面粉厂空压机噪声值测试与空压机房噪声治理技术改造分析
空气压缩机是面粉企业必备的生产辅助设备，在生产中发挥着重要的作用，但空气压缩机是一种强噪声设备，运转时产生的强烈噪声恶化了工作条件和生活环境。
空压机噪声的特点为：噪声声级高，低频突出，传播距离远，污染范围大。特别是某些噪声的频率与人的内脏器官固有频率相接近，引起共振，使人产生头晕、恶心、心律过速、高血压等症状，不仅导致人们的工作和生活质量下降，而且容易引发安全事故和人际关系矛盾。因此，控制空压机噪声不仅是劳动保护和环境保护的重要问题，也是事关面粉企业可持续健康发展的重要问题。
1 空压机噪声声源的组成及特点
1.1 空压机噪声声源的组成
空压机是一个多声源发声体，其噪声主要为进气噪声、排气噪声、机械噪声、电磁噪声。
1.2 空压机噪声的特性
以5L-40/8型、最大转速为600 r/min的空压机为例进行分析。
1) 进气口噪声
空压机进气口噪声的基频f=2n/60(n为空压机每分钟的转数）。除了基频之外，还有2f,3f等谐波，但高频谐波的声级比基频声级要低。图1为测得的空压机进气口噪声及频谱，其基频f=2n/60=20 Hz,噪声在100-120 dB(A）之间。
从图中可看出，进气口噪声是一种宽频带连续谱，呈低频特性。声压级由低频逐渐向高频降低，即低频强、频带宽，总声压级高。进气噪声一般随负荷的增加而增加，也与进气阀的尺寸、调速机构和气门通路结构等因素有关。空压机进气口噪声比其它部件的噪声要高7-10 dB(A），是空压机的主要噪声源。
2) 排气口噪声
排气噪声也是一种宽频带连续谱（如图1）。从图中可以看出，噪声频谱明显呈中高频特性，噪声频率较复杂，噪声在80--90 dB(A)之间。从图1可见，排气噪声峰值1KHz较突出，在峰值左侧，低频噪声声压级较弱，在峰值右侧高频噪声声压级较强。排气噪声的大小与压缩气体的流量、压力、空压机的转速有关，流量越大，压力越高，转速越高，噪声越大。
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3) 机械性噪声
由于产生机械噪声的主要原因是转子系统不平衡产生的振动，因此，该噪声频率是转子转动频率的整数倍，其基频与进气噪声基频相同，频谱也呈低频特性。如表1为测得的机械噪声及频谱，噪声一般在90-110dB(A）左右。
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从表1中可见，机械性噪声具有随机性质，频谱窄，频率相对固定。机械噪声由空压机的运动精度和零部件的制造精度即机械性能决定的，并随空压机转速的大小、冲击的速度、轴承间隙的大小、机体与基础的连接状况变化而变化。
4) 电磁噪声
电磁噪声的特点是频带宽，声级比较稳定。电磁噪声声功率级可用下式估算：
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2 空压机噪声控制方法
空压机噪声控制一般采用吸声、隔声、消声3种方法及措施。吸声是指声波人射到物体表面时，部分声能被物体吸收转化为其他形式的能量而降低噪声。隔声是将噪声源封闭起来，把噪声控制在一个小的空间内，阻隔声音的传播。消声是将多孔材料按一定方式固定在气流通道内壁中，以达到削弱空气动力性噪声的目的。目前，国内外空压机消声器的结构形式有6种：抗性消声器、阻抗复合消声器、微穿孔板消声器、抗性微穿孔板复合消声器、文丘里消声器和组行消声器。在实际工作中，可根据噪声源类型采取一种或几种措施同时进行控制。根据噪声源频率的特点及噪声控制要求和现场条件，空压机各部分噪声治理可采取以下实施。
2.1 进气口噪声控制
