李家賢 李廣為

(1 中央儲(chǔ)備糧杭州直屬庫(kù)有限公司 311112)(2 中央儲(chǔ)備糧寧波直屬庫(kù)有限公司 315318)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，噪聲污染日益得到大家的重視，成為僅次于大氣污染和水污染的第三大環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的深入，許多建庫(kù)時(shí)位于城郊的糧庫(kù)逐步變?yōu)椤俺侵袔?kù)”，甚至是“城心庫(kù)”。糧食通風(fēng)帶來(lái)的噪聲屢遭周?chē)用竦耐对V，糧庫(kù)也疲于應(yīng)付監(jiān)管部門(mén)的各類(lèi)督查，嚴(yán)重干擾了企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。如何在現(xiàn)有條件下，既保證糧庫(kù)正常保糧作業(yè)的順利進(jìn)行，又能實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)、居民生活、自然環(huán)境的有機(jī)協(xié)調(diào)，是一個(gè)現(xiàn)實(shí)而急迫的問(wèn)題。

1 噪聲的危害

噪聲并沒(méi)有明確的定義，一般來(lái)說(shuō)，凡是能引起人不愉快、達(dá)到一定強(qiáng)度將威脅身體健康的聲音都可以稱(chēng)之為噪聲。長(zhǎng)時(shí)間接觸噪聲不僅會(huì)造成聽(tīng)力障礙，而且還對(duì)人的心腦血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等造成不利影響，所以有人稱(chēng)噪聲為“致人死命的慢性毒藥”。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的調(diào)查，噪音級(jí)達(dá)到35～45 dB(A)時(shí)，人們的睡眠就會(huì)感到不適。在65 dB(A)的噪聲環(huán)境中，70%的人就無(wú)法入睡。在噪聲級(jí)90 dB(A)的環(huán)境中工作，聽(tīng)力障礙的發(fā)病率會(huì)提高20%。如果長(zhǎng)期處于高強(qiáng)度的噪聲環(huán)境，人類(lèi)就會(huì)出現(xiàn)煩躁、胸悶、易疲勞、記憶力減退，嚴(yán)重的還會(huì)誘發(fā)高血壓等疾病，不僅會(huì)影響個(gè)體的身心健康，也會(huì)影響正常社交，干擾日常的工作生活?，F(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，距離糧庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)區(qū)最近的居民區(qū)，日間的噪聲級(jí)要低于55 dB(A)，夜間應(yīng)低于45 dB(A)。經(jīng)過(guò)我們實(shí)測(cè)，距離運(yùn)行的離心風(fēng)機(jī)2 m范圍內(nèi)的噪聲通常高達(dá)90 dB(A)～105 dB(A)，最高達(dá)到110 dB(A)，已經(jīng)處于重度吵鬧區(qū)間。因此，必須有效地控制和治理離心風(fēng)機(jī)的噪聲。

2 離心風(fēng)機(jī)噪聲來(lái)源

根據(jù)噪音產(chǎn)生的原因，將離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲分為機(jī)械噪聲和氣動(dòng)噪聲。

2.1 機(jī)械噪聲

離心風(fēng)機(jī)的機(jī)械噪聲是由風(fēng)機(jī)機(jī)械間碰撞、摩擦產(chǎn)生的，主要有以下幾種原因：①風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用，葉輪產(chǎn)生磨損，風(fēng)機(jī)工作時(shí)，因葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡而產(chǎn)生機(jī)械噪聲。②風(fēng)機(jī)軸承磨損，軸承內(nèi)圈、外圈、滾珠與風(fēng)機(jī)軸、軸承座產(chǎn)生間隙，運(yùn)轉(zhuǎn)中撞擊、振動(dòng)而產(chǎn)生機(jī)械噪聲。③風(fēng)機(jī)使用或維保不規(guī)范、不到位，設(shè)備零部件的連接機(jī)構(gòu)松動(dòng)造成機(jī)械噪聲。④風(fēng)機(jī)的零部件與葉輪產(chǎn)生共振而造成機(jī)械噪聲。⑤風(fēng)機(jī)整流子碳刷摩擦導(dǎo)電環(huán)或整流子本身產(chǎn)生的機(jī)械噪聲。⑥電機(jī)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(dòng)而造成的噪聲。

