储气罐噪声测量与降噪，从某空压机系统的储气罐噪声的现场测量入手, 提出一种测量空压机储气罐噪声的方法。把测试数据放在频谱仪上进行分析, 得出了管道振动和噪声是由管道内脉动气流所引起的结论, 并对空气压缩机储气罐噪声的降噪方法探讨。

　　

　　1 　前言

　　

　　空压机广泛应用于工业生产的各个部门,是一种通用机械设备, 产生的噪声大。 特别是那些做为动力源的大功率空气压缩机, 是一个很大的噪声源, 其噪声已造成境污染。与空气压缩机相配套的储气罐一般安装在室外, 而其同样产生很大噪声。

　　

　　经过我们现场测试分析可知, 在整空压机个系统中,存在两种振动:一种是在压缩机间歇进气的作用下, 管道发生的振动;另外一种是管道系统内气体可以压缩、膨胀, 就像弹簧可以压缩伸长一样,因而气柱也具有一定的弹性。气柱亦具有一定的质量, 因而它也有自己的一系列固有频率。管道内的气体在管道转弯处或截面变化处产生紊流, 激起气柱形成脉动, 通过储气罐壁向外辐射噪声。不锈钢储气罐

　　

　　试验分析结果表明, 后者在噪声中占主要部分, 是发声的根本根源。安装缓冲

　　

　　器是治理储气罐噪声的有效治理方法。2 　储气罐噪声与管道振动的测量

　　

　　某汽车车桥厂空压站现有5 台动力用空气压缩机, 与其配套有5 个储气罐。我们测试了其中的20 m3 储气罐, 其公称容积6 m3 , 设计压力0.9016MPa, 试验压力1.176 MPa 。由于储气罐噪声的测量方法在文献中尚未看到, 综合压缩机噪声产生的机理及有关技术, 我们摸索出一套测量储气罐噪声首先, 我们测试了20 m3 储气罐工作时的噪声, 如表1 所示。不排气表示压缩机正常向储气罐输入气体;排气表示储气罐的压力超过安全压力,由罐顶的安全阀向空中排放气体试验采用的是丹麦必凯公司生产的声级计, 测点的水平距离距储气罐表面为1 m (或2 m), 测点距地面高度为1.5m 。从测试结果可知20 m3 储气罐的噪声在排气时最高可达100 dB (A), 可见其对人听力的危害程度。其次, 单独测量噪声之后, 为了进一步了解噪声与振动之间的关系, 我们测试了20 m3储气罐及其管道的噪声和振动。使用的仪器是:日本的TEACXR -510C 型磁带机1台, 日本产示波器1台, 丹麦必凯公司的声级计1 个、传感器3 个、电荷放大器4 个。对20m3 储气罐进行噪声和振动测试系统如图1 所示。测试基本原理为:储气罐工作时产生的噪声信号通过声级计传到磁带机纪录下来;振动信号由加速度传感器测得响应信号经电荷

　　

　　测试试验在储气罐工作时进行。测量前测试一下本底情况, 周围环境的本底噪声低于储气罐工作噪声10 dB (A), 储气罐与墙壁之间的距离大于2m , 声级计频率计权特性置于“A 计权” 挡。在上述条件下, 测得的信号记录在磁带机上, 然后由磁带机回放并用CF -920FFT 频谱分析仪进行分析

　　

　　处理。

　　

　　3 　测试结果分析

　　

　　图2 是由声级计测得的噪声信号的频域图, 表2 是频域图所标高峰点的频率值。从图中可以看出, 噪声的高峰值大都集中在300 ～ 1 700 Hz 之

　　

　　间。噪声在1 000 Hz 以下的高峰点只有4 个:50Hz 、337.5 Hz 、450 Hz 和562.5 Hz 。图3 是储气罐的噪声与振动信号的相干函数图。图中的两个高峰点是:300 Hz 和550 Hz , 它们的幅值接近1.0 。可以推测管道振动是在气体受

　　

　　到压缩机间歇进气的激发作用下, 气柱发生共振,并在管道转弯处或截面变化处产生紊流, 激起气柱形成脉动, 立刻形成激振力, 激发管道作机械振动, 引起再生噪声。同时, 气流脉动频率和储气罐的固有频率接近, 引起共振, 产生噪声, 并通过罐壁向外辐射。储气罐是噪声的主要发生源。治理噪声, 需要精确计算储气罐和管道系统气柱的固有频率, 可采用转移矩阵法。该方法是把一个复杂的管道系统看成由各种管道元件组成。这些元件是等截面管、容器、分支管道流入总管道构成的汇流点、两根不同截面管道构成的异径管等。对于每一种元件, 都设法找到上、下游点脉动压力和脉动速度之间的关系。可以把储气罐看成一个共鸣器, 由两部分组成:储气罐和管道。如图4 所示, p 表示脉动压力,u 表示脉动速度, S 表示管道通流面积, ρ0 表示气体的平均密度, a 为声音在静止气体中的传播速度, 这样储气罐上、下游端间的转移矩阵满足上面方程的ω即为储气罐的气柱固有频率。这种气柱固有频率的求法, 可以直接应用到计算储气罐的压缩机管道上来。治理储气罐的噪声和振动, 应使气柱的固有频率远离空气压缩机的激振频率。申江牌储气罐

　　

　　5 　储气罐降噪的一些方法

　　

　　(1)在气流脉动的发源处即靠近压缩机气缸的地方安装缓冲器, 该方法为最简单而有效的消振措施。它能使缓冲器后面管道内的气流脉动变得缓和, 降低排气或吸气期间气体冲击所造成的损失, 以及降低管道内的阻力损失。缓冲器后面管道内气流平稳的程度, 取决于气缸作用于管道的方式、缓冲器容积的大小及缓冲器的安装位置。本试验采用缓冲器来降低管道内的气流脉动,

　　

　　(2)空压机储气罐内加内接管。分别在储气罐罐的进气口和排气口加内接管, 使储气罐成为一个单节性消声器。内接管长度分别为罐直径的1/2 和1/4 ,

　　

　　(3)储气罐中心悬挂吸声器。实验证明:空压机储气罐内存在气体共振, 罐中心存在聚焦现象。在罐中心悬挂吸声体, 可有有效消除这一现象。为此有人曾经设计并在罐中心悬挂了4 个长450 mm , 直径150mm 的吸声体。吸声体的吸声材料以超细玻璃棉为主。装吸声体和内接管的储气罐噪声比未装的低12 dB(A)。尽管这种办法简便易行, 省工省钱,效果也很明显, 但由于本试验储气罐容积不是很大, 进入储气罐的“人孔” 较小, 对后期储气罐内部维护较困难;再者, 试验过程中不能影响储气罐的正常工作时间, 因此一般情况不宜采用储气罐中心悬挂吸声体的方法。

　　

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