浅谈双螺杆空气压缩机的噪声控制

摘 要：本文介绍了双螺杆压缩机机组几个主要噪声源，并指出采用的消声措施，降低了双螺杆空气压缩机的噪声级别，使噪声达到理想的效果。

关键词：双螺杆空气压缩机；噪声；控制

中图分类号：TH45 文献标识码：A

1.概述

双螺杆空气压缩机是一种容积式高转速回转压缩机，它具有容积效率高、可靠性高、易损件少、寿命长和低振动等优点，目前已经在机械、电力、冶金、制药、石油、化工等行业得到广泛的应用，然而，它同时是一种工业噪声源，所产生的噪声声级高，影响面广，污染环境，严重影响了附近地区人们的工作与休息，为适应环保要求和用户需要，采取有效措施来控制双螺杆压缩机机组的噪声是十分必要的。一般来讲，形成噪声源有两个条件：一是声源(产生振动的物体)；二是传播噪声的媒介。因此，控制噪声也相应采取两种基本方法：(1)降低声源噪声，从根本上抑制噪声发生；(2)限制和改变噪声的传播途径，使噪声在传播途中衰减。本文详细介绍如何采用上述两种方法来控制双螺杆压缩机机组的噪声。

2、噪声源以及噪声控制

双螺杆空气压缩机，是一种双轴容积式回转型空气压缩机。进气口位于机壳上端，排气口开于下部，两只高精度阴、阳转子平行安装在机壳内，阳转子有四个形齿，而阴转子有六个形齿，阳转子直径较大，阴转子直径较小，齿形呈螺旋状，两者相互啮合。阴阳转子两端均由轴承支承定位。双螺杆压缩机机组采用电机通过皮带或联轴器驱动主机，通过阳转子旋转带动阴转子在封闭的机体内回转，完成周而复始的吸气、压缩、排气过程，然后通过整机管路系统将压缩后的空气排到储气罐内，再由管网输送到各用气点。整机管路系统中包含了各种类型的阀门、压力容器，它们本身在气体力、惯性力、摩擦力等脉动载荷下，都会发出噪声。因此双螺杆压缩机的噪声源是一种综合性的噪声源，从性质上讲，它包含了机械性噪声和空气动力性噪声两种类型。

双螺杆压缩机的噪声频率比较宽广，从噪声源控制噪声，是噪声控制最根本而又最有效的措施。机械性噪声应从控制振动、减少运动部件的冲击，降低受激系统的响应来控制。空气动力性噪声应采取的控制方法主要有降低管道内气流的流速，避免产生紊流；减少气道中出现的截面变化、转弯，以避免出现压力突变等。另外，双螺杆压缩机的噪声主要通过空气向外传播，所以增加消声器和隔声罩，也能起到控制及降低噪声的效果。

2.1、进气口噪声的控制

压缩机加载工作时，进气阀开启，气流被吸入主机压缩，压缩过程产生的噪声以声波的形式从进气口辐射出来，这样便产生了进气噪声。压缩机的进气口噪声呈明显的高频特性，噪声的强度随着负荷的增加而增大。另外，进气口噪声与主机机体结构，进气阀的通径大小，阀门结构等有关。实测表明：进气口噪声比其它部位的噪声高5～10dB(A)，是双螺杆压缩机主要噪声源。

双螺杆压缩机的进气口前必须安装空气滤清器，空气滤清器的主要作用是滤除空气中的灰尘和杂质，以避免压缩机主机啮合副被过早地磨损。同时它也是一个进气口消声器，能有效衰减进气口噪声。其结构如图1所示，工作原理就是空气通过滤纸时，滤纸可以滤清空气中所含的灰尘和其他杂质，同时进气口噪声在向外辐射过程中受到滤纸的阻尼和分格，多级膨胀而衰减，故它能起到消声作用。实际使用中存在的不足就是降噪效果不是很明显，滤纸直接受进气口气流的冲击，使用寿命短。结合该形式空气滤清器的结构，采取了在滤纸外加装不锈钢丝滤网层的改进办法，改造后，降噪效果非常明显，实测噪声声级从100dB (A)降至90 dB (A)以下，同时有了不锈钢丝滤网层的保护，滤纸的寿命大大延长。

图1.空气滤清器结构简图

2.2、油气罐噪声的控制

油气罐是双螺杆压缩机用于分离油和气体的压力容器。双螺杆主机排出的气体通过排气管道进入油气罐进行油和气体的分离，因双螺杆主机属于周期性的脉动排气，主机在压缩过程中产生的噪声也通过排气管道传入油气罐，并且管道内的油气混合物高速冲击油气桶的内壁，引起油气罐壁面的振动，因此它的外表面直接向机器周围辐射出强烈的噪声。油气罐噪声是另一个不容忽视的噪声源。

油气罐的噪声控制的方法主要有以下几种：第一是衰减排气脉动压力，在排气出口处加设排气缓冲器，可以减少压力脉动，从而达到降低噪声的效果。缓冲器容积愈大，声频率愈高，降低的噪声愈多。缓冲器有圆筒形和球形两种形式，容积相同时，球形缓冲器的缓冲效果优于圆筒形；实际使用中难度较大，很少采用；第二是增大排气管的通径，降低管道内气体的流速，排气通道尽量少使用弯头，以便减少激振力；第三就是增加油气罐的刚性，增加油气罐的壁厚和在罐体内部适当部位配置加强筋处理。增加油气罐的壁厚，不仅增加刚性，而且也增加了振动质量，从而提高了机械阻抗。试验表明，油气罐的壁厚由原来的4mm增加到6mm，噪声声级可以降低2～5dB (A)。

