环境、资源、人口问题已被国际社会公认为影响21世纪可持续发展的三大关键问题。噪声作为一种环境公害, 对人们的生活、工作和身心健康带来的影响, 不能不引起人们对它的密切关注和深入研究。随着政府对环保问题的日益重视, 各项规定及制度也相继颁布, 噪声造成的环境污染问题也引起了环保部门及各单位的高度关注。空气压缩机是许多工业企业必备的生产辅助设施, 其运行过程中产生的高噪声, 不仅对设备操作人员的身心健康有很大危害, 而且还严重污染环境。因此, 降低和控制其噪声是劳动保护和环境保护的重要问题。
1 噪声源分析
1.1 气缸内气体压力变化产生噪声
当压缩机工作时, 气缸内气体压力发生周期变化, 这种气体压力变化产生缸内的气体声, 同时激发起活塞、气缸、缸盖、连杆及机体等零部件的振动、冲击而发出固体声, 因而成为产生压缩机噪声的重要来源。
1.2 切向力波动引起噪声
往复式压缩机切向力的波动, 会引起压缩机倾覆力矩的波动, 从而引起机器的摇摆, 由此引起机器产生较大的摇摆角振动, 有时还会引起曲轴启动时的扭转共振。高频波动会引起与压缩机本机相连的某些中冷器、管道等部件产生强烈振动响应的原因, 从而使后者辐射出高频的共振的噪声。
1.3 气阀噪声
气阀的启、闭以及气阀通道处气体流动的变化, 引起气阀处气体和金属的撞击声。
1.4 阀室与进、排气管系中的噪声
把进、排气阀腔和与之相串联的气体管道分别看成一个进气或排气系统, 在阀片周期启闭时, 在气阀口处, 对进气系统 (或排气系统) 产生一个相应的周期变化的速度脉动、压力脉动和气体噪声。
1.5 压缩机结构表面辐射的噪声
压缩机的零件如活塞、活塞杆、十字头、连杆及曲轴等都属于弹性零件, 多用螺栓连接方式连接在一起形成内部的传力机构。由此在气体力、惯性力、侧向力及摩擦力等脉动载荷作用下, 会激发多种形式的局部弹性振动。此振动通过各种传递途径, 以波动的形式最终传递到由气缸、缸盖、机体、曲轴箱等组成的外部承载结构, 引起外部表面的振动, 从而向周围辐射空气噪声。
1.6 风扇噪声
风扇噪声也是压缩机噪声中的一个重要噪声源, 风扇噪声主要是空气动力性噪声。此噪声主要由旋转噪声与涡流噪声组成。
综上所述, 在机组运行时, 其噪声源来自于发动机消声器、发动机排气管、空冷器、发动机动力缸、空滤器及进气总管、压缩缸、机身、中体、飞轮、皮带轮及皮带传动等, 且主要噪声源来自于发动机消声器、发动机排气管、空冷器、发动机动力缸。
2 噪声治理措施
对空压机的不同发生部位, 采取不同的噪声控制措施, 较成熟的有以下几种。
2.1 消声器
控制空压机的进气噪声, 可采取安装消声器的方法。消声器处噪声主要呈低、中频特性, 采用阻抗复合式消声器来消除。消声器的外层选用钢板, 内衬聚氨脂泡沫材料, 以期获得良好消声特性。阻抗复合型消声器, 就是将阻性消声部分与抗性消声部分串联组合而形成, 一般阻抗复合型消声器的抗性在前, 阻性在后, 即先消低频声, 然后消高频声, 总消声量可以认为是两者之和。但由于声波在传播过程中具有反射、绕射、折射及干涉等特性, 其消声量并不是简单的叠加关系。阻抗复合型消声器兼有阻性和抗性消声器的特点, 可以在低、中、高的宽广频率范围获得较好的消声效果。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15d B (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20d B (A) 以上。目前, 国内外空压机进气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。通过使用得出, 空压机进气消声器应采用无纤维、无泡沫塑料等疏松材料的抗性消声器和抗性微穿孔板复合消声器或微穿孔板消声器等, 不宜采用纤维或泡沫塑料等疏松材料作吸声材料的阻性消声器。因为纤维材料的护面层在空压机进气脉动气流的作用下, 很容易损坏, 使纤维逸出, 泡沫塑料老化成为粉状。逸出的纤维或粉状材料进入空气压缩机的气缸, 易损坏气缸壁, 使机器发生故障, 不能正常运行。对于排气压力高、流量大、噪声高的空压机排气系统, 要设置专用的消声器。要求消声器消声量大, 消声频段宽, 要求消声器具有减压扩容作用, 减小排气放空的压力落差, 降低排气放空噪声。对于流量小于20m3/min空压机的排气放空消声器, 可设计成阻性管式消声器。
2.2 基础声波远传治理
控制空压机的集体噪声、电动机噪声, 可采用建隔声室或通风消声隔声罩的方法, 把人和机器分开。在机房内, 采用吸声处理降低机房内的混响声, 机房的窗户使用采光隔声窗或消声通风窗, 机房的门使用隔声门或隔声门斗, 机房设通风散热装置。操作人员可通过隔声观察窗监视机器运行情况。压缩机周围建造减振沟有利于阻止声波远传, 减振沟的设置是应用减振隔振的原理。噪声和振动有非常密切的关系, 有许多噪声是由振动诱发产生的, 这种振动以弹性波的形式在基础、地板、墙壁中传播, 并在传播过程中向外辐射噪声 (即固体声) 。控制固体声的主要措施是隔振, 采用减振沟将压缩机机的基础与外界隔断, 阻止声波外传有很好的降噪效果。
2.3 包扎阻尼
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, 减少噪声传播。降低储气罐噪声, 采用包扎阻尼的方法:在储气罐外包扎5cm厚膨胀珍珠岩或刷阻泥浆, 包超细玻璃面和金属薄板, 也可在罐内设置吸声体, 打破罐内驻波, 降低储气罐噪声。
2.4 隔振
控制空压机机体的振动, 可在机器底座下设置减振器或设计制作隔振基础。对于小型空压机, 可采用无基础隔振;对于大中型空压机, 可采用做隔振基础隔振。
3 结语
压缩机经噪声治理后, 不但能控制压缩机产生的噪声, 而且还能较好地降低环境的噪声污染。降噪措施不会影响到发动机、压缩机的使用性能, 也不会影响到操作、观察和检修机组, 此噪声治理技术日趋成熟、安全可靠。这些措施和方法, 可以在压缩机工作时, 或压缩机安全运转受到威胁而不能作大的调整时, 都具有重要的指导意义和参考价值。
摘要：空气压缩机是许多工业企业必备的生产辅助设施, 其运行过程中产生的高噪声, 不仅对设备操作人员的身心健康有很大危害, 而且还严重污染环境。因此, 降低和控制其噪声是劳动保护和环境保护的重要问题。
关键词：空气压缩机,噪声,降低,控制
参考文献
[1] 赵玫.机械振动与噪声学[M].北京:科学出版社, 2004.
[2] 洪宗辉.环境噪声控制工程[M].北京:高等教育出版社, 2002.