在煤礦掘進中，常用局部通風機（以下簡稱局扇）給獨頭巷道通風，局扇的噪聲是掘進中的主要噪聲源，就JBT、BKJ系列局扇而言，其入口和機殼周圍的噪聲達95dB(A)以上，高的噪聲不僅影響工人的健康，而且常掩蔽井下安全警報信號造成事故，所以對局扇的降噪聲研究具有十分重要意義。本文在局扇噪聲產(chǎn)生的機理基礎(chǔ)上，綜述了從噪聲源和傳播途徑上控制局扇聲的方法。
2、局扇噪聲產(chǎn)生機理及其特性
局扇工作時所產(chǎn)生的噪聲，包括空氣動力性噪聲和機械性噪聲，其中空氣動力性噪聲的強度較大，是局扇噪聲的主要成分。空氣動力性噪聲按產(chǎn)生機理可分成旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。
旋轉(zhuǎn)噪聲是由旋轉(zhuǎn)的葉片周期地打擊空氣質(zhì)點引起空氣的壓力脈動所產(chǎn)生的。其頻率就是葉片每秒鐘打擊空氣質(zhì)點的次數(shù)，因此它與葉片數(shù)和轉(zhuǎn)速有關(guān)。旋轉(zhuǎn)噪聲的強度大致與圓周速度的5—6次方成比例。因此，對高速旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速一般為2900轉(zhuǎn)／分）的局扇，旋轉(zhuǎn)噪聲所占比例是很高的。渦流噪聲是風機旋轉(zhuǎn)時，高速氣流在葉片界面和葉頂間隙處分離時產(chǎn)生的渦流分離使氣體產(chǎn)生的壓縮和稀疏，以聲波的形式傳播所形成的。其頻率取決于葉片與氣流的相對速度。因葉片各截面土的圓周速度隨半徑大小而變化，氣流繞過葉片時各點相對速度必然亦不
一樣，同時葉片各點厚度也不同。故從圓心到最大半徑速度呈連續(xù)變化。因此葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的渦流噪聲呈明顯的連續(xù)譜。局扇的空動噪聲就是旋轉(zhuǎn)噪聲與渦流噪聲相互疊加的結(jié)果。
局扇的機械噪聲主要有驅(qū)動電機的電磁聲和機殼輻射噪聲。
要對局扇的噪聲進行有效控制，首先應控制其噪聲源，然而，對于轉(zhuǎn)速高大2900轉(zhuǎn)／分，噪聲高達95dB (A)以上的局扇，要使噪聲降到85dB (A)以下，確實很難。因此還必須再考慮從傳播路徑上來控制噪聲。由于局扇噪聲的輻射部位主要是進、出氣口和機殼。因此，在傳播路徑上對局扇實施噪聲控制時，應同時考慮進，出氣口和機殼的輻射。
3、在噪聲源上控制局扇噪聲的方法
從局扇氣動噪聲產(chǎn)生機理可知，合理的氣動設計是獲得低氣動噪聲最根本的方法，通流部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇配匹不但可獲得高的效率，而且相應的噪聲水平也低。因此，在局扇的結(jié)構(gòu)設計和改造中主要采用幾種的降噪方法：
3.1進風口元件結(jié)構(gòu)的合理設計
首先，由于局扇靜葉或支撐的后緣與動葉的軸向距離很短，且靜葉或支撐位于高速流端面上。因此，從靜葉或支撐尾部脫落下來的強度較大的渦流尾跡直接與動葉發(fā)生栩互干擾作用，將導致局扇旋轉(zhuǎn)噪聲的增加，靜葉或支撐尾流的存在還破壞了葉輪進風口流場的均勻性，這將導致局扇的寬頻渦流噪聲增加。采用減少導流體支撐數(shù)，將支撐布置在喇叭口的進風口端面上，并增大局扇進風口部件的軸向尺寸，可使支撐位于氣流速度不大的位置，使支撐尾部脫落下來的渦流至動葉前緣時已基本衰減。其次，集流器的圓弧半徑太小，使氣流進入集流器時不能均勻加速，小均勻的進風口流場不但流動阻力增加，而且會使局扇的噪聲提高。若采用兩段圓弧構(gòu)成的喇叭口，增大集流器的圓弧半徑，并適當改變整流罩的錐度，可使氣流在集流器和整流罩之間均勻加速。對JBT-51局扇的試驗表明，進口部件結(jié)梅經(jīng)過合理設計可使噪聲的A聲級降低3～4dB(A)。
3.2減少動葉葉尖與機殼間的間隙
由于動葉葉尖與機殼間的間隙的存在，使動葉吸力面與壓力面之間產(chǎn)生壓差流動，它形成葉尖渦流并產(chǎn)生澡流噪聲。減小葉尖與機殼間的間隙，可使分離的渦流在葉尖處產(chǎn)生的力波動和間隙回流減弱，同時使作用于隨后葉片的干擾力減弱，從而降低噪聲。對BKI66N04.5A《8kW)子午局扇的試驗表明，在動葉葉尖處加旋轉(zhuǎn)環(huán)型圍帶，使相對間隙減少，可使局扇的A聲級降低4—5dB(A)，