控制空压机的进气噪声，一般可采取安装消声器的方法。由于空压机进气口的噪声为低频特性，宜采用抗性消声器。抗性消声器是通过管道内声学特征的突变处将部分声波反射回声源方向，达到消声目的的消声器。主要适用于降低低频及低中频段的噪声。其形式有：膨胀式、共振式、扩张室式、微穿孔板式、千涉式等。固定式空压机通常安装在室内地面，但空压机的进气口有的在室内有的在室外。空压机进气口在室内时，应将进气口的噪声降到稍低于机体的噪声，进气消声器的消声量应在 15 dB(A）左右；空压机进气口在室外时，应根据机房周围的环境条件，将空压机进气口噪声降低到环境噪声标准的要求，消声器的消声量一般应在 20 dB (A)以上。为了保证消音器的消音效果，进气消声器一般应采用无纤维、无泡沫塑料等疏松材料的抗性消声器，抗性微穿孔板复合消声器或微穿孔板消声器等。常见的空压机进气抗性消声器是在进气口的一段管路壁上开一些均匀小孔，并在这段管路上外接其直径3-4倍的闭合空腔。小孔中空心气柱与空腔构成共振动系统，在共振频率下，空气柱振动速度很大，克服摩擦阻力消耗较大的声能，形成一个抗性男振，有龙妙子的卜卿桑声效果。
有些空压机的进气口装有空气滤清器，空气滤清器对进气口气流噪声有一定衰减，但不能满足降噪要求，故仍需要增加消声装置。一般可利用滤清器钢架设置消声百页进行消声，消声百页用铝合金板制作，主要为了防锈；百页采用竖向，有利于防尘；消声百页中吸声材料用空心玻璃棉，其吸声性能好且为憎水材料，适于用在室外。
2.2 排气口噪声控制
排气压力高、流量大的空压机因产生的排气噪声较高，在排气系统需要设置专用的消声器进行控制。排气口消声器要求消声量大，消声频段宽，具有减压扩容，减小排气放空的压力落差的作用，以降低排气放空噪声。对于流量小于20 m3/min空压机，噪声不高且主要为高频，一般可采用阻性消声器。消声阻性消声器的优点是能在较宽的中高频范围内消声，特别对高频声波有突出的消声作用。阻性消声器利用气流管道内不同结构形式的多孔吸声材料（常称阻性材料）吸收声能，降低噪声的消声器，是各类消声器中形式最多、应用最广的一种消声器，且具有较宽的消声频率范围，在中、高频率段消声性能尤为显著。阻性消声器有下列几种类型：管式消声器、弯头式消声器、小室式消声器式、圆盘式消声器。但对于排气压力高和流量大的空压机，由于噪声声压级较大，既有中低频噪声又有高频噪声，仅靠阻性消声器效果是不理想的，复合消声器是解决问题的有效途径，复合式消声器的形式有：阻抗复合式，阻性及共振复合式，抗性及微穿孔板复合式等。复合式消声器综合前种优点，由于阻性消声器虽有优良的中高频消声性能，而低频消声性能则较差，且难以提高，而扩张式及共振式消声器则相反，在低中频具有较好的消声性能，高频消声效果一般都较差。若将阻性与抗性两种消声原理合成一种消声器，就可在较宽的频率范围内得到满意的消声效果。这种消声器有共振腔、扩张室、穿孔屏等声学滤波元件又有孔吸声材料，对不同频率的噪声均有消声作用。
2.3 本体噪声控制
控制空压机的机体噪声、电动机噪声，常用考虑采用隔声加吸声的控制技术。措施是给压缩机加装隔声罩或制隔声间，以阻止噪声的传播。这是因为仅用消声措施无法控制辐射噪声和机电噪声。在空压机进气口噪声下降10--20 dB以后，机壳的辐射噪声将变为主要声源。对于小型移动式空压机常采用隔声罩的控制措施；对于大型或多台数空压机可在机房及操作间制作隔声间。为了提高隔声罩的隔声效果，通常在其内附设吸声层。如果隔声罩内没有吸声材料，那么，噪声源通过钢板连续反射而不被吸收，罩内将形成一个混响场，导致罩内声级增大。材料的吸声系数越大，它的吸声能力就越好，吸声系数随频率、厚度以及密度而变化。
隔声罩、隔声间要考虑散热问题，通常在隔声体上设置进气消声器和排气消声器。隔声设备要考虑维修的方便性，设置隔声门和观察窗，方便拆卸，并且注意在装后保证接缝处严密。隔声门、隔声窗、进气消声器与罩体保持隔声量匹配相近。为提高隔声罩降噪效果，隔声罩的设计应满足：隔声罩板要选择具有足够隔声量的材料制成，如薄金属板；处理好门、窗、洞口等隔声薄弱环节；内壁做强吸声处理，选择合适的吸声材料。
