冯奕炜
深圳中雅机电实业有限公司广东深圳518000
摘要:离心式风机在运行时会产生较大的噪声，影响着人们的身心健康。为此，本文以一款高效离心式后向风机为研究对象，对风机吸声蜗壳降噪效果进行了研究，通过分别对4种组合方式进行了试验测量，测试了不同结构形式下风机性能和噪声特性，仅供参考。
关键词：离心风机；吸声蜗壳；降噪效果
引言
离心式风机作为一种通用机械，广泛应用于各行各业。但风机在使用过程中，由于较高的转速常常导致产生较高的噪声，带来了巨大的环境噪声污染，因此降低风机噪声十分重要。降低风机噪声的方法有很多，其中消声蜗壳有很好的降噪效果，目前，有较多的学者已对离心风机消声蜗壳降噪效果进行了不少的相关研究，但尚未研究透彻，有待进一步的深入研究。基于此，本文就离心式后向风机吸声蜗壳降噪展开试验研究。
1.试验装置和试验方法
1.1风机结构参数
研究对象为一款高效离心式后向风机，额定流量360m3/h，额定全压400Pa。风机主要几何参数如表1。
1.2测试系统
试验在符合ISO3745标准的半消声室中进行，其四周墙壁及屋顶均装有消声尖劈，消声室截止频率100Hz，本底噪声为26dB(A)。试验装置和测试系统按照国家标准GB/T1236－2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》和GB/T2888－91《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》的要求设计、制造、测试。风机进气口端连接符合GB/T1236规定的风机性能试验进气试验装置。使用智能压力风速风量仪测出PL3位置的静压和PL5处的流量压差，然后再根据其他测量的数据算出风机全压和静压试验装置如图2所示。
试验采用进口堵片方式调节流量，从大流量至小流量共选取8个工况点，分别测试每个工况点的风机流量、压力、功耗和噪声。最后计算风机标况下流量、全压、全压效率、总A声级[2]。
1—90°弧进口喷嘴;2—整流栅;3—锥形过渡段;4—离心风机;5—电机;6—噪声计
图2离心通风机试验系统装置
2.试验结果与分析
2.1消声蜗壳对风机气动性能的影响
原风机与不同消声组合试验所得的气动性能对比如图3所示。试验结果表明:由于穿孔板相对于光滑的铝板有着较高的壁面摩擦阻力，导致加装穿孔板后的风机压力和效率在整个测试工况范围内都有不同程度的降低。4种消声组合方式的压力损失并不相同，当额定转速为3800r/min，在设计工况下，A组合改进风机全压降低了约16.0Pa，效率下降了约1.28%;B组合改进风机全压降低了约5.0Pa，效率下降了约0.9%;C组合改进风机全压降低了约36.8Pa，效率下降了约3.18%;D组合改进风机全压降低了约45.8Pa，效率下降了约3.28%。主要由于安装穿孔板的面积不同，导致不同消声组合方式的摩擦损失不同。B组合即只在风机后盖板上安装穿孔板，风机压力损失最小。不同工况下，风机压力和效率损失也不相同，在设计工况及偏大流量工况下，风机压力和效率损失较大，效率也同步降低。主要原因是大流量工况下，蜗壳内部气流速度较高，气流与穿孔板之间的摩擦损失增加[3]。
图3原风机与改进风机气动性能对比
2.2A型消声蜗壳的降噪效果
图4是消声蜗壳为A组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。由图4可以看出，不同工况下，A型消声蜗壳的降噪效果不同，在额定工况点附近，降噪效果最好;在大流量工况下，降噪效果变差，这主要因为大流量情况下，蜗壳内气体流速较大，而气体流速对吸声材料的吸声效果影响很大;在小流量工况下，风机流动恶化，风机振动较大，导致振动噪声很大以致降噪效果反而变差。与原风机相比，在额定工况点A声级降低约4.5dB(A)，在大流量工况下，A声级降低约3.6dB(A)，在小流量工况下，A声级降低约1.9dB(A)。
