来源：江左夷吾 风机技术研究

随着社会经济的发展，工业噪声越来越严重，已成为污染环境的公害之一。风机的噪声是噪声污染的主要来源之一，因此控制风机的噪声就显得十分重要了。

1、噪声的基本概念

噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音。声音由物体的振动产生，以波的形式在一定的介质中进行传播。噪声是声波的一种，具有声波的一切特性。噪声会使人烦躁、不舒服，是人们不需要的声音。

1.1噪声的种类

按产生的机理来分，噪声分为空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声三种。

空气动力噪声，是因气体振动而产生的。气流通过风机叶片，使叶片两侧的气体发生压力突变，从而激发声波。

机械噪声，是由于固体振动而产生的。在撞击、摩擦、交变的机械应力作用下，机械的支撑板、轴承、齿轮等都会发生振动，产生噪声。

电磁噪声，是因高次电磁场的相互作用，而产生周期性的力而产生的噪声，比如变压器的噪声。

1.2 噪声的主要物理量

通常采用声压来评价噪声，声压越大，声音越强；声压越小，声音越弱。

正常人耳刚能听到的声音声压为2×10-5Pa，而使人耳产生疼痛的声压为20 Pa，当声压达到几百帕时，会引起耳膜损伤，可见，用声压的绝对值来表示声音的强弱不大方便。

经研究发现，人们对声音响度的感觉与声强的强度的对数成比例，为了方便起见，人们就用声压比或者声能量比的对数来表示声音的大小，分别成为声压级LP(dB)和升功率级LW(dB)。

P0为基准声压，P0=2×10-5 Pa

W0为基准声功率，W0=10-12 W

声压级和声功率级的单位都是分贝（dB）,分贝是一个无量纲的单位，是个对数值，计算的时候需要按照对数的运算法则进行。

1.3 噪声的频谱特性

风机噪声频谱特性是风机的声压级或者声功率级随频谱变化的图形，比如下面的频谱特征。

小于500Hz的为低频噪声；

大于1000Hz的为高频噪声；

500~1000Hz的为中频噪声。

2、噪声声压级的计算

噪声总的A声级LAt(dB)计算公式：

A声功率级LWt(dB)计算公式：

两个噪声的叠加，可以按上面的公式计算，也可以按下面的分贝增值图查出噪声增值，加上噪声高者即为叠加后的噪声。

3 噪声的主观评价

噪声主观评价是从噪声对人的心理影响的角度来量度噪声的方法。

人耳对声音的感受不仅与声压有关，还和频率有关。为了更准确地描述噪声对人的危害，人们选择1000Hz时的纯音作为基准声音，若噪音听起来与该纯音一样响，则该噪声的响度级就等于这个纯音的声压级，即分贝值。

不论用何种方法求响度，都需要进行繁琐的计算。为了能用仪器直接读出反映人的主观响度感觉的评价量，科学家们提出了用电子网络模拟在不同声强下的人耳频率特性，以便用仪器（声级计）直接测量噪声主观评价量，测得结果称为计权声级或简称声级。通用的有A、B、C声级。在测量噪声时，人们逐渐发现用 A计权网络，对高频敏感，对低频不敏感，这正好与人耳对噪声的感觉一样，因此其测出的声级更接近人耳对噪声总的评价，A声级现已被国际标准化组织和绝大多数国家采用，作为噪声主观评价的主要指标，用dBA表示。

A声级噪声的计算：

LA：倍频带A声级;

Lpi：倍频带声压级(dB);

ΔAi: 不同频率的衰减值，见下表。

不同噪声的主观感觉：

噪声值dBA

主观感觉

0

特别安静

20

安静

40

较安静

60

感到烦躁，讲话能听清

80

特别吵闹，需要大声讲话

100

对面讲话听不清

120

难以忍受

140

震耳欲聋

4 噪声的标准限值

噪声的限制规定主要依据下面几个国家标准或规定：

JB/T 8690 工业通风机 噪声限制

JB/T 8690规定各类通风机噪声在最佳效率工况点的比A 声级Lsa限制应符合下表的规定：

通风机型式

比A 声级Lsa限制

测量位置

前向叶片离心通风机

≤24

按GB/T2888规定

后向板型叶片离心通风机

≤27

机翼型叶片离心通风机

≤22

径向叶片离心通风机

≤22

轴流通风机

≤35

通风机噪声在测试点的计算公式：

公式中：

La 通风机进口的A 声级 dB(A)

Q 通风机测试点流量 m3/min

P 通风机测试点压力 Pa

GB12348 工业企业厂界噪声标准

另外，根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国环境噪声污染防治条例》，通风机的噪音还要符合GB12348的厂界噪声要求，各类厂界噪声限值见下表：

类别

昼间

夜间

I

55

45

II

60

50

III

65

55

IV

70

55

I类适用于以居住、文教机关为主的区域

II类适用于居住、商业、工业混杂区以及商业中心

III 类适用于工业区

IV 适用于交通干线道路两侧区域

工业企业噪声卫生标准

我国卫生部和国家劳动总局在《工业企业噪声卫生标准》明确规定，工业企业的生产车间和作业场所的工作地点的噪声标准为85dB(A)，这与ISO 提出的环境噪声标准是一致的。目前绝大多数企业都在执行这个规定。

