轴流风机片式消声器探究

本文作者：谢乐成 秦学志 李颖华 单位：天津市通风机厂 天津鑫茂鑫风能源科技有限公司

对于大型的轴流风机，通常有消声降噪的需求，降低风机噪声的途径有两种:主动降噪和被动降噪。主动降噪是在风机的空气动力设计和结构设计时进行优化，合理地布置风机各部件，合理设计通风管路;被动降噪是在轴流风机的进风口和出风口加装消声器。大型轴流风机的消声器一般采用片式结构，这种消声器不能同风机直接相连，而需在风机与消声器之间增加中间连接管道，且中间连接管道必须足够长，这样就增加了基建的成本。如图1所示。压力回复型消声器是新型的、特别适合于轴流风机的消声器，这种消声器最大的特点是:(1)将轴流风机的进气段和扩压段与风机的消声器设计一起考虑，消声器在满足系统性能要求的前提下，可以同风机直接相连接，从而大大缩短了风机－消声器系统的长度，大幅度降低了通风风道的建设成本;(2)比常规的片式消声器减少了风机的压力损失，提高了有效

压力，节约电能。如图2所示。

1消声器设计以一台大型轴流风机为例，为其进行配套消声器的设计，为对比消声器设计的优劣，同时设计配套的压力回复型消声器和片式消声器做对比试验测试。

1．1轴流风机的参数叶轮直径:1．8m;转速:985r/min;风量:60m3/s;全压:1000Pa。

1．2消声器设计要求(1)风机的风道尺寸:3600mm×3600mm。(2)消声量:动态插入损失≥25dB。(3)单位长(1m)压力阻力系数:ζ≤0．6。(4)具有模块化组合特性。(5)压力回复型消声器直接同轴流风机相连接。(6)防潮、防腐、防锈。(7)寿命长。

1．3设计主要项目(1)声学性能设计。压力回复型消声器消声性能计算、分析和优化，主要包括:消声量和消声频带宽度。片式消声器按常规设计计算进行，同时考虑片式消声器的模块化组合要求。(2)气动性能设计。减少气流压力损失，优化流道设计［1－4］。(3)总体结构设计。各部件模块式设计，方便装配和维修，保证各模块连接强度和各部件连接强度［5－7］。

1．4声学性能设计

1．4．1消声频带宽度的确定压力回复型消声器用于轴流风机消声降噪，此轴流风机的噪声特性如表1。由表1可以看出:该轴流风机所产生的噪声峰值分布在125～1000Hz区间，此区间声压级值较高。故消声器的消声频带宽度应覆盖此区间，由此确定:消声频带宽度应不小于4个倍频程，且在中高频处有较大的噪声衰减量。

1．4．2消声量的确定消声器的消声量以A计权插入损失表示。该轴流风机的A声级达到102dB(A)，根据这一特点，依据GB3096—1993《城市区域环境噪声标准》对城市二类环境噪声的要求和风机气动噪声沿行程衰减的特性，确定消声量≥25dB(A)［8］。

1．5气动性能设计金属外壳、中间消声环所组成的气流通道为天圆地方型，出气口消声器沿气流流动方向逐渐扩张，进气口消声器沿气流流动方向逐渐收缩，其扩张(收缩)角≤12°，并且内环扩张(收缩)角要小于外环扩张(收缩)角。根据通风系统的整体要求，进气口消声器的压力损失ΔP≤60Pa，出气口消声器的压力损ΔP≤100Pa。1．6总体结构设计消声器由金属外壳、中间消声环、中间消声轴组。中间消声环设内外双环，其缓倾斜的管壁形成了逐渐的断面变化，以使气流平缓变化，并增大消声面积。为便于安装，各部件均模块化设计制造。各模块之间设置连接板，将各模块连接成一体。连接板应与气流方向顺向设置以减少阻力损失。连接法兰焊接于金属外壳的两端［9］。主要材料选择:穿孔板，吸声材料选用防潮玻璃棉板。

2消声性能试验

消声器共制作3台样机:两台为压力回复型消声器，规格分别为3600×3600×3000和3600×3600×4500;一台为片式消声器，规格为3600×3600×3000。对3台样机的相关性能按相关国家标准进行了试验［8，10－11］，试验结果如下。

2．1消声性能

2．1．1A计权插入损失压力回复型消声器:3600×3600×300026dB(A);压力回复型消声器:3600×3600×450028dBA);片式消声器:3600×3600×300028dB(A)。

2．1．2各倍频程中心频率的衰减值3种消声器在各倍频程中心频率的衰减值测试结果见表2～表4。

2．2气动性能根据测试结果进行计算，消声器的阻力损失如表5所示。3结论由试验结果可以看出:新式压力回复型消声性能达到了设计要求，验证了设计的正确性和准确性，能够满足该轴流风机消声降噪的要求。通过比较新式压力回复型消声器与常规片式消声器，得到了以下结论:(1)新式压力回复型消声器与常规片式消声器技术特点比较结果表明:新式压力回复型消声器与片式消声器降噪效果相当，但是有节省空间和压力损失小的突出优。两种消声器的具体技术特点比较见表6。(2)新式压力回复型消声器与常规片式消声器的经济效益分析。对同种格的风机分别进行消声降噪，新式压力回复型消声器需用空间为3600×3600×10300，而常规片式消声器需用空为3600×3600×21600。通过二者对比分析:新式压力回复型消音器比常规片式消音器节约安装空间大于1倍以上，能显著降低风机配套安

装空间和成本。