浅析煤矿主通风机降噪的方法

浅析煤矿主通风机降噪的方法

李正训　 郝　莹

（山东泰安煤矿机械有限公司，山东 泰安 271000）

文章从分析主通风机噪声的机理出发进行研究，对降低主通风机噪声的方法进行了探讨和解决，通过摘要：

分析叶片形状弯曲等对风机噪声的影响，我们引入了弯掠叶片的概念，并设计出周向前弯、前掠和弯掠组合3种型式的高效低噪叶来降低噪音，降低噪音对煤矿工人健康的影响。

主通风机；降噪；低噪叶；弯掠叶片关键词：

A 　　 文章编号：1009-2374（2011）21-0085-02中图分类号：TD441 　　　　 文献标识码：

煤矿主通风机的噪声污染已成为一种环境污染，被认为是仅次于大气污染和水污染的第三大公害。近几年来，风机用户把噪声大小列为主要验收项目，对主通风机的噪声要求越来越严格。这就对主通风机的噪声控制提出了更高的要求。主通风机在运行中，叶片与气流高速摩擦就会产生噪声，主流通风机产生的噪声是比较大的，为了有效地控制风机产生的噪声，需要对主流通风机噪声产生的原因及噪声的影响因素加以研究，只有掌握了噪声产生的机理，才能想办法从设计上、结构上来降低风机的噪声。叶片的形状设计是很重要的。

（三）两者相互作用产生的噪声

叶片旋转引起自身的振动通过管道传递，往往在管道弯曲部发生冲击和涡流，造成加振使噪声增大。特别是当气流压力声波频率和管道自然振动频率一致时，将发生强烈共振，噪声突然增大，严重时致使机器破坏。此外，通风机主轴通过电机、齿轮增速装置或者皮带传送时，可能也会引起振动而产生二次噪声，通风机噪声，从声源特性来说，属于偶极子源辐射噪声（或称双源辐射声），指向性图形为8字形，在轴向声波较强烈，而与轴垂直的方向声波作用较弱。

二、通风机噪声控制的原理

通风机的噪声控制有各种各样的方法，归结起来，不外乎下列三类：一是降低声源的噪声；二是传输路径的噪声控制；三是接收器的防护措施。通风机的噪声控制，采用哪种方法或哪几种方法的组合，取绝于必需的减噪量，以及经济上和运用上的综合考虑。（一）通风机声源的噪声控制

通风机噪声控制的最根本方法，就是使声源的噪声降低，声源的噪声控制方法是：一是要降低声源的激发力。包括：减少因空气动力产生的冲击和涡流噪声。提高叶轮及转轴的动平衡精度，以减少因不平衡所产生的噪声。提供良好润滑以减少摩擦力。声源的隔振，可以有效减少激发力；二是降低系统中噪声辐射部件对激发力的响应。包括：改变共振构件的固有频率。当激发力的频率相当或接近于某构件的固有频率时，将激起构件强烈共振及由此产生的激烈噪声。采用阻尼材料，以增加能量损耗，减少噪声的辐射；三是正确的安装、合理的使用和维护保养，防止异常声发生。

（二）传输路径的噪声控制

一是声源的隔声。在噪声源的周围或接收器周围，

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一、噪音的产生原理

通风机的噪声一般说来比较高，其噪声产生的原因，归纳起来，不外乎有下面三个：一是因空气动力所产生的噪声；二是由于机械振动所产生的噪声；三是两者相互作用所产生的噪声。不论是通风机还是别的任何机器，了解并掌握产生其噪声的噪声源，乃是噪声控制的最根本而且最有效的方法。

（一）空气动力噪声

空气动力噪声包括：一是冲击噪声。叶轮高速旋转时，叶片作周期性运动，空气质点受到周期性力的作用，冲击压力波以声速传播所产生的噪声。这种噪声随着叶片形状和几何尺寸的变换，噪声强度也不同叶轮圆周速度愈大，噪声则愈大。二是涡流噪声。叶轮高速旋转时因气体边界层分离而产生的涡流所引起的噪声。由于涡流无规则的运动，时而生长，时而衰减，于是使得涡流噪声具有宽广的频率范围。（二）机械振动噪声

回转体的不平衡及轴承磨损，破坏等原因所产生的振动必然伴随有噪声，当叶片钢性不足，由于气流作用使叶片振动也会产生噪声。

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使用设计得当的隔声罩，让声源泉密闭，防止或减少噪声源泉向外传播；二是声的吸收。利用声的吸收原理，采用良好的吸声材料，使噪声在传输途中不断的衰减；三是声的反射。利用声的反射原理，采用不连续结构，使声能反射给声源，即所谓的阻抗失配，阻挡噪声的传播。