2.2 氣動(dòng)噪聲

氣動(dòng)噪聲主要分為旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。當(dāng)風(fēng)機(jī)的葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉輪軸線(xiàn)方向的氣體分子流速并非均勻分布的，因此空氣分子作用在風(fēng)機(jī)殼體上的脈動(dòng)壓力也不均勻，于是出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)噪聲；同時(shí)，葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，空氣在葉片周?chē)纬蓽u流，由于不同速度的氣體分子交換而產(chǎn)生動(dòng)量遷移，又形成了一系列的小型渦流，周?chē)目諝馐艿綆?dòng)，就產(chǎn)生了渦流噪聲。這兩種方式產(chǎn)生的噪聲有所區(qū)別，旋轉(zhuǎn)噪聲以中低頻聲為主，渦流噪聲為連續(xù)性噪聲譜，中高頻音占比較大。

3 噪聲的控制途徑

3.1 控制機(jī)械噪聲的途徑

通過(guò)分析機(jī)械噪聲的來(lái)源，可以從以下幾個(gè)方面減少機(jī)械噪聲：①新風(fēng)機(jī)使用前，須進(jìn)行嚴(yán)格的靜平衡和動(dòng)平衡校正，合格后才能接收使用。②風(fēng)機(jī)安裝時(shí)，風(fēng)機(jī)與底座間應(yīng)墊橡膠片、毛氈板等軟質(zhì)材料，減少風(fēng)機(jī)工作時(shí)與底座的共振。③要對(duì)風(fēng)機(jī)定期進(jìn)行維修保養(yǎng)。如：外殼是否破損松動(dòng)，移動(dòng)地腳是否功能正常，各零部件連接機(jī)構(gòu)是否咬合正常，軸承有無(wú)過(guò)度磨損、老化及潤(rùn)滑不足，傳動(dòng)帶與傳動(dòng)輪結(jié)合是否緊密等。④在進(jìn)行實(shí)倉(cāng)通風(fēng)時(shí)，進(jìn)風(fēng)管可設(shè)置一段橡膠或帆布柔性管，一定程度減弱風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管的共振，從而降低風(fēng)機(jī)噪聲。⑤定期對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查，分析電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲，當(dāng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生低頻電磁噪聲，表明電動(dòng)機(jī)定子有偏心現(xiàn)象，氣隙不均勻；若電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高頻電磁噪聲，表明電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有缺陷或破損，均要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修復(fù)或更換。⑥要根據(jù)倉(cāng)房和儲(chǔ)存糧食的實(shí)際情況合理選用風(fēng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、風(fēng)量等參數(shù)。

3.2 控制氣動(dòng)噪聲的途徑

3.2.1 降噪原理 在實(shí)際工作中，由于風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)進(jìn)步和后期的科學(xué)維護(hù)，離心風(fēng)機(jī)的機(jī)械噪聲已經(jīng)被抑制在一個(gè)較低的水平。在風(fēng)機(jī)的噪聲分析中，機(jī)械噪聲在總噪聲中的占比較低，可以忽略不計(jì)。因此要抑制風(fēng)機(jī)噪聲，重點(diǎn)是要研究和分析氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的控制。由于糧庫(kù)工作的特殊性，離心風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率、葉片形狀、額定轉(zhuǎn)速都相對(duì)固定，且經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)，這些指標(biāo)都被證明適合糧庫(kù)的作業(yè)要求，因此我們不能通過(guò)減少風(fēng)量來(lái)作為降噪的條件，只能從噪聲傳遞途徑中的能量衰減這個(gè)角度來(lái)解決問(wèn)題。聲波的能量衰減有兩種情況：一是聲波隨著傳播范圍的擴(kuò)大，單位面積的能量變小，即擴(kuò)散衰減；二是聲波在傳播過(guò)程中穿過(guò)其它介質(zhì)，由于不同介質(zhì)的摩擦力、粘滯性差異，而導(dǎo)致聲波被不斷吸收或轉(zhuǎn)化，能量降低，即所謂傳遞衰減。聲波的能量衰減公式為：

根據(jù)以上分析，在受聲點(diǎn)距離無(wú)法改變的情況下，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)的噪聲控制，隔聲與吸聲結(jié)合使用是可以考慮的研究方向。

3.2.2 降噪試驗(yàn) 選用糧庫(kù)常見(jiàn)的4-726C7.5 kW型離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪試驗(yàn)，該風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為7.5 kW，工作電壓為380 V，轉(zhuǎn)速為1800 r/min，全壓范圍為1116 Pa～1760 Pa，流量范圍為8280 m3/h～16576 m3/h，風(fēng)機(jī)重量為64 kg。

