福建省龙岩某一煤矿通风机房安装两台型号为KZS-28轴流式通风机:通风量为80～180m3/s, 风压为1600Pa～3200Pa, 配套电机型号T710, 功率710kW, 转速600r/min。通风设备在运转时产生很大的噪声, 污染环境, 对周围人们的生活有一定的影响。随着人们对环保的重视日益加强, 对噪声的分析和控制也越来越来强烈。因此, 治理通风机房噪声有重要的意义。
1 原噪声治理的不足
虽然该矿通风设备在设计和使用中有对噪声进行了治理, 但效果不理想。通过现场测试, 仍超过国家有关标准, 原噪声治理存在以下问题。
(1) 现有的噪声控制设备已失去降噪功能, 有的甚至对通风系统具有负作用。例如:隔声门已变形, 密封不严, 隔声量降低;风机出口风道消声片已破损, 失去消声功能, 个别已经塌堆, 堵塞风道, 增加通风阻力。
(2) 现有的噪声控制设备设计不科学, 没有达到应有的作用。例如:电机房墙壁的吸声结构从声学角度讲基本不起吸声作用, 是阻性吸声, 而吸声材料太薄, 密度太小。是穿孔共振吸声结构, 而穿孔率太大, 空腔太小。
(3) 现有的噪声控制设备选材不合理。例如:风机出口消声片为金属框架, 金属护面板, 并且没有进行防腐处理, 现已腐蚀。
(4) 现有的噪声控制设备及材料不适应煤矿特点。例如:风机出口风道消声片内的消声材料为普通散装玻璃棉, 这种材料不防水, 长期在潮湿的环境中, 消声系数逐渐减少, 最终失去消声功能。
(5) 现有的噪声控制材料已是淘汰材料。例如:风机出口风道消声片内的消声材料为普通玻璃棉, 而且为散装。这种结构的材料易被吹散和飞扬, 产生二次污染。根据国家有关要求, 该材料不能作为消声材料。
(6) 电机房通风系统设计不合理, 特别是夏季, 电机房的隔声门要打开, 起不到降噪的要求。经实测, 通风机平均噪声达100dB (A) , 电机最高噪声达110dB (A) 。因此, 重新对通风机房噪声进行治理很有必要。
2 通风机噪声控制原则和标准
通风机在运转时产生强烈的噪声, 噪声超过国家有关标准, 为保护环境, 减少噪声对工业广场和周围建筑物的干扰, 就必须对通风机房进行噪声综合治理。
2.1 原则
(1) 不能影响风机的正常运转。
(2) 保证风机日常维修和检查的方便。
(3) 采用的降噪设备及材料应防水、防腐和无二次污染, 并且使用寿命长。
(4) 风道附加阻力不大于100Pa。
(5) 噪声治理措施不改变机电设备的布置, 基本上不改变主要机电设备的性能参数, 即保证矿井正常通风。不改变现有风机房的土建结构。
(6) 治理措施不影响主要机电设备正常运转。特别是现场安装过程中, 应充分利用两台风机一台工作, 一台备用的特点, 保证一台风机正常运转。
(7) 治理措施不影响主要机电设备的日常检查和维修。
(8) 吸声结构在保证降噪要求的同时具有一定的装饰性。
2.2 依据和标准
(1) 风机运转工矿:风量:150m3/s。
(2) 现有风井土建及设备布置。
(3) 《中华人民共和国环境污染防治法》。
(4) 厂界噪声标准:执行GB12348—1990《工业企业厂界噪声标准》的Ⅱ类标准, 即昼间≤60dB (A) 。夜间≤50dB (A) 。
3 噪声控制措施
由于现有的噪声设备及材料存在一定的缺陷, 并且已使用多年, 不能再继续使用, 应全部拆除。具体措施如下。
3.1 电机房噪声治理措施
根据噪声测量结果和噪声源分析, 特别是频谱特性, 针对降噪目标和电机房的实际情况, 控制电动机噪声。
一是采用电机隔声罩。虽然能起到一定的降噪作用, 但是, 存在着很大的缺陷: (1) 电机散热不良, 易烧电机, 特别是在夏季; (2) 无法实现对电机巡视检查; (3) 电机维修时必须打开隔声罩, 不方便; (4) 隔声罩多次打开后, 再组装, 隔声罩的密封不严, 罩的隔声性能下降;因此, 隔声罩的方案是不可行的。
二是将现有的电机房改造为隔声间, 充分利用机房的现有土建结构隔声大的特点, 具体的措施如下。
(1) 现有的电机房与配电室为一个房间内, 为了使噪声治理措施更具有针对性, 新砌土建结构砖隔墙, 将电机房与配电室分开, 各自为相互独立的房间, 在新砌隔墙上安装隔声门和隔声观察窗。由于配电装置无噪声, 这样就使得电机噪声源形成的空间小, 因此治理费用小, 同时有利于配电装置的管理, 如配电装置不受电机温度的影响。
(2) 所有的门、窗安装隔声门和隔声窗。隔声门质量大, 密封性能要求高, 因此将电机房东墙上的2300×2300门设计成2000×2300隔声门, 在该门上套小门, 大门只有在进行电机大修或更换电机时开启, 平时开小门, 这样有利于隔声门的管理和延长使用寿命。
(3) 安装吸声结构, 消除机房的混响噪声。顶部安装阻性吸声顶, 墙壁安装共振吸声体。要求吸声体不仅满足吸声要求, 而且具有一定的装饰性。
(4) 电机房通风换气系统, 即设计进气换气消声器和排气换气消声器。
(5) 针对电机冷却特点, 安装具有消声、集热、散热功能的电机消热系统, 该罩不影响电机日常维修和巡视。
