邱 聲，肖來祥，文亞龍，謝宇明

（長沙中聯(lián)重科環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司，湖南 長沙 410006）

1 抑塵車應用現(xiàn)狀

針對近幾年空氣污染的問題，國家和地方政府積極應對，不斷尋求治理空氣粉塵污染方面的工具設備，特別是治理城市主干街道、廣場、公園、貨運碼頭房屋拆遷、工礦企業(yè)及煤場等地點的空氣污染，抑塵車（又稱霧炮車或噴霧車）針對行業(yè)痛點順應而生，開始進入了市場，進入了公眾的視線，如圖1 所示。但是，抑塵車在工作時，會產(chǎn)生高分貝噪聲，往往達到90 dB 以上，根據(jù)GB3096—2008 聲環(huán)境質(zhì)量標準，此噪音會對在現(xiàn)場的工作人員的生理健康造成極大的損害[1]，同時在作業(yè)過程中會對居民的正常生活、休息造成影響。

圖1 抑塵車

2 抑塵車的結(jié)構(gòu)

抑塵車主要包括汽車底盤、水罐總成、柴油發(fā)電機組系統(tǒng)、霧炮機組系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及專用作業(yè)裝置等組件見圖2。柴油發(fā)電機組系統(tǒng)中的發(fā)動機給霧炮機組系統(tǒng)提供動力，并通過發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動高壓水泵和軸流風機噴射水霧。汽車底盤負責噴霧、前噴后灑等作業(yè)時地行走。柴油發(fā)電機組系統(tǒng)布置在底盤駕駛室與水罐總成之間，采用骨架包圍，兩側(cè)裝有百葉窗、卷簾門。水罐總成用來裝載水或抑塵劑。車輛的后部裝有電控箱，內(nèi)部為電控系統(tǒng)。抑塵車通過底盤的變速箱側(cè)面的取力器驅(qū)動低壓灑水泵向前噴后灑完成供水。抑塵車的原理是利用大功率霧炮機向大氣中噴灑水霧，將空氣中的灰塵、粉塵、二氧化碳等污染物顆粒吸附，從而實現(xiàn)降塵抑塵[2-3]。

圖2 抑塵車結(jié)構(gòu)示意圖

3 抑塵車的噪聲來源

抑塵車為專用作業(yè)車輛，其噪聲來源種類眾多，因此要明確其噪聲源的種類并進行研究其產(chǎn)生機理，通過分析，噪聲源主要有以下幾種：

3.1 柴油發(fā)電機組噪聲

柴油發(fā)電機組是由發(fā)電機、發(fā)動機以及控制系統(tǒng)等組成，是以柴油機為原動機，拖動同步發(fā)電機發(fā)電的一種電源設備，見下頁圖3。柴油發(fā)電機組布置于車輛前部，外圍由鋼結(jié)構(gòu)框架組成。柴油發(fā)電機組的噪聲主要是進、排氣導致的空氣動力噪聲和表面輻射的傳播噪聲。

圖3 柴油發(fā)電機組

3.1.1 空氣動力噪聲

空氣動力噪聲包括進氣系統(tǒng)的噪聲、排氣系統(tǒng)的噪聲、柴油機冷卻風扇的轉(zhuǎn)動噪聲。這種噪聲是在柴油發(fā)電機組正常工況中，對空氣的擾動導致空氣和柴油機組之間產(chǎn)生音源從而形成的噪聲，且直接對外產(chǎn)生輻射。

1）進氣系統(tǒng)噪聲。進氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲作為柴油發(fā)電機組的主要噪聲之一，是在發(fā)電機組的進氣需求下，進氣口不斷開關閉合而導致系統(tǒng)的壓力發(fā)生不斷地變化而產(chǎn)生的噪聲。伴隨著進氣系統(tǒng)工作，進氣管內(nèi)形成一定的壓力脈沖，導致進氣系統(tǒng)產(chǎn)生周期性的噪聲。

