窗式空调器减振降噪研究

　　空调器减振降噪是制冷行业的一大课题。窗式空调器具有结构紧凑、占用空间小、价格低廉的优点,但也普遍存在噪声较高、振动较大的缺点,这一技术问题还有待于解决。本文以KC-32Ⅱ型单冷窗式空调器为样机,进行了减振降噪研究,并取得了一定的成果。

　　KC-32Ⅱ型单冷窗式空调器的结构如图1所示。它具有高冷、中冷、低冷、通风四种工作状态,可通过调节制冷度来控制压缩机的工作。

　　1　窗式空调器的噪声源和振动源分析

　　一般来说,窗式空调器的主要振动源和噪声源为压缩机和风扇。噪声可分为窄频的机械噪声和宽频的气动紊流噪声。机械噪声包括电机旋转噪声、风扇旋转噪声、电磁噪声;紊流噪声是由于气流进出风扇、压缩机时产生涡流,引起附面层分离等引起。振动和噪声的能量激发各板振动并生成第二噪声源。

　　噪声、振动测试方法示意图如图2所示。

　　首先测试各种工作状态下的噪声值,并用转速计测量空调器在各种工作状态下的电机转速,测试结果如表1所示。由表1可知,压缩机工作与不工作状态下的噪声值相差不大,故可判断压缩机为噪声源的次要因素。

　　通过计算风扇旋转的基频,对应于噪声、振动频谱的各个峰值,可找出噪声源和振动源的所在。风扇、电机的旋转基频利用公式f=nZ/60来计算[1]。其中,n为电机转速(r/min);Z为风扇叶片数(对于电机为槽数)。

　　本实验中空调器的离心风扇叶片数为40,轴流风扇叶片数为6,电机槽数为24。计算各工作状态下电机、轴流风扇、离心风扇的旋转基频,结果见表2。

　　将制冷度调至最大,压缩机工作,测得高冷时的噪声频谱如图3所示。由图可知,该空调器具有明显的气动紊流噪声和旋转噪声特征,在233 Hz,348Hz,583 Hz,705Hz,775 Hz处均有明显峰值,其中233 Hz,348Hz、583 Hz和705 Hz分别为高冷时轴流风扇基频的2、3、5、6倍谐频,775 Hz为离心风扇的基频。其余中冷、低冷、通风工作状态下的噪声频谱也有类似的频谱特征。

　　由以上分析可知,风扇是引起旋转噪声的主要因素。特别是轴流风扇,在其旋转基频的2、3倍频处峰值最为明显。而气动紊流噪声多为中、低频噪声,主要也是由风扇而引起,噪声频谱图表明,风扇为主要噪声源、而压缩机为次要因素。

　　2　内部隔板的振动测试分析

　　考虑到振动、噪声传播途径中的各隔板均为薄板结构,固有频率低,易受轴流风扇基频的激发引起较大振动,因此,除去空调器外罩,对各隔板进行了振动量及其频谱的测试分析。

　　各隔板的振动测点分布如图4所示。测得各测点在高冷运行时的振动加速度值均在0.025~0.044 m/s2之间。其中测点8的振动量为0.044 m/s2,测点5的振动量为0.037 m/s2,测点1、测点5的振动频谱如图5所示。