图5是原风机和A型改进风机在高效点的噪声频谱图。根据风机参数，风机旋转噪声基频为760Hz，由频谱图可看出在500～800Hz之间的低频噪声并没有降低，而1250－2000Hz之间吸声材料的降噪效果非常好，噪声下降明显。主要原因就是选用的吸声材料超细玻璃棉在高频率下，吸声系数较大，因此多孔吸声材料其吸声效果是高频优于低频的。
图4风机A声级对比
图5风机噪声频谱对比图
2.3B型消声蜗壳的降噪效果
图6是消声蜗壳为B组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。与原风机相比，在额定工况点A声级降低约7dB(A)，在大流量工况，A声级降低约5.0dB(A)，在小流量工况下，A声级降低约2.4dB(A)。
图7是原风机和B型改进风机在高效点的噪声频谱图。在125～500Hz频段之间，风机A声级有所增大，原因是后盖板加上消声材料后，叶轮轴向安装长度加长引起低频电机振动，噪声增加。在中高频段后盖板加消声材料的降噪效果很好，这种方式对于气动噪声及高频振动等起到很好的吸收作用，尤其是整机包括电机的高频振动噪声过滤程度明显。
图6风机A声级对比
图7风机噪声频谱对比图
2.4C型消声蜗壳的降噪效果
图8是消声蜗壳为C组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。与原风机相比，在额定工况点总A声级降低约7.2dB(A)，在大流量工况，A声级降低约5.5dB(A)，在小流量工况，A声级降低约3.5dB(A)。图9是原风机和C型改进风机在高效点的噪声频谱图。
图8风机A声级对比
2.5D型消声蜗壳的降噪效果
图10是消声蜗壳为D组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。与原风机相比，在额定工况点，A声级降低约5.14dB(A)，在大流量工况，总A声级降低约5.0dB(A)，在小流量工况，A声级降低约2.0dB(A)。降噪效果稍微好于A型改进风机，但不明显。可见前盖板加装消声材料降噪效果并不好，主要原因由于进口处有集流器，导致安装消声材料的面积相对于后盖板小很多，吸声效果不明显。图11是原风机和D型改进风机在高效点的噪声频谱图。
图9风机噪声频谱对比图
（下转第433页）图10风机A声级对比
图11风机噪声频谱对比图
2.64种消声方式的降噪效果比较
图12是原风机与4种消声方式风机的A声级对比。从图中可以看出，每一种方式都有着不错的降噪效果，其中C型改进风机降噪效果最好，在额定工况点附近总A声级能降低约7dB(A);B型改进风机降噪效果也比较理想，优于A和D型改进风机;A型改进风机的消声效果最差。出现上述情况的原因应该是电机噪声通过蜗壳会被放大，而没有被吸声材料有效吸收。但后盖板加装消声材料，恰好吸收了电机的部分噪声，因此后盖板加装吸声材料降低风机噪声明显。
图12风机A声级比较
3.结语
综上所述，为研究离心风机消声蜗壳降噪效果，本文分别对单独蜗板、后盖板、蜗板与后盖板、蜗板与前盖板加装消声材料的4种方式进行了试验测量。结果表明:在风机全工况范围内，风机噪声都有不同程度的降低，其中蜗壳周向板与后盖板同时加装吸声材料的降噪效果最好，设计工况下A声级能够降低7.2dB(A)，在小流量工况下，吸声蜗壳的降噪效果变差；根据风机噪声频谱，穿孔板加玻璃棉吸声蜗壳的吸声性能中高频好于低频，风机基频噪声在设计点能够降低12.5dB(A)；加装吸声材料后风机气动性能会略有下降，压力和效率都有不同程度的降低。此研究结果可为离心风机消声蜗壳降噪的研究提供一定的帮助。
参考文献：
[1]吴坤.离心风机气动噪声降噪方法研究综述与分析[J].柳州职业技术学院学报,2011,11(1):32-35.
[2]何源.离心式通风机离散噪声数值模拟与降噪研究[D].浙江大学,2013.
[3]雷乐,谭俊飞,李景银.改变蜗壳结构对离心风机性能及噪音的影响[J].工程热物理学报,2015,V36(12):2604-2607.