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罩式风机消音器安装时考虑通风机噪声源因素分析?
发布时间:2023/1/9 点击次数:823

罩式风机消音器安装时考虑通风机噪声源因素分析? 

 

    罩式风机消音器安装时考虑通风机噪声源因素分析?罩式风机消音器安装主要考虑因素,主要动作方式,风机消音器安装后的消声标准要求低于国家降音标准。
    煤矿用局部通风机噪声产生的原因以及巷道断面积、支护形式等因素对局部通风机噪声大小的影响。根据消声原理,利用吸声材料、消声结构等阻抗结合消除不同频率噪声的方式,提出了风机消音器设计方案。现场试验证明,该方案降噪效果明显,平均降噪19.7dB,有效保护了职工的职业健康,减少了受噪声影响引起的各类事故。
新郑煤电公司设计生产能力3.0Mt/a,服务年限53.3a,所使用的局部通风机为FBDNo系列对旋轴流式局部通风机,工作噪声在95-110dB之间,尤其在长距离掘进工作面,为了保证供风量,使用FBDNo2x30kW型双级同时开启的局部通风机,其噪声高达108dB,严重超过了国家规定标准,其噪声在30m范围内掩盖了行车声、机械运转声、说话声和信号电铃声等,造成通信联络困难,极易发生安全事故。因此,分析局部通风机噪声产生的原因,研究如何降低通风机噪声,不仅是职业危害防治的重要内容,而且对确保安全生产具有重要意义。
1通风机噪声产生的原因
11通风机空气动力性噪声
通风机空气动力性噪声包括旋转噪声和湍流噪
旋转噪声是通风机叶片旋转时,周期性打击空气而引起的气体压力脉动噪声;湍流噪声主要是通风机叶片旋转时附着在叶片上的空气不断滑脱成漩涡而产生的噪声⑴。
电动机噪声
电动机噪声主要包括:转子动平衡不良引起的旋转噪声、转子切割磁场引起的电磁噪声、冷却风扇的空气动力性噪声和轴承摩擦产生的机械噪声等⑵。
1.3壳体再生噪声
通风机壳体内壁在高速气流撞击下及传递的高强度空气动力性噪声作用下受迫振动时产生的噪声;气体在壳体内流动时受到障碍物扰动产生的噪声,气体在管道中呈湍流状态,在壳体内部结构性障碍物处产生的涡流噪声⑴。
通风机进、排气口未加有效消声装置或消声装置不合理,均会出现壳体噪声特别严重的现象。在通风机壳体内产生的空气动力性噪声、电动机噪声和壳体再生噪声通过进气口、排气口、通风机壳体3种途径向外传播、辐射后就是通风机周围空气中的噪声。
2通风机噪声测量及分析
2.1不同支护形式下噪声情况分析
由表1数据可知,同类型通风机在巷道断面相近、支护形式不同的巷道内,噪声级有很大的差异,锚喷巷道内的通风机平均噪声比U型钢支护巷道内高7.2dBo
表1不同支护形式下噪声情况
锚喷支护 U型钢支护
用风地点 断面/n 噪声级/dB 用风地点 断面/
m2 噪声级/dB
西翼轨道 16,4 100.4 31112回风巷 15.8 93,2
31101西运输巷 16.4 99.4 31112运输巷 15.8 92.5
12采区避难所 16.0 100.2   
平均  100.0 平均  92.8
2.2不同巷道断面下噪声情况分析
由表2可以看出,利用相同工艺施工的巷道壁面,通风机噪声随着断面减小而增大,大断面与小断面相差7.8n/,噪声级相差5.8dB。
表2不同断面巷道通风机噪声情况
序号 用风地点 巷壁 断面/n? 噪声级/dB
1 西翼轨道巷 锚喷 16.4 100.4
2 西翼运输巷 锚喷 13.8 101.5
3 12204回风巷 喷浆 11.7 102.4
4 12204中联巷 喷浆 8.6 104.6
12204回风巷局部通风机噪声测量