（三）接收器的防护措施

所谓接受器可能是一个人或人的集合，或者是噪声敏感设备，在噪声过高的环境下，可以采用某些防护工具如耳塞、耳罩，或设置隔声室，使噪声控制在允许水平，防止噪声的伤害。

料，当声波通过消声管时，声能被吸收，达到噪声衰减，噪声衰减性能与吸声材料的密度（kg/m3）、厚度以及小孔直径d及开口度（p×d2/（4t2））有关，其中t为孔与孔之间的距离（或周节）。这种消声器和其它形式的消声器不同，它在宽广的频率范围内具有良好的衰减特性，特别是对高频具有较大的衰减量。这种消声器，可以把它看作一般的吸声管来考虑，衰减量TL可以采用Sabinl公式计算：TL=K1×P×L/S1 dB式中：K1为吸声率a决定的常数；P为吸声材料的周长；L为壳体长度；S1为消声管的断面积。此式说明，衰减量主要取决于壳体长度L和填充于内表面的吸声材料的吸声率。在通风机出口管道设置吸声板，可以使噪声级有效的得以降低。这种消声装置同样也可以用于在通风机进口侧设置吸声板，也有良好的消声效果。

（三）设置隔声间防声罩

最近为了防止或降低通风机噪声的传播，将通风机放置在具有吸声性能的隔声间内，这时为了能够进气，需放置吸气口及管道，于是就会产生噪声的穿透，为此，应在进气口设置消声器，使噪声衰减。通风机噪声的控制，除了重视通风机本身及其管道系统的消声控制外，电动机产生的噪声亦不可忽视，为了减少电动机的噪声，合理的选择电动机功率是很重要的，因为不必要的功率增加增大了噪声，为了使电机噪声尽量降低，往往采用内表面贴有吸声材料的防声罩，阻止噪声的向外扩散。

总之，只有通过对矿井主通风机噪音的降低和优化，才能降低噪音对环境的影响。通风机噪声控制方法，具有很好的推广和实用价值。

参考文献

世界图书[1]　 丁绍南．采煤工作面液压支架设计[M]．北京：

出版公司，1992．

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机械，2002，（2）．[3]　 《采煤机械化设备使用与维护》编审委员会．采煤机械化

设备使用与维护[M]．

[4]　 程居山．矿山机械[M]．中国矿业大学出版社，1988．

三、通风机噪声控制方法

（一）设计性能良好的通风机

为了降低噪声激力，在通风机设计时，应事先考虑减少通风机声源噪声的因素，为此，在气动性能上要尽量减少气流冲击和附面层分离现象，以避免或减少冲击噪声和涡流噪声的发生，设计时要避免通流部分尖锐突出和急剧转弯，合理选择通风机的转速大小，因为通风机的噪声为周速的6次方比例关系，要十分注意控制叶轮与蜗舌处的间隙大小，试验研究和实践证明，间隙x的大小对通风机噪声影响较大，间隙太小，噪声将增加较快。对于压力不高的离心通风机，可以设计成所谓的低噪声通风机。该通风机具有较大的蜗室，叶轮出口的高速气流一进入蜗室速度便很快消失，同时叶轮进口和轮盘为曲面状，可以使气流均匀，防止乱流的发生，这种通风机与同性能的一般通风机比较，噪声下降15pohn左右。此外，尽量提高叶轮及主轴的动平衡精度，保持良好的润滑条件，增加机壳刚性，提高其固有频率等，也可有效的减少噪声源的激发力，减少噪声的发生。最后我们顺便指出，通风机噪声源的控制，特别是风压高的大容量通风机，乃是一个比较困难和有待解决的问题。

（二）通风机及出口管道的消声

前已指出，在通风机进气口或排气口其噪声级最大，为此，利用声的阻抗失配原理，在通风机进排气口处设计和安装消声器，使通风机进、出口的声辐射噪声减至最小，可以有效降低噪声。由于通风机噪声频带比较宽广，而且允许的压力损失也小，所以一般很少采用膨胀式和共振式消声器，往往使用吸声式消声器来减低通风机的噪声。吸声式消声器在截面s1的消声器管壁上开设很多小孔，周围填充多孔性吸声材

（责任编辑：陈　倩）

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