空气动力性噪声的检测与控制研究

　　1　造纸机噪声的污染及控制的重要性

　　随着现代造纸机的发展,相应地配备了自动化程度较高的机械设备,这些设备在生产过程中的运转和振动都会产生很强的噪声,本实验研究表明,造纸车间的噪声值95～115dB(A)[1]。而ISO标准提出噪声标准是,每天工作时间为8h的标准为85dB(A)。这样就使造纸厂造纸车间噪声成为仅次于废水的第2大污染源。

　　一般工业噪声可分为机械性噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声等3种类型。所谓机械性噪声是由于固体振动而产生的;空气动力性噪声是由于空气或气体振动产生的;电磁性噪声则是由于电动机和发电机中高变磁场对定子和转子作用引起振动产生的。实验证明,上述3种噪声造纸机都存在,从而汇合成复杂的噪声。本文通过对造纸车间的噪声问题进行研究、分析与检测从而得出空气动力所产生的噪声是造纸车间主要噪声源。进一步对产生空气动力性噪声的真空伏辊的机理进行模拟实验研究与分析,并得出影响空气动力噪声的几个关键结构尺寸。

　　2　造纸机生产线噪声检测及分析

　　以福建省南平造纸股份有限公司的第2抄纸车间3号纸机为研究对象。分别应用声级计(B&K2230)和动态信号分析仪(HP3562A)进行整机的噪声测定和分部噪声测定,分别见表1和文献[2]。从表1中看出,造纸车间的噪声值为95～115dB(A)。经检测实验表明,上述3类工业噪声对于造纸车间生产设备来说都存在,主噪声源属于空气振荡所产生的噪声,发生在真空系统,特别是真空伏辊系统。

　　一般新建的纸厂要求声压值不超过下述标准:操作人员在班工作时间超过5h的室内(造纸车间)为80dBA,操作人员在短时间停留的地方(造纸机地下室)为90dBA,操作人员很少停留的地方(造纸机传动装置室,风机)为95dBA,管理人员办公室、试验室为50dBA。

　　从频谱分析得出主噪声源出现在650Hz和1256Hz上。经过分析计算这2个频率正是来自真空伏辊,是属于气体性噪声。

　　发生在真空伏辊系统的气体性噪声产生的原因是,由于真空辊面的小孔通过真空室后,孔内由真空突然回复到大气压时,空气高速通过小孔,造成振荡,形成声源的结果。它来自如下2个方面:①真空辊小孔的发声,类似于一端封闭的小管内的空气振荡,这种由空气高速穿入小孔所造成的主振荡波长与小管的长度的1/4有关[3],即主振荡的频率与辊筒的壁厚有关;②在伏辊的转动中小孔是按一定的排列方式一排一排地通过真空室的密封条进入大气的,造成伏辊沿旋转方向的空气振荡声。其位置发生在湿纸沿网上的“剥离点”位置,即湿纸页离开伏辊的位置。湿纸剥离点是在真空伏辊内真空室的密封块宽度Lm范围,即在图1中A～B之间,这样既不会有漏气破坏真空度的现象,也不会因湿纸过度松弛而引起皱折。这种发声的频率与伏辊内壁的圆周速度和小孔的节距有关。上述2种振荡组成真空伏辊系统噪声中强度最大的谐波。经过进一步的频率计算确定主噪声源1256Hz为真空伏辊小伏辊旋转方向“剥离点”之后的空气受迫振荡[4]。