采取4和5措施, 能保证机房内的空气始终为新鲜的空气, 目的是降低机房的温度, 保证电机正常运转, 通过理论计算和实践验证, 这种通风方式比现电机房靠自然通风时, 电机的温度要低。完全能保证电机正常安全运转。通过以上措施治理后, 经检测, 机房内平均噪声为80dB (A) 。
3.2 扩散器口噪声治理措施
风机扩散器出口噪声是空气动力性噪声。消除空气动力性噪声最有效的控制方法是设计安装消声器, 它不仅允许气流通过, 而且能消除气流中的空气动力性噪声[3]。根据现场实际情况, 消声器设计成两段, 分别布置在水平风道和扩散器出口垂直段, 消声器结构形式设计为片式阻抗复合式结构。它结构简单, 阻力小, 安装方便。消声材料及装置应防腐、防水、阻燃。扩散消声器参数设计为:入口面积为16.25m2, 出口面积36.3m2, 扩散角为15°。消声段的入口面积9.5m2, 消声段的出口面积17.4m2。消声器的有效长度在5m左右, 虽然比现有消声器长, 但流速低, 新设计的扩散消声器内平均通流面积为13.45m2, 是现有消声器1.45倍, 流速相应降低1.45倍, 其阻力降低2.1倍, 故新设计消声器的阻力不会比现有消声器增加, 相反由于设计成扩散型, 出口面积达36.3m2, 出口流速大大降低。
通过以上分析, 设计与安装新的消声器无论从环境保护, 还是从经济效应, 都是可行的。
安装投入使用后经检测扩散器口噪声为79dB (A) 。
3.3 机壳噪声治理措施
现有的机壳噪声治理是采用双层隔声结构, 里面为隔声罩, 外面为土建结构的隔声间, 并在两侧安装金属拆卸式隔声板, 顶部安装了简易隔声窗。现在隔声窗和拆卸式隔声板生锈腐蚀, 不能在继续使用。拆除里层的隔声罩, 拆除现有的简易隔声窗, 用砖封堵, 拆除两侧金属拆卸式隔声板, 安装1000×2000的隔声门, 其余用砖封堵, 形成隔声间, 隔声间内顶部设计安装阻性吸声顶, 墙壁设计安装共振吸声体。投入使用后经检测机壳噪声为65dB (A) 。
3.4 风门室噪声治理措施
现有两个风门室, 每个风门室与电机房之间的门设计安装隔声门。根据轴流风机启动特点, 风门室北墙门在两台风机倒换时, 应打开, 风机正常运转时隔声门关闭。为了防止风机在某工况点喘振, 必要时风门要开启。在拆除现有的已经损坏隔声门, 下部设计隔声门 (2000×1500) , 上部设计消声器。在风机启动时打开隔声门。
3.5 工业广场
(1) 执行标准:机房周围10m处噪声≤75dB (A) , 力争≤70dB (A) 。
(2) 治理措施:将现有的机房改造为隔声间, 充分利用机房的现有土建结构隔声大的特点, 在实施机房噪声治理措施和值班室噪声治理措施后, 再实施以下措施:
(1) 拆除现有机房南大门 (规格4000×3900) , 安装隔声门 (规格2000×2000) , 在该门上套小门, 大门只有在进行电机大修或更换电机时开启, 平时开小门, 这样有利于隔声门的管理和延长使用寿命。其它用砖封堵。若风机进出, 拆除新砌砖墙。
(2) 拆除现机房东门 (规格1200×3000) 安装隔声门 (规格1200×2000) 。
(3) 机房现有的窗均为彩钢推拉窗, 它隔声量小, 共15个 (不含值班室南墙窗) , 面积约为73m2, 窗是隔声的薄弱构件, 根据组合隔声墙等透原则, 面积越少越好, 考虑到采光的需要, 因此拆除现有窗, 在现有的每个窗位置安装一个隔声窗 (规格1500×1200) , 其余用砖封堵。
(4) 在机房安装通风换气系统, 对通风系统的进气和排气处安装换气消声器。既能保证机房内的空气始终为新鲜的凉空气, 又能降低机房的温度, 保证电机正常运转, 通过理论计算和实践验证, 这种通风方式比现电机房靠自然通风时, 电机的温度要低, 完全能保证电机正常安全运转, 效果良好[4～5]。
通过以上措施治理后, 在离机房10m处的工业广场对噪声检测, 平均噪声为68dB (A) 。
4 结语
原通风机房噪声治理存在一些不足噪声机理分析, 认为空气动力性噪声和电机噪声是主要噪声源, 通过以上治理措施该矿通风机房噪声大小大大减低, 空气动力性噪声降低20dB (A) , 其他噪声也降低3dB (A) ～10dB (A) 。该治理措施对其它风机房噪声控制也有推广意义和借鉴作用。
摘要：针对煤矿通风机原有噪声治理的不足, 分析噪声机理, 认为空气动力性噪声和电机噪声是主要噪声源, 根据国家标准和该矿实际, 制定噪声治理设计原则, 应用隔声和消声控制理论, 采取可行、高效的措施进行治理, 并经检测, 证明该治理实用, 可行、效果好, 有推广应用价值。
关键词：通风机,噪声,隔声,消声
参考文献
[1] 王荣杰.通风机房噪声控制研究[D].山东:山东科技大学, 2006:10～50.
[2] 黄雨果, 等.煤矿通风机声源外降噪分析与对策[J].煤矿机械, 2007 (96) :159～160.
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