2）排氣系統(tǒng)噪聲。柴油發(fā)電機組最為直接的噪聲源即是排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，這種噪聲具有較大的強度，相比正常的發(fā)動機噪聲，其噪聲值要高出大約10～15 dB（A），產(chǎn)生的主要因素有發(fā)動機氣缸內(nèi)部壓力、排氣系統(tǒng)的管道直徑、發(fā)電機組額定排氣量以及發(fā)電機組的運行轉(zhuǎn)速和工作負荷等，提高發(fā)電機組的工作負荷或增加發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)會加大氣體的流量，從而導致排氣噪聲的增大[4]。

3.1.2 表面輻射噪聲

柴油發(fā)電機組的表面輻射噪聲包括機械噪聲和燃燒噪聲。機械噪聲是由發(fā)電機組在運行過程中的各機械部件會不斷地發(fā)生機械碰撞而產(chǎn)生。而燃燒噪聲一般是氣缸內(nèi)部柴油燃燒產(chǎn)生的壓力震動作用于整體氣缸的機械部件從而向外部輻射出一定的噪聲。一般情況下在發(fā)電機組轉(zhuǎn)速較低時，產(chǎn)生的燃燒噪聲要高于機械噪聲。

3.2 霧炮機組噪聲

霧炮機組系統(tǒng)主要由電機、高壓風機、水平旋轉(zhuǎn)支撐、仰角控制裝置、導流筒、霧化噴嘴、高壓泵等組成，如圖4 所示。霧炮機組的噪聲包括風機的氣動噪聲，機械噪聲和電機的電磁噪聲。風機的氣動噪聲在霧炮機組的噪聲中占主要部分，其包括旋轉(zhuǎn)噪聲與渦流噪聲。

圖4 霧炮機組

3.2.1 旋轉(zhuǎn)噪聲

旋轉(zhuǎn)噪聲是由于在風機旋轉(zhuǎn)葉輪的葉片通道出口處，沿周向的氣動壓力、氣流速度都有發(fā)生很大的改變，旋轉(zhuǎn)的葉片通道掠過較窄的蝸舌處時，就會出現(xiàn)周期性的壓力和速度脈動所產(chǎn)生的噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲涵蓋以下幾種情況產(chǎn)生噪聲：如靠近葉片出口處的邊界層脫離，氣流在蝸殼中擴壓脈動的脫離，葉片在進口處流動分離及偏離最佳工況點時的流動惡化等產(chǎn)生的噪聲[3]。

3.2.2 渦流噪聲

渦流噪聲是因為紊流邊界層及其脫離引起氣流壓力脈動而發(fā)生的。因為邊界層脫離和紊流脈動彈性較大，所以渦流噪聲具有頻率范圍較寬的特點。

3.3 汽車底盤噪聲

抑塵車采用的汽車底盤為二類通用底盤，其噪聲主要分為：車身結(jié)構(gòu)噪聲，底盤發(fā)動機噪聲。車身結(jié)構(gòu)噪聲是指由于底盤的車體大都是由金屬材料制成，車輛行駛過程中，振動源把振動傳給車體，進而引起車體共振形成的噪聲。底盤發(fā)動機噪聲包括燃燒噪聲，氣動噪聲，機械噪聲等。此外，還包括汽車在行駛過程中輪胎與地面的摩擦聲，不平整路面導致的震動噪聲，以及輪胎花紋間歇的空氣流動和輪胎四周擾動構(gòu)成的空氣噪聲等組成的輪胎噪聲。

4 噪聲控制

根據(jù)抑塵車的實際作業(yè)工況噪聲測試得到抑塵車工作時的噪聲基本上都在90 dB 左右，有時候甚至超過95 dB，其結(jié)果表明抑塵車的噪聲是由多種噪聲的疊加合成，這會給現(xiàn)場作業(yè)人員和周圍行人健康帶來損害，故必須通過有效措施來控制抑塵車的噪聲。

4.1 柴油發(fā)電機組噪聲控制

進氣系統(tǒng)噪聲控制，首先合理設計選用空氣濾清器，在安裝許可的前提下，盡可能選擇流量大、容量大的空氣濾清器，其次，要選擇最優(yōu)的進氣管直徑，保證氣流流速小于等于30 m/s，因為流速過高會產(chǎn)生較大的進氣噪聲。

