离心风机噪声频谱特性分析

　　1 前 言

　　目前,离心风机的噪声一般都比较高,尤其是一些用于特定用途的高转速、高压离心风机其噪声更高,达100dB(A)以上,如林业上广泛应用的风力灭火机等。这些高分贝的噪声不仅造成环境的声污染,更甚的是对操作者的心身健康带来严重危害。因此,有必要对离心风机噪声进行研究,探讨其规律。

　　离心风机的噪声主要是气体非稳定流动过程中产生的空气动力性噪声。按其产生的机理,风机的空气动力性噪声可分为两部分,即旋转噪声和涡流噪声。

　　1.1 旋转噪声

　　旋转噪声是由风机叶片在旋转时,气体相对运动产生压力脉动而形成的。其基频可由下式计算:

式中,n--风机叶轮的转速,r/min;

　　Z--叶轮的叶片数目。

　　1.2 涡流噪声

　　涡流噪声也称旋涡噪声,主要是由于气体流经叶片时,产生紊流附面层及旋涡与旋涡分裂脱体而引起叶片上压力的脉动所造成。

　　本文通过对高压小比转数离心风机叶轮常用的几种设计方案所设计加工的叶轮进行试验测试,以分析不同叶片数目及叶片组合方式的叶轮构成的离心风机的噪声特性。试验所测试叶轮见表1,测试时各叶轮使用同一蜗壳。

　　2 噪声的测试结果及分析

　　依据有关标准,对5个试验叶轮进行A声级LA及倍频程声压级LP进行了测试(测试数据略)。

将所测得的A声级LA按式(2)换算成比A声级LSA,

式中,LSA--比A声级,dB(A);

　　LA--A声级,dB(A);

　　Q--流量,m³/min;

　　P--全压,kgf/m²。

　　图1至图5分别为所测得的5个叶轮的LSA、LA与流量系数?Q的关系曲线,图6为各叶轮在最佳工况点的倍频程声压级LP的频谱图。

　　2.1 叶轮A声级及比A声级的分析

　　a.对比图1至图5中的LA及LSA曲线,可以看出,在风机最高效率点附近,LA及LSA的值都最低。随着效率的下降,LA和LSA升高。这说明,随着效率的增加,气体在叶片上的旋涡及旋涡分裂状况得以改善,涡流噪声降低,从而使风机的噪声下降。效率最高时,噪声最低。

　　b.在最高效率点处,A声级由高至低的次序为,叶轮5、1、3、4、2,其值见表2。

　　叶轮5噪声高的原因是由于在效率最高点时,其流量系数最大,故在叶轮出口气流的流速高,与蜗舌的冲击严重,致使噪声升高。叶轮4由于效率较高,且流量系数又低于叶轮5,所以其内部由气体分离产生的涡流噪声小,在最高效率点的噪声较叶轮1和叶轮3小。但是叶轮4的流量系数较叶轮2的大,故其噪声略高于叶轮2。