12204回风巷局部通风机的风量为400-630m3/min,转速为2950r/min,电动机功率30kW,工作温度为23龙,电机频率为50Hz。测量时,在通风机周围共设置7个测点(图1),具体位置为通风机排风口斜向外45。上、下各1个,通风机机体中间上、下各1个,通风机吸风口斜向外45。上、下各1个,吸风口轴线上1个,所有测点距离通风机距离均为1000mm,以上测点分别命名为0、%、《、《、Cs、C《,测量结果见表3。
由测量噪声数据知,通风机平均噪声为103.8dB,各个位置的通风机噪声值都超过了100dB,以通风机中心水平面为界,通风机外部噪声分布大体为:进风口轴线及法线上噪声高,机体上下噪声低,出风口处噪声居中。
14.通风机噪声频率范围较广,一般为60~8000Hz,低频声波对人体有害,且波长较长,声波的穿透力比较强,较难消除⑷。为有效降低通风机噪声,该研究从吸收和消弱噪声的声能吸声材料和结构设计2个方面来实现综合降低通风机噪声的目的。
图1通风机噪声测点布置
 表3 各测点声压级数据 dB
测点 1次 2次 3次 平均
 103.5 103.7 104.1 103.7
G 103.3 103.8 104.0 103.7
G 101.2 101.5 103.5 102.1
 102.1 102.2 102.8 102.3
& 103.7 103.9 104.1 103.9
 105.2 105.1 105.5 105.3
 106.2 106.2 105.9 106.1
平均 103.6 103.8 104.3 103.8
3YZKF型罩式风机消音器设计
可以通过使用吸声材料减弱高频噪声,低频噪声则不易减弱,可使用削弱低频噪声的吸声结构进行控制。为此,必须设计综合性降噪装置。为了大限度降低通风机噪声,在进风、出风和机体等噪声源处分别设计罩式隔声风机消音器,根据通风机尺寸,3个隔音罩规格2000mmx800mmx100mm(进、出风口长x直径x厚);机体尺寸2000mmx1200mmx1700mmx100mm(长x宽x高x厚)。将通风机装入机体罩内,通风机出风口与机体罩和出风罩及通风机进风口与进风罩和机体罩均用800mm法兰连接。
3.1吸声材料的选择
根据前面分析,安装吸声材料是重要的降低高频噪声手段,因此,隔声罩内部必须安装吸声材料,设计选用厚40mm的罗克休泡沫塑料作为吸声材料。使用现有的罗克休配比液,按照膨胀比例根据需要浇铸成大小不等的罗克休泡沫板,然后在板上制作吸声孔,制作过程中要使材料的孔隙率高些,一般在70%以上,尽可能达到90%;孔隙应该尽可能细小,且均匀分布,孔间相互贯通,孔要向外敞开,呈喇叭状,使声波易于进入孔内。
3.2罩式风机消音器空气层设计
吸声材料背后的空气层对于吸声特性的影响规律是随着空气层厚度增大,大吸声系数峰值频率向低频移动⑸。隔空釆用宽100mm、高48mm、厚mm的槽钢,内侧壁每面竖直安置3根槽钢,起到隔绝空气和固定里层材料的作用。
3.3罩体钢板选择及内部阻尼层设计
隔声罩外壳采用厚2mm的钢板,为减弱声波传到大面积钢板时发生的共振效应,需在罩壁内表面粘贴一层阻尼层,以降低其噪声辐射。阻尼层厚度为钢板厚度的2~3倍,厚度太小起不到应有的阻尼效果,厚度超过一定值后,其阻尼效果的增加就不明显,反而增加质量,浪费材料⑹。因此,取阻尼层厚度为5mm,阻尼材料选用沥青。
3.4穿孔板
穿孔板安装在里层,其吸声原理为亥姆霍兹共振理论:声波传到共振器时,其小孔颈中的气体在声波压力下往返运动,运动气体具有一定质量,它抗拒运动速度的变化四。声波进入小孔时,因为孔壁的摩擦和阻尼,部分声能转化为热能而被消耗掉。设计穿孔板采用穿孔铝塑板,孔径取5mmo穿孔率越小,共振频率越低,穿孔率越大,共振频率越高,但穿孔率不能超过20%,增大到一定程度后,随着穿孔率的增大共振频率逐渐降低⑸。本设计取孔间距为10mm,另一方面该板还起到保护吸声材料的作用。隔音罩厚度为100mm,从外到里依次为:2mm厚钢板、5mm厚阻尼层、48mm厚空气层、4mm厚三合板、40mm厚罗克休泡沫吸声板、0.5mm厚玻璃布、0.5mm厚穿孔板(图2)。