3.3動葉上增設附加導葉
在局扇動葉片上增設附加導葉可控制葉輪葉柵中附面層的發(fā)展與分離，改善沿葉面的流動狀態(tài)，擴大葉片排無分離繞流范圍，降低因附面層分離而造成的渦流噪聲。研究表明，增設中導葉可降噪2～3dB，而組合導臥（上、中、下導葉組合）可降噪聲3~4dB，風機效率可提高2N4%*增設端導葉可降噪3~4dB，風機效率提高3-3.5%，端導葉對控制葉尖渦流與=次流噪聲很有作用。附加導葉幾何形狀，安裝位置、數(shù)量、高度都會對風機噪聲和氣動性能產(chǎn)生影響，附加導葉沿氣流方向而置，吸力面上附加導葉向上彎曲，壓力上附加導葉向下彎曲。入口、出口氣流角取20(-30(為宜。導葉數(shù)盡量少，沿葉面設置l-2個導葉就能獲得良好的繞流效果。導葉高度應超過附面層厚度，不能過高或過低，常取0．06-0.07b（b為葉片弦長）為宜。試驗證明，在葉片吸力面上設置導葉具有最佳效果。吸力面上導葉設置在分離點后到出口的分離區(qū)域內(nèi)。
3.4合理的動葉與靜葉間的軸向間距
在局扇運行時，氣流與葉片作相對運動時，葉片后緣的氣流尾跡中，速度及壓力均小于主流區(qū)，使葉柵后的氣流速度與壓力分布皆不均勻，這種不均勻的流譜在旋轉(zhuǎn)。如果在動葉之后有靜葉，則這種非穩(wěn)定流動與靜葉相互作用將產(chǎn)生噪聲。動葉與靜葉間的距離愈近，噪聲愈烈。在JBT51-1局扇上試驗表明，將動葉與靜葉間的軸向相對間距從4%增大到7.5%，可使噪聲降低3dB(A)。試驗還表明，當（s增大到1后，降噪不明顯。但應指出的是，軸向相對間距過大，會對局扇的氣動性能產(chǎn)生較大影響。
4、在傳播途徑上控制局扇噪聲的方法
4.1在局扇進．出氣口安裝消聲器
在局扇噪聲中，進，出氣口輻射的空氣動力性噪聲強度最大，所以控制局扇的噪聲，首先應將這部分噪聲降下來。由于局扇在井下使用時為壓入式通風，噪聲的主要輻射部位在風機的進口，所以一般在進氣口安裝消聲器。
目前在種類繁多的消聲器中，使用在局扇上最多的為阻性消聲器，微穿孔板消聲器兩大類。
由多孔吸聲材料制作的阻性消聲器主要吸收中高頻噪聲，對以中高頻噪聲為主的局扇，有很好的降噪效果，但在多粉塵而且潮濕的井下環(huán)境，會使多孔吸聲材料受潮，同時，粉塵殼塞吸聲材料會降低其吸聲性能。因此，必須對多孔吸聲材料必須作防水防潮等處理，而且要設計成裝拆方便的結(jié)構(gòu)，以更換吸聲材料。
微穿孔板消聲器一般設計成雙層結(jié)構(gòu)以克服其吸聲底谷，雙層結(jié)構(gòu)的微穿孔板消聲器幾乎在全頻帶上都有較好的降噪效果。但它的缺點是制造工藝相對復雜、在井下多粉塵的環(huán)境工作時微孔容易阻塞而影響降噪效果。因此，一般也應做成裝拆方便的結(jié)構(gòu)。與阻性消聲器比較，其降噪效果受氣流速度的影響較小，拆卸后可用水清洗微穿孔板或用壓縮空氣將粉塵除去，而對降噪不產(chǎn)生影響。若對微穿孔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，可達到較好降噪效果。為了對局扇的氣動性能不產(chǎn)生大的影響，一般在兩類消聲器的入口均加錐型的導流裝置，導流裝置的骨架設計成穿孔板結(jié)構(gòu)，并在導流裝置內(nèi)填充吸聲材料。
4.2局扇機殼加阻尼
在局扇進氣口安裝消聲器可以消減空氣動力性噪聲，即把局扇最強部分的噪聲消除掉。但是，如果現(xiàn)場對降噪的要求較高，局扇的機殼輻射的噪聲也需要控制時，可在局扇機殼表面涂阻尼材料。阻尼材料具有損耗振動機械能的能力，將阻尼材料噴刷在機殼表面作成自由層，當結(jié)構(gòu)發(fā)生振動輻射噪聲時阻尼層發(fā)生變形，依靠阻尼材料的內(nèi)摩擦耗能，將機械能轉(zhuǎn)化為熱能，消散于周圍環(huán)境中，可達到降噪目的。但應注意的是阻尼層的厚度應通過試驗確定，過大的是阻尼層厚度并不能提高降噪的效果．
5、結(jié)語
對風機噪聲的控制，最積極最根本的措施是從聲源上根治噪聲，即設計制造高性能、低噪聲的風機是控制風機噪聲的根本途徑。對已投入使用的風機，進行合理的結(jié)構(gòu)改造和安裝適當?shù)南暺魇强刂骑L機噪聲的是主要手段。