2.3、主电机和冷却风扇噪声的控制

主电机噪声主要是电磁噪声和电机尾部的散热风扇高速旋转产生空气动力性噪声。在电动机中，电磁噪声是由交变磁场对定子和转子作用，产生周期性的交变力引起振动而产生的 当电源电压不稳定时，最容易产生电磁振动和电磁噪声。冷却风扇噪声主要是冷却风扇高速旋转时，产生的空气动力性噪声和冷却风扇产生的冷风在与换热器交换热量的过程中，产生的阻挡噪声。

主电机噪声要减小电磁噪声就必须使用户电源电压稳定，并且提高电动机的制造及装配精度，根据实际情况尽量配4极电机，主电机噪声可比2极电机低4～8dB (A)，双螺杆压缩机各生产厂家多配轴流式风扇，其具有风压小，噪声大，安装简单，成本低等特点，采用离心风扇可显著降低噪声，其具有风压大，噪音小，成本高的特点。双螺杆高端系列压缩机采用离心风扇的趋势在增大。

2.4机械振动产生的噪声的控制

压缩机在运转过程中，电机、主机等很多部件高速旋转，在整机系统中产生了气体力、惯性力、摩擦力等载荷，激发起机壳、整机底架、管道系统及支撑结构等零部件的振动。这些振动如不采取适当的措施加以限制，则会带来一系列问题，如：机器本身可能会无法正常运转，使临近振源的仪器、设备等无法正常工作。振动还会产生噪声，这些噪声声级一般都在80～95dB(A)。

机械振动噪声的控制应从控制振动、撞击及它们的传递入手。这就需要降低激振力、降低受激系统的响应和减少受激系统的声辐射面积等。双螺杆压缩机控制机械振动通常都采用隔振方法，加设弹性装置，减少振动响应。压缩机的振动源主要是电机和主机，而主机是通过中托架与电机刚性联接的，所以减少电机传递到整机底架的激振力，就能减少整机的振动。在电机和整机底架之间安装隔振器，能有效衰减电机传递的激振力，从而起到降低机械振动噪声的效果。双螺杆压缩机常用的隔振器是橡胶剪切型隔振器,它通过用丁腈橡胶在一定的温度和压力下硫化，并粘结于金属附件上压制而成的，具有较低的刚度和较大的阻尼。安装简图如图2所示。

图2.隔振器安装简图

双螺杆压缩机在安装时，通常采用多个隔振器，如何布置隔振器对隔振效果是至关重要的。安装隔振器时，必须注意各支承点的布置应对称于设备的重心，使每一个隔振器受力均匀，否则容易引起耦合振动，导致隔振器的损坏而影响使用。另外，设备的重心不宜太高，否则容易产生摇晃，必要时，应加大机架的重量，使重心下降。

2.5、双螺杆压缩机噪声传播途径的控制

上面对双螺杆压缩机的主要噪声源的处理提出了一些方法及措施，然而，我们还可以对噪声的传播途径进行控制，其中采用隔声罩可以有效地控制噪声的外传，减少噪声对周围环境的影响。

隔声罩是控制双螺杆压缩机组噪声传播的一种有效措施。它的形状一般接近于声源的外轮廓，紧靠着噪声源安装，使噪声局限在较小空间。双螺杆压缩机的隔声罩也就是外罩，它包括四面隔声壁及一个隔声顶，通常采用外置钢板，内贴吸声材料的结构。吸声材料可以用来降低隔声罩的噪声级，而外钢板则起隔声障板的作用。如果隔声罩内没有吸声材料，那么噪声将通过钢板的连续反射而不被吸收，罩内将形成一个混响场，导致声级增大。因此，在隔声罩的设计中，应考虑尽量增大罩内的吸声量，因而对吸声材料的选取，显得尤为重要。

材料的吸声能力用吸声系数α表示，它的定义为表面吸收的能量与射到表面能力之比，数值从0到1。材料的吸声系数值越大，它的吸声能力就越好。吸声系数随频率、厚度、容重而变，常用的几种吸声材料的吸声系数如表1所示。

通过对比表1中各种吸声材料，结合我公司双螺杆压缩机的频率特性，并经过大量的试验，最终确认采用5cm厚度的超细玻璃棉，其吸声效果，性能价格比最佳。实践证明，增加隔声罩后，一般可以达到25～30dB (A)左右隔声量的隔声效果，所以它是一种最方便、最有效的噪声传播途径控制方法。

结束语

虽然双螺杆压缩机的主机具有运行噪声低的优势，但辅机系统设计的好坏会直接影响到整体的运行效果。由于双螺杆压缩机机组的结构及噪声源极其复杂，好多问题仍需进一步研究，双螺杆压缩机组的开发应转化设计理念，在设计源头考虑噪声和振动因素，开发出适应新形势的高效率、低噪声、低振动的产品。

参考文献

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