排氣系統(tǒng)噪聲控制，合理設計排氣管直徑，選用或設計相匹配的消聲器，能夠有效降低排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲。在進行消音器的選型或設計時，要充分考慮柴油發(fā)電機組運行狀態(tài)下產(chǎn)生的較高的溫度、壓力以及高速氣流等因素[4]。同時柴油發(fā)電機組外圍框架內(nèi)部可通過采取增加吸音棉等降噪措施，降低噪聲傳播到車外的強度，從而達到相關的噪聲環(huán)保要求。

發(fā)電機組表面輻射噪聲，主要采取適當?shù)卦鰪姲l(fā)電機組的結(jié)構(gòu)強度進行適當?shù)模龃蟀l(fā)電機組的阻尼的措施，使發(fā)電機組在運行工況下，有效降低燃燒噪音與機械噪音的音源共振情況，還可使發(fā)電機組整體結(jié)構(gòu)的表面響應程度降低。同時，在不影響發(fā)電機組運行的前提下，縮減噪聲輻射的表面面積，也能夠?qū)椛湓肼曔M一步控制[5]。

4.2 霧炮機組噪聲控制

合理選擇風機的型式，同一系列的風機，噪聲與風量、風壓成正比關系。所以在選擇風機型式時，要充分考慮余量，余量過大會造成能耗浪費且噪聲增大。對同一型式的風機，在性能條件允許的前提下，應考慮選用低轉(zhuǎn)速運行的風機。對于不同型式的風機，在比較噪聲時，不應只考慮轉(zhuǎn)速和圓周速度，而應選較低比聲功率級作為評判首要條件。

合理設計管路，要減小管路阻力，首先風機入口不宜處于急變流場，其次要防止機殼與管道的振動過大而產(chǎn)生的噪聲。為避免空腔共振，風道的尺寸以及機殼直徑機殼寬度應等于主頻率波長或其倍數(shù)。平鋼板的彎曲振動的固有頻率在100 Hz 左右，通常葉片數(shù)少的離心通風機旋轉(zhuǎn)噪聲的基頻在這個范圍內(nèi)。提高薄板的固有頻率還可通過使用加強筋和阻尼涂層[2]。

部分廠家亦在霧炮機組設計中考慮降噪設計，在風機的內(nèi)筒壁安裝一層聚酯纖維吸音棉，吸音棉表層覆蓋一層多孔薄板，多孔薄板和聚酯纖維吸音棉通過鉚釘固定，通過控制風機高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲，可達到一定的降噪效果。

4.3 汽車底盤噪聲控制

為配合抑塵車作業(yè)，保證作業(yè)效果時，底盤一般以較慢的速度行駛，這時底盤的主要噪聲源是發(fā)動機，故控制噪聲主要在保養(yǎng)及使用發(fā)動機方面：按保養(yǎng)手冊要求及時更換機油，選用揮發(fā)性低、清潔性能好的合成機油產(chǎn)品，不可經(jīng)常更換機油牌號；按要求及時清理或更換空氣濾清器濾芯，以保證通暢進氣；定期更換發(fā)動機機油濾芯。同時，還應該經(jīng)常檢查底盤關重螺栓的緊固情況，發(fā)現(xiàn)有缺失、松動、損壞等情況，應及時補齊擰緊，防止因結(jié)構(gòu)松動而造成噪聲增大，影響整車可靠性。

通過以上對抑塵車一系列的隔音、減振、降噪等措施控制，可將整車噪聲進行有效降低。

5 結(jié)語

從抑塵車的結(jié)構(gòu)、工況和噪聲機理入手，采用隔音、降噪、減振等控制措施，是可行且實用的。抑塵車因其結(jié)構(gòu)復雜，噪聲源多種多樣，須從以下方面入手控制噪聲源：設計、生產(chǎn)、裝配環(huán)節(jié)等聯(lián)動，設計時綜合考慮各部件的機構(gòu)，選用最優(yōu)方案則有利于控制噪聲，制造時控制各零部件的制造工藝水平，裝配時提高裝配工藝水平，使抑塵車在發(fā)車前噪聲就能得到有效控制；車輛的正確使用和保養(yǎng)也很重要，用戶首次使用車輛時應先仔細閱讀說明書再使用，并按所介紹的方法操作及保養(yǎng)抑塵車，能使抑塵車性能發(fā)揮最優(yōu)，從而有效減輕異常噪聲。