轉(zhuǎn)，空氣從進(jìn)風(fēng)端吸入，按照如圖方向，沿軸線流動(dòng)。根據(jù)GB/T 2888-91《風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲測(cè)量方法》中規(guī)定的測(cè)量方法，在進(jìn)風(fēng)端、出風(fēng)端軸線1 m位置處以及兩節(jié)帶電機(jī)的風(fēng)筒位置分別進(jìn)行測(cè)量。為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，我們選取了5臺(tái)同型號(hào)風(fēng)機(jī)，編號(hào)①～⑤，分別測(cè)量，其噪聲值如表1所示：

圖2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的四節(jié)風(fēng)機(jī)

圖3 四節(jié)風(fēng)機(jī)空氣流向

表1 風(fēng)機(jī)噪聲值 dB

根據(jù)實(shí)際測(cè)量值，可以判斷分析風(fēng)機(jī)產(chǎn)生噪聲的位置主要在其進(jìn)風(fēng)端和出風(fēng)端，空氣動(dòng)力噪聲是其主要聲源，電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的機(jī)械噪聲相對(duì)較小。因此，降低空氣流動(dòng)產(chǎn)生的噪聲是風(fēng)機(jī)降噪的關(guān)鍵。

3 風(fēng)機(jī)降噪改造

為了進(jìn)一步降低空氣動(dòng)力產(chǎn)生的噪聲，根據(jù)空氣動(dòng)力噪聲原理，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)端和出風(fēng)端結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲可以分為旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲是風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)時(shí)周期性打擊空氣而引起的氣體壓力脈動(dòng)噪聲，渦流噪聲是通過風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)時(shí)附著在葉片上的空氣不斷脫落成漩渦而產(chǎn)生的噪聲[3]。改造時(shí)，一方面將進(jìn)風(fēng)端吸氣方式，由軸向吸氣改為側(cè)向吸氣。另一方面，加長(zhǎng)出風(fēng)端風(fēng)筒，延長(zhǎng)擴(kuò)散器的作用長(zhǎng)度。改造后的進(jìn)、出風(fēng)端風(fēng)筒分別如圖4、圖5所示，風(fēng)機(jī)空氣流向如圖6所示。

圖4 改造后進(jìn)風(fēng)端風(fēng)筒

圖5 改造后出風(fēng)端風(fēng)筒

圖6 改造后風(fēng)機(jī)空氣流向

為了驗(yàn)證改造效果，選用之前試驗(yàn)的5臺(tái)風(fēng)機(jī)，在相同的試驗(yàn)條件下進(jìn)行了噪聲值測(cè)量，結(jié)果如表2所示。

為了消除環(huán)境背景噪聲對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，我們使用聲級(jí)計(jì)測(cè)量了風(fēng)機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，試驗(yàn)場(chǎng)地周圍的噪聲值。按照風(fēng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)擺放位置，分別測(cè)量了進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口處的環(huán)境噪音，具體數(shù)值如表3所示：

表2 風(fēng)機(jī)改造后噪聲值 dB

表3 環(huán)境噪音值 dB

綜合以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，改造后風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)端和出風(fēng)端噪聲值降低了10～15 dB，進(jìn)一步證明了風(fēng)機(jī)噪聲的聲源為空氣動(dòng)力噪聲，也驗(yàn)證了通過改造風(fēng)機(jī)進(jìn)、出風(fēng)端風(fēng)筒結(jié)構(gòu)來(lái)降噪的可行性與有效性。

4 結(jié) 語(yǔ)

1) 通過改造風(fēng)機(jī)進(jìn)氣端、出氣端風(fēng)筒結(jié)構(gòu)，改變了進(jìn)氣方式，延長(zhǎng)了擴(kuò)散器作用長(zhǎng)度，降低了風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力引起的噪聲，有效保護(hù)了作業(yè)人員的身心健康。

2) 為了降低噪聲，只需更換進(jìn)、出氣兩端風(fēng)筒，無(wú)需整機(jī)更換，降低了礦井生產(chǎn)成本。