3.2.2.1 降噪材料 試驗(yàn)采用的吸聲材料為多孔材料-玻璃纖維吸聲板，也就是常見(jiàn)的玻璃棉吸音板。由于玻璃纖維的黏性和熱導(dǎo)性，當(dāng)聲波進(jìn)入材料孔隙時(shí)，孔隙中玻璃纖維和空氣在聲波的帶動(dòng)下產(chǎn)生共振，振動(dòng)又受到材料本身黏性阻力和彈性阻力的影響，聲能轉(zhuǎn)化為熱能，逐漸散失。根據(jù)其吸音原理，玻璃纖維吸聲板對(duì)中高頻率的噪聲具有較好的吸音效果，吸聲系數(shù)一般在0.35以上，個(gè)別情況下甚至可以達(dá)到0.6～0.7。同時(shí)玻璃纖維吸聲板具有不易燃、可任意裁剪、形態(tài)穩(wěn)定、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。

隔聲材料是一類(lèi)具有致密微觀(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，當(dāng)聲波以某一頻率到達(dá)隔聲材料時(shí)，依賴(lài)于隔音材料密實(shí)的結(jié)構(gòu)，透過(guò)材料的聲能會(huì)產(chǎn)生衰減，不同材料的透聲系數(shù)決定了其隔音量。由于隔音材料的這種隔音特性，對(duì)于低頻噪聲有較好的隔絕效果。本次試驗(yàn)采用的隔聲材料為市面上常見(jiàn)的隔音氈材料，隔音氈是用橡膠、細(xì)鐵粉、EVA環(huán)保塑料等材料制成的有一定韌性的高分子卷材，價(jià)格低廉，易于裁剪，實(shí)際使用中有較好的隔音效果。

兩種材料在降噪原理上的互補(bǔ)性，使他們可以結(jié)合使用，以達(dá)到最佳的降噪效果。本次試驗(yàn)使用的隔音結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 試驗(yàn)用隔音結(jié)構(gòu)

3.2.2.2 隔音罩改造 對(duì)離心風(fēng)機(jī)隔音罩進(jìn)行改造，用橡膠、軟塑料等柔性材料隔在固定隔聲罩和離心風(fēng)機(jī)的連接處，防止將機(jī)器的振動(dòng)傳遞給罩體，產(chǎn)生輻射效應(yīng)，降低隔音效果。風(fēng)機(jī)與基座間也需要減振措施。

隔聲罩在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與離心機(jī)本體形狀相似，一方面可以降低隔聲罩的體積和成本，另一方面可以降低噪聲的輻射面積。罩體要和風(fēng)機(jī)留有一定的距離，方便設(shè)備的檢修檢測(cè)、通風(fēng)排氣等工作。罩壁不要設(shè)計(jì)為方形平行形狀，這種形狀的隔音罩內(nèi)易產(chǎn)生在同一直線(xiàn)上振幅相同的聲波段，它們沿相反方向傳播就會(huì)疊加形成駐波，使隔音量出現(xiàn)低谷。隔音罩罩壁選用2 mm～3 mm鋼板或鋁板，罩壁內(nèi)粘貼80 mm～100 mm厚的玻璃纖維吸聲板，罩壁表面粘貼2 mm厚隔音氈。

3.2.3 結(jié)果分析 隔音罩改良后，選取儲(chǔ)存同一個(gè)品種的糧倉(cāng)進(jìn)行通風(fēng)試驗(yàn)，在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口測(cè)量風(fēng)機(jī)的聲功率，測(cè)得的聲功率見(jiàn)表1。

表1 隔音罩改良后風(fēng)機(jī)出風(fēng)口聲功率測(cè)量值[單位：dB(A)]

由表1可以看出，使用隔音加吸音材料改造后的離心風(fēng)機(jī)隔音罩，離心風(fēng)機(jī)的噪聲降到85 dB(A)以下，較改造前有了明顯降低，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)論

綜合以上分析，對(duì)于“城中庫(kù)”主要的噪聲來(lái)源——離心風(fēng)機(jī)的噪聲危害，必須結(jié)合噪聲產(chǎn)生的根源與機(jī)制，對(duì)癥下藥，采取相對(duì)應(yīng)的、實(shí)用的措施來(lái)控制其強(qiáng)度。對(duì)于由風(fēng)機(jī)機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械噪音，可以通過(guò)加強(qiáng)風(fēng)機(jī)的規(guī)范使用和后期的科學(xué)保養(yǎng)來(lái)減少引發(fā)噪音的因素，達(dá)到降低噪聲的目的；對(duì)于占比較大的氣動(dòng)噪聲，在現(xiàn)行條件下，糧庫(kù)可以通過(guò)改造隔音罩，增加隔音層和吸音層，提高隔音罩的隔音能力來(lái)降低噪聲危害。對(duì)噪音要求比較高的糧庫(kù)可以采用隔音-吸音-隔音“三明治”式的隔音結(jié)構(gòu)來(lái)最大限度地降低噪聲，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與環(huán)境保護(hù)的有機(jī)統(tǒng)一。