5 风机的噪声

风机的噪声主要有以下几种：

5.1气动噪声

风机的气动噪声主要有旋转噪声和涡流噪声。

旋转噪声是叶轮转动时冲击周围介质引起的。叶轮旋转时，叶轮上均匀排列的叶片会冲击周围的流体介质，引起介质压力的脉动从而产生噪声。

另外，涡舌与叶轮出口之间的间隙，转子与机壳的间隙，也会出现周期性的压力脉动，从而产生噪声。

涡流噪声又称为紊流噪声。它主要是气流流经叶片界面产生分裂时，形成附面层及漩涡分裂脱离，而引起叶片上压力的脉动，辐射出一种非稳定的流动噪声。

5.2机械噪声

风机的机械噪声包括轴承噪声，联轴器或者皮带传动引起的噪声，转子不平衡引起的振动噪声，机壳和管道的振动噪声等。

与气动噪声相比，振动噪声是次要的噪声。

5.3电动机噪声

电动机的噪声是风机噪声重要的组成部分，电动机的噪声主要由电磁噪声、机械噪声和气动噪声三部分组成。

6 噪声的控制办法

控制噪声的办法不外乎有两种，一是控制噪声源的噪声；二是控制噪声的传播途径。

6.1 控制噪声源的噪声

风机正确的气动设计，不但能获得较高的效率，而且能降低风机的额噪声。以下的几方面优化设计可以减小风机的噪声：

合适的叶片形状合理选择风机的转速叶片的数量以及导叶的数量要合理，二者不能有公约数离心风机涡舌与叶轮的间隙要合理合理的涡舌半径

6.2 控制噪声的传播途径

安装消音器是控制噪声传输的主要途径，一般消音器可以降低噪音20~30dBA。隔声装置，风机加装消音器后，如果风机壳体的辐射噪声对周围环境有很大的影响，那么就需要采取隔声措施。风机通常的隔声措施是加装包覆层。减振，风机的振动会产生低频噪声，减振是控制噪声的重要手段之一。减振一方面是风机的出入口配有膨胀节；另一方面风机基础可以安装减震器。

7 风机噪声的测量

风机噪声的测量方法按照GB/T2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》进行。

测量的内容：风机的进气口和出气口的A声级和不同倍频声压级。

测量仪器：用噪声仪测量（带倍频测量功能的）。

一般测量距离测量设备1米远处的噪声。

测量的时候要考虑背景噪音的干扰，背景噪声低于设备噪声10分贝以上的，可以不考虑背景噪声的干扰，如果背景噪声低于设备噪声不到10分贝的，要按照下面的进行修正。

测量值与背景噪声的差值

3

4、5

6、7、8、9

修正值

-8

-2

-1

若背景噪声低于设备噪声3分贝以下的情况，测量设备的噪声没有意义，干扰太大了，应减小背景噪声，再进行设备噪声的测量。

8 吸声材料的选择

对于不同的吸声材料，多孔材料主要吸收中高频；板状和膜状材料主要吸收低频。

穿孔板吸声结构兼有上述两类的吸声特性。

吸声材料在应用方式上，通常采用共振吸声结构或渐变过渡层结构。为了提高材料的内损耗，一般在材料中混入含有大量气泡的填料或增加金属微珠等。

多孔吸声材料一般包括：有机纤维材料、麻棉毛毡、无机纤维材料、玻璃棉、岩棉、矿棉等。其中岩棉使用最广泛。

穿孔板共振吸声结构包括：穿孔胶合板、穿孔纤维水泥板、穿孔纸面石膏板、穿孔金属板等一般吸收中频，与多孔材料结合吸收中高频，背后用大空腔还能吸收低频。

9 消音器的分类

风机常用的消音器分为阻性消音器、抗性消音器、微穿孔板消音器、阻抗复合消音器。

阻性消音器具有中高频消声效果好，加工制造简单等特点，应用最广。阻性消音器是通过声波在多孔材料中传播，声能转化为热能而消声。

抗性消音器生产通过管道截面的突变处或旁接共振腔等在声传播过程中引起阻抗的改变而产生声能的反射、干涉，从而降低由消声器向外辐射的声能，以达到消声目的的消声器。抗性消音器对中低频效果好。

微穿孔板消音器是利用微穿孔板吸声结构制成的一种新型消声器。不用任何多孔吸声材料，只在厚度小于1mm的薄金属板上钻许多微孔，这些微孔的孔径一般为0.5~1mm左右，穿孔率在1%~3%之间，在穿孔板后留有一定的空腔，就成为微穿孔板吸声结构。微穿孔板是高声阻、低声质量的吸声元件。微穿孔板消音器对低中频消声效果好。

阻抗复合消声器是指将声吸收和声反射恰当地组合起来的消声器。它同时有阻性消声器消除中、高频噪声和抗性消声器消除低、中频噪声的特性，具有宽频带的消声效果。

消音器的类型需要根据噪音的频率来选择，综合制造、安装、运行的成本综合考虑。

风机的噪声如果超出国家标准的规定， 都要采取消音措施，比如增加消声器、加装隔声层等。随着人们环保意识的增强以及国家对环保执法力度的加大，确保风机的噪声满足相关标准的规定是最基本的要求，应引起风机制造商以及各企业的重视。