贮气罐噪声的消除通常用悬挂吸声体的办法。当压缩空气进人罐内时，在罐内的吸声体吸收声能，从而达到降噪效果。降低排气管道噪声，采用管道包扎的办法或将管道埋在地下，采用包扎阻尼的方法是：内层选用沥青油毡裹紧原管道，其阻尼作用可以消弱管道震动从而降低管道再生噪音；外层选用3 mm厚的镀锌钢板，中间层选用50mm厚、容重为 150 kg/m3的岩棉毡。隔声包扎获得了近20 dB（A)的降噪量。
2.4 控制机体的振动
控制空压机噪声就必须控制振动。空压机的振动主要通过基础和管道系统向外传递。振动的控制主要是采取隔振控制。主要措施如下：
①使用隔振器。隔振器把空气压缩机与基础之间形成弹性联结，减少振幅实现隔振，这是隔振的最关键的环节。
②采用隔振缝悬浮基础。隔振缝悬浮地基切断空压机振动向土壤传递的途径。隔振缝宽150-200 mm，充干砂，在基础下面铺干砂和工业毡，毡厚20-40 mm,
③采用隔振沟。有些情况可采取地面挖沟，用以切断沿地面传播表面波为主的振动。
2.5 控制管道的振动
在空压机的噪声控制中管道通常存在振动和辐射噪声两个问题要解决。空压机管道振动原因是空压机振动传递给管道的；另一个原因是管内的气流脉冲引起振动。当这振动频率在20-20 kHz时，就与声联系起来了，就形成了管道的声辐射。控制管道振动与声辐射的措施如下：
公壁开共振管长度。当空压机激发频率与管件系统的固有频率相吻合时引起共振，此时管的长度为共振管长度。计算公式如下：
G=(0.8-1.2)Ck/4f (k=1，3，5，…）
式中C一声速，m/s;f-激发主频率，HZ.
②在管道中加设孔板。孔板是阻力元件，可以降低脉冲气流，孔板的孔径与管道径之比D $L/D管= 0.43--0.50。孔板厚度H=3-5mm。孔板安装在脉冲较大的进出口处，且空积足够大的进出口处。
③加软胶管联接，将沿管路的振动切断。即将一段金属管改为胶管，通常长度>0.5 m长即可。
④在管路固定处采取弹性固定，以免振动传递给支承。
⑤设置缓冲式消音器。
⑥用减振材料包裹管路，例如，用沥青布包裹空压机管路，可以有效降低辐射噪声。
3 空压机噪声治理实例分析
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以某面粉厂空压站5L-40/8型空压机为例。原吸气系统采用孔板消除气流压力脉动与小孔进气消声方案；排气放空系统采用空气过滤器与小孔排气消声器降噪。系统最大噪声超过100 dB (A)。
采用改进空压机噪声治理方案如下：
① 进气口采用抗性复合消声器（如图2)，消声器的外层选用2 mm厚的钢板，内衬薄层聚氨脂泡沫材料。根据抗性消声器的消声特性，避免在许多通过频率消声量为零的缺点，在扩张室内插人内接管。为改善空气动力性能，用穿孔率大于25％的穿孔管，把两根内插管连接起来，形成两个扩张室，动态特性好、消声量大。
②在贮气罐进口加装能消减气流压力脉动的孔板，用孔板消减气流脉动，不需改动管道，费用低。
③ 排气放空口采用阻抗性复合型消声器（见图3)。阻抗复合消声器是在圆筒抗性消声器一端内插穿空管而成，以抗性为主，以阻性为主辅。阻性段具有减压扩容，减小排气放空的压力落差的作用，从而有效降低低频噪声。抗性消声器内、外管间填充厚玻璃棉毡，对高频噪声有较好消声作用。
通过上述综合方法治理后，降噪效果显著，空压机进气最大噪声<70 dB(A），有效降噪31 dB（A）：排气放空声最大噪声<60dB（A），有效降噪28 dB(A）。
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