图2通风机风机消音器外壳构造
4消音效果验证
将该罩式风机消音器安装在12204回风巷掘进工作面局部通风机的备用通风机上,在相同测点处测得的通风机噪声见表4。
从表4可知,隔声罩安装使用后,各测点处的噪声均有明显降低,且不同测点降低幅度基本相同,这说明虽然隔声罩由3部分组成,但每一部分的构造和原理基本相同,因此,降噪声效果基本相同;说明设计中使用的材料和设计尺寸均在一定程度上达到了降噪要求。
从图3可以看出,安装隔声罩后,各测点噪声平均降低了19.7dB;G、C6、G3个测点处的降噪效果好,均在20dB以上,这是因为这3个测点处于通风机吸风口位置,直接暴露在空气中,传递噪声的效果较直接,安装隔音罩后,吸风口与空气隔离开,比原来直接暴露在空气中更容易降低噪声,所以降噪声效果较好。
总体来看,该罩式风机消音器降低噪声,达到了预期效果。原来在通风机处很难听到人们的谈话声,语言交流受到严重影响。安装隔声罩后,通风机噪声明显降低,而且不影响人们间的正常交流和其他工作时所需的声音。
表4安装风机消音器后通风机噪声测■值 dB
测点  1次 2次 3次 平均
G  85.1 87.2 84.8 85.7
q  84.6 85.8 86.2 85.5
C3  83.5 82.9 83.9 83.4
C4  83.8 84.2 83.5 83.8
  82.8 80.9 81.5 81.7
c6  84.6 84.3 82.2 83.7
J  84.9 84.5 83.9 84.4
平均  84.2 84.2 83.7 84.1
120 1■:消声后噪声值 
 80        
 40 -  消声前后噪声差值 
 0 
1 2 3 4 5 6 7
测点
图3消声前后噪声声压值曲线
注入的高压水作用于煤体面上的压力会使冲孔区的煤体内部形成内应力,表现为4个压力孔在冲孔过程中出现压力增加的现象。但是随着冲孔的进行,当注入水的大剪应力超过煤体的极限抗剪强度时,煤体会到受剪切破坏,使煤体的应力发生改变,钻孔周围煤体的应力梯度下降,表现为4个压力孔的压力逐渐下降。其中,2\3#和5*孔压力下降至0,说明其距各措施孔之间的距离在水力冲孔的有效影响半径内。在此范围煤体内积聚的弹性势能释放,煤层透气性增加,促使瓦斯解吸和排放。6.压力孔在4.措施孔已经返出清水时,压力有所下降,但并未降至0,说明水力冲孔措施也对12m范围内的煤体有所影响,只是影响效果较弱。因此,6*孔不在其措施孔的有效影响半径之内。从而可以确定,水力冲孔的有效影响半径为9m。
在煤矿釆用压降法确定了矿井水力冲孔的有效影响半径为9m,为水力冲孔技术在矿井中的应用提供了合理的布孔参数。当煤层的赋存条件(地质构造附近或煤层埋深增加50m以上)发生较大变化时,应适当调整布孔间距,必要时应重新测试(上接15页)
FBDM系列局部通风机未釆取降噪措施前噪声较大(90-105dB),频谱较宽(20~8000Hz),给现场施工带来较多安全隐患,对职工健康影响较大。喷浆类巷道比U型钢支架支护巷道内通风机平均噪声高7.8dB;随着巷道断面积增大噪声有所减小,巷道断面积增加7.8m2,噪声声级下降5.8dB。结合现场情况,将风机消音器安装在新郑煤电公司12204回风巷掘进工作面局部通风机上进行了试验研究。选择不同测点,分析了安装前后通风机噪声的变化,风机消音器安装前该通风机各测点处噪声均超过《工业企业卫生设计标准》规定(85dB),高达106.1dB,安装风机消音器后,噪声明显下降,平均噪声降到85dB以下,风机消音器实际平均消声近19.7dB,效果较好,现场工作人员语言交流不受影响,满足了现场需求,可以进